茅草灣大橋地質(zhì)災(zāi)害處理方法探討

文 / 貴州橋梁建設(shè)集團(tuán)有限責(zé)任公司 梁康

為解決茅草灣大橋的地質(zhì)災(zāi)害問(wèn)題，找出大橋主要的地質(zhì)工程問(wèn)題，本文對(duì)茅草灣大橋地址災(zāi)害的處理方法進(jìn)行了探討，提出相應(yīng)的解決方案，以此確保茅草灣大橋的安全，創(chuàng)造更大的效益，以期為相關(guān)的工作人員提供參考。

茅草灣大橋平面分別位于圓曲線（起始樁號(hào)：K27+525.96,終點(diǎn)樁號(hào)：K28+020.965，半徑1500m，左偏）、緩和曲線（起始樁號(hào)：K28+020.965,終 點(diǎn) 樁 號(hào)：K28+230.965，參 數(shù)A561.249，左偏）和直線（起始樁號(hào)：K28+230.965,終點(diǎn)樁號(hào)：K28+258.04）上，縱斷面縱坡2%；墩臺(tái)徑向布置。上部構(gòu)造左右幅均采用（18×40m）預(yù)應(yīng)力混凝土先簡(jiǎn)支后結(jié)構(gòu)連續(xù)T梁。本橋跨域一斜坡、谷地，左側(cè)地形橫坡較陡，右側(cè)為新站服務(wù)區(qū)。根據(jù)貴州省桐梓縣氣象臺(tái)統(tǒng)計(jì)，2020年汛期以來(lái)，項(xiàng)目所在地從6月11日20時(shí)至7月7日20時(shí)累計(jì)降雨量為607.4毫米，處于歷史第1位，其中6月30日、7月1日、7月5日、7月6日均達(dá)到暴雨等級(jí)。7月8日，項(xiàng)目組織地質(zhì)災(zāi)害隱患排查，發(fā)現(xiàn)茅草灣大橋橋位上部3號(hào)墩位置處護(hù)欄發(fā)生錯(cuò)位，距離約10cm， 左幅3#墩支座發(fā)生變形及錯(cuò)位。橋下地面出現(xiàn)裂縫現(xiàn)象。本文針對(duì)此現(xiàn)象對(duì)地質(zhì)災(zāi)害的處理方法進(jìn)行研究。

工程概況

地形地貌

項(xiàng)目區(qū)地處黔北高原北部，屬桐梓縣新站鎮(zhèn)所轄。場(chǎng)區(qū)地形起伏變化大，兩岸為中緩坡地形，植被較發(fā)育。場(chǎng)區(qū)海拔669.0～773.5m，相對(duì)高差104.5；地貌類型為侵蝕-構(gòu)造中低山地貌。

地質(zhì)構(gòu)造

場(chǎng)區(qū)上覆第四系殘坡積層（Qel+dl）粉質(zhì)粘土，崩塌堆積層（Qc）塊石土。下伏基巖為侏羅系中統(tǒng)上沙溪廟組（J2s）薄至中厚層狀砂巖與泥巖互層；侏羅系中統(tǒng)下沙溪廟組（J2x）薄至中厚層狀泥巖夾砂巖。

氣候及水文條件

場(chǎng)區(qū)屬炎熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，年均氣溫14.7℃，極端最高36.6℃，極端最低-6.9℃；多年平均降水量1037.3mm，年最大降雨量1374mm，最大日降水量173.3mm。根據(jù)貴州省桐梓縣氣象臺(tái)統(tǒng)計(jì)，2020.6.11～7.7，桐梓縣新站鎮(zhèn)降雨量506.7.較往年比較，降雨量大、持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)。

降水大部分以坡面流形式從橋位右側(cè)較高處向左側(cè)低洼處排出場(chǎng)區(qū)，一部分下滲形成地下水沿巖體節(jié)理裂隙及巖層層面向地勢(shì)低洼處排泄。地下水受季節(jié)影響大，雨季基巖裂隙水較豐富，水量較大；枯水期補(bǔ)給差，水量相對(duì)較小。

1～3#墩勘察階段及橋位孔樁開(kāi)挖階段，均未見(jiàn)地下水位。災(zāi)害發(fā)生后，在勘察鉆孔施工及深層位移鉆孔監(jiān)測(cè)中，其地下水位較淺，位于場(chǎng)坪區(qū)地下12m-15m處。地下水大部分沿深部運(yùn)移，少量從橋位左側(cè)擋墻范圍排泄。

茅草灣大橋地質(zhì)災(zāi)害特征及成因

地質(zhì)災(zāi)害類型

茅草灣大橋橋位區(qū)為侏羅系中統(tǒng)上沙溪廟組（J2s）薄至中厚層狀強(qiáng)風(fēng)化泥巖、含少量砂巖。其中強(qiáng)風(fēng)化巖體破碎～極破碎，鉆探呈砂狀、碎塊狀，巖質(zhì)極軟，泥巖遇水后易軟化，強(qiáng)度降低。強(qiáng)降雨是誘發(fā)地質(zhì)災(zāi)害滑坡的主要原因，滑坡后緣邊界在橋梁1～3#墩之間，前緣位于橋梁右側(cè)地形陡坡處。該滑坡沿橋梁走向方向長(zhǎng)81米，寬51米，滑坡面積約2900m2。滑坡總體形態(tài)呈橢圓形，后緣裂縫高程727m左右，前緣高程在709m 左右，橋面下部地形相對(duì)較緩，橋面外側(cè)下部地形相抵較陡?；瑒?dòng)面深約5m～9m，平均厚度7米，滑坡體積約20300m3，為小型滑坡。

滑坡特征

根據(jù)勘察結(jié)果，其滑動(dòng)面在強(qiáng)風(fēng)化層泥巖內(nèi)滑動(dòng)，強(qiáng)風(fēng)化層泥巖由于巖體破碎，力學(xué)性質(zhì)差，為類土質(zhì)邊坡，因此其滑動(dòng)面為圓弧形滑動(dòng)。

滑坡體滑動(dòng)面位于強(qiáng)風(fēng)化層破碎泥巖及覆蓋層范圍內(nèi)，其滑床為下部中風(fēng)化巖體，其中中風(fēng)化層巖體較破碎～較完整，巖層產(chǎn)狀為逆向坡，發(fā)生深層位移滑動(dòng)的可能性小。

滑坡后緣地表裂縫位于橋位軸線 K27+560～K27+660 附近（橋梁 1#～3#墩之間），裂縫長(zhǎng)約 100m， 裂縫寬 2m～10cm，可見(jiàn)深度 0.5 米，其中 2#墩～3#墩之間裂縫貫通，1#墩～2#墩之間裂縫呈間斷式，由于坡體自發(fā)現(xiàn)開(kāi)裂后，采取緊急處治措施，其滑動(dòng)面未形成，因此滑坡前緣未見(jiàn)變形及鼓脹。

滑坡引起橋梁變形，左幅 1#墩地系梁出現(xiàn)輕微開(kāi)裂；左幅 2#墩2-1墩柱發(fā)生輕微橫向裂縫；左幅 1、2#墩蓋梁內(nèi)側(cè)擋塊與梁體緊貼；橋位上部 3 號(hào)墩位置處護(hù)欄發(fā)生錯(cuò)位，距離約10cm， 左幅 3#墩支座發(fā)生變形及錯(cuò)位。

滑坡成因

2020年6月初至2020 年7月初，桐梓縣一直處于暴雨連續(xù)階段，自2020.6.11～2020.7.11 其降雨量為 506.7mm，降雨量與往年比較，降雨量大、持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)。橋位 1#～6#墩由于改變?cè)械牡匦螚l件，地表水由原來(lái)的地表徑流排泄轉(zhuǎn)化為地下水徑流排泄，其排泄區(qū)位于橋位左側(cè)附近溝谷。橋位1#墩～3#墩表層 0～10m范圍均以強(qiáng)風(fēng)化層泥巖為主，節(jié)理裂隙發(fā)育，大氣降雨及地表徑流易沿節(jié)理裂隙下滲，強(qiáng)風(fēng)化泥巖遇水軟化，抗剪強(qiáng)度急劇降低。 1#～3#墩右側(cè)橫坡較陡，自然坡度在 25～35°，為坡體的滑動(dòng)提供相應(yīng)的臨空面。

滑坡治理措施

應(yīng)急處治

針對(duì)上述現(xiàn)場(chǎng)裂縫調(diào)查情況，場(chǎng)區(qū)分布一條主要貫通裂縫，零星分布多條裂縫。鑒于近期仍有連續(xù)強(qiáng)降雨，需及時(shí)采用水泥砂漿封閉地表裂縫，結(jié)合清方工序情況，分區(qū)攤鋪防水膜，減少雨水下滲。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查情況，無(wú)反壓條件，先采用清方減載措施，對(duì)1～3#墩橋區(qū)土體進(jìn)行清方放緩。1#～2#墩間清方坡比1:1.5，2#～3#墩間清方坡比1:1.5～1:1.7。后期將根據(jù)地質(zhì)勘察成果和設(shè)計(jì)圖紙，確定后續(xù)處治方案。

對(duì)場(chǎng)坪局部積水區(qū)設(shè)置樹(shù)枝狀臨時(shí)排水溝，引入D匝道邊溝；場(chǎng)站區(qū)域排水增設(shè)臨時(shí)排水溝，往K27+700處自然沖溝排放，禁止往橋位區(qū)域排放；橋面排水匯集于3#墩伸縮縫處集中排水，引入橋梁外側(cè)排水溝。橋區(qū)根據(jù)清方后邊坡及地形情況，設(shè)置截排水溝，禁止沖刷坡面。

深層泄水孔施工

在1#墩至3#墩間設(shè)置9個(gè)30m長(zhǎng)泄水孔，泄水孔間距5m，孔徑130mm，采用φ108鋼花管外包濾水土工布，深孔設(shè)12～17%排水橫坡。

采用傳統(tǒng)的錨索套管跟進(jìn)鉆孔施工技術(shù)附加錨索套管管外增設(shè)大直徑套管的施工方法相結(jié)合，雙管齊下，管管相扣。錨索套管管外增設(shè)Φ150mm直徑的鋼套管，這種增設(shè)的鋼套管與錨索鉆孔同步跟進(jìn)，主要起到防止孔道坍塌和安裝排水孔預(yù)埋件的作用，這種工法已經(jīng)余凱高速邊坡治理工程成功實(shí)施，可以在巖層惡劣的地質(zhì)環(huán)境中進(jìn)行；另外增設(shè)的鋼套管可以為后續(xù)安裝排水管提供便利。成孔結(jié)束后，拔出錨索套管及鉆頭，增設(shè)的大直徑鋼套管暫時(shí)保留在孔內(nèi)，立即安裝排水管，安裝完畢后再拔出增設(shè)的大直徑鋼套管，這樣一個(gè)仰斜式排水孔施工完畢。

滑坡體清方及擋墻拆除

按照地質(zhì)勘察及《茅草灣大橋 1～3#墩偏位治理滑坡處治設(shè)計(jì)階段性工作圖》，本次滑坡處治清方3643方，拆除擋墻199方；其中應(yīng)急處治過(guò)程中已清方1167方。

按照處治方案，對(duì)清方開(kāi)挖邊線放樣，布設(shè)監(jiān)控量測(cè)控制點(diǎn)，后期施工過(guò)程中，整個(gè)山體及橋梁變化情況，保證施工安全。因橋下空間有限，凈空為2-8米，為加強(qiáng)對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)物的成品保護(hù)，擬采用小型挖掘機(jī)（三一75型）直接開(kāi)挖，對(duì)局部次堅(jiān)石、堅(jiān)石采取冷開(kāi)工藝，嚴(yán)禁采取爆破、大型挖掘設(shè)備等擾動(dòng)較大工藝施工。

抗滑樁施工

距1#墩外側(cè)5m采用3根1.8m×2.4m抗滑樁支擋，樁凈間距4m，單根樁長(zhǎng)22m；2#墩外側(cè)5m采用4根1.8m×2.4m抗滑樁支擋，樁凈間距4m，單根樁長(zhǎng)22m；按照設(shè)計(jì)圖紙，抗滑樁分2批次開(kāi)挖，開(kāi)挖澆筑 1#、3#、5#、7#抗滑樁→開(kāi)挖澆筑2#、4#、6#抗滑樁，同批次相鄰樁孔掘進(jìn)步距差距不小于5m。

采用人工挖孔或水磨鉆開(kāi)挖，除應(yīng)經(jīng)常檢查孔內(nèi)的氣體情況外， 并應(yīng)遵守下列規(guī)定：挖孔人員下孔作業(yè)前，首先進(jìn)行班前教育，由現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員對(duì)當(dāng)班工作任務(wù)、質(zhì)量要求及安全防護(hù)措施進(jìn)行詳細(xì)交底；其次由技術(shù)員、安全員組織對(duì)工點(diǎn)隱患排查，特別是對(duì)監(jiān)控點(diǎn)的復(fù)核檢查，無(wú)任何隱患后，方可開(kāi)工；最后用鼓風(fēng)機(jī)將孔內(nèi)空氣排出更換；二氧化碳含量超過(guò)0.3%時(shí)，應(yīng)采取通風(fēng)措施。

做好技術(shù)保證

首先，實(shí)行圖紙會(huì)審制度，認(rèn)真審核圖紙。其次，由項(xiàng)目總工程師全面負(fù)責(zé)該項(xiàng)目的施工技術(shù)管理，負(fù)責(zé)制定施工方案，編制施工工藝，及時(shí)解決施工中出現(xiàn)的問(wèn)題，以方案指導(dǎo)施工。再次，周密組織，精心施工。在對(duì)工程及其所在地情況進(jìn)行詳細(xì)調(diào)查，充分掌握實(shí)際情況的基礎(chǔ)上，編制科學(xué)合理的施工組織計(jì)劃，在施工中認(rèn)真實(shí)施，并根據(jù)工程進(jìn)展情況及時(shí)調(diào)整，保證施工工序按照既定計(jì)劃有序進(jìn)行。最后，要做好嚴(yán)把質(zhì)量、安全關(guān)，切實(shí)保證各項(xiàng)質(zhì)量、安全管理制度的有效執(zhí)行。

結(jié)語(yǔ)

地質(zhì)災(zāi)害的類型較多，每一種都會(huì)對(duì)橋梁產(chǎn)生損害，對(duì)地質(zhì)災(zāi)害的作用模式進(jìn)行科學(xué)的分析，探討有效的防治手段，不僅僅能夠保證交通的順暢，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，還能夠避免人民的生命財(cái)產(chǎn)蒙受災(zāi)害的侵?jǐn)_。對(duì)于橋梁地質(zhì)災(zāi)害的研究任重而道遠(yuǎn)，仍需繼續(xù)探索不同地區(qū)、不同類型地質(zhì)災(zāi)害的有效處理方式。