四川雅安至瀘沽高速公路陡坡橋梁的斜坡穩(wěn)定性評價和處治思路[詳細]

1、二 零 零 九年二 月,四川雅安至瀘沽高速公路 陡坡橋梁的斜坡穩(wěn)定性評價和處治思路 主講人 王恭先,四川雅安至瀘沽高速公路 陡坡橋梁的斜坡穩(wěn)定性評價和處治思路,1 邊坡類型及演化過程分析 2 處治思路 3 參數(shù)選取及方案設計,雅瀘高速主要邊坡類型,楔形體變形破壞,構造帶,斜坡堆積物,陡立的半膠結的漂卵石層失穩(wěn),平面破壞,堆積體滑坡,昔格達地層滑坡,節(jié)理裂隙,1.1 邊坡類型,1.2 成因分析,地質構造發(fā)育：一方面因場地新構造運動發(fā)育，斷層及節(jié)理發(fā)育或極發(fā)育；二是因地形切割強度，卸荷裂隙帶發(fā)育。 坡高而陡：由于沿線地面橫坡一般坡度陡達45度以上，坡面長大且相對高差多數(shù)達200米以上。 地震頻繁，

2、巖體普遍較破碎：據(jù)該區(qū)域內的電站勘察資料反映，強卸荷裂隙帶下限的水平深度達6575m，部分還具有一定的張開度。,1.2 邊坡演化過程分析,楔形體變形破壞,地形地貌,龍江電站引水渠 （1060）,楔形體滑移空腔,F1斷層,橋中軸線（1120）,山頂：1410m,邊坡（高350m）,南埡河河床,1.2.1 南瓜1號橋K127060楔形體變形破壞,楔形體失穩(wěn)的控制因素主要有三：一是結構面的組合，能切割成楔形體；二是臨空面，能為楔形體滑出提供空間；三是結構面的抗剪強度，能提供的抗滑力小于下滑力。 根據(jù)調查，沿線普遍存在能切割出楔形體的節(jié)理面組合。,楔形體變形,楔形體變形 本段巖質邊坡在1070m以下邊

3、坡較陡，以上坡度略緩。邊坡巖體中主要發(fā)育長大中緩傾坡外和陡傾角裂隙：傾坡外偏上游緩傾結構面，產狀為1101353045，延伸大于10m；陡傾角結構面，產狀為225506075，延伸大于10m，間距大于5m；陡傾坡外結構面，產狀為1451755080，延伸長度大于5m。55705582。,赤平投影分析（圖1）表明，邊坡巖體易發(fā)生以組裂隙為底滑面，以組裂隙為滑移拉裂面，以組及組裂隙為側向控制面的滑移拉裂破壞。,圖1優(yōu)勢裂隙赤平投影圖,1.3 平面變形破壞,破壞類型,A 整體滑移,B 臺階式滑移,1.3 平面變形破壞,1.3.1 南瓜溝大橋K128540平面變形破壞,1501553540,規(guī)模：沿線

4、寬：60m；坡面傾角4560度；滑體厚度：1820m；順坡向長約100m；體積12萬m3。 現(xiàn)場初步表明，巖體的破壞模式主要以平面滑移破壞為主，局部有滑移壓致拉裂破壞。以順坡程度裂隙為底滑面，陡傾裂隙構成后緣拉裂面。 類似工點：C19中卡2號橋橋基邊坡、C23鐵寨子2號橋邊坡,1.3.1 南瓜溝大橋K128540平面變形破壞,卸荷裂隙 成因分析 河流的側蝕作用使得坡腳形成陡崖，邊坡高度達400m，坡面及坡腳應力集中，產生基本順坡傾向偏上游的卸荷裂隙，在長期應力釋放和重力作用下，改造原有結構面或產生新的裂隙，形成卸荷裂隙。 實際情況 根據(jù)鉆孔資料判斷，在橋位附近的坡面，強卸荷裂隙帶發(fā)育深度不大，

5、一般小于15m。強卸荷帶中的裂隙延伸不長，有起伏，部分張開。,工 程 措 施,1.3.1 南瓜溝大橋K128540平面變形破壞,1.4 堆積體邊坡,A、崩坡積堆積體：自然坡面約4055，堆積物主要由橋梁上邊坡的危巖體或陡崖處的巖體崩塌或滑移物組成，充填碎石土，呈松散中密狀，坡面多見滾石分布，粒徑10cm400cm不等。橋樁大都位于堆積體的中上部。 B、半膠結的漂卵石層 ：河流向，位于河道兩側，自然坡度可達90度，厚度多大于20m，頂部多平坦，下伏地層主要為昔格達。,堆積體,龍江電站引水渠,1.4.1 C15南瓜一號橋崩塌堆積體,1.4.2 C15南瓜一號橋 K126+885.7堆積體斷面圖,1

6、.4.3 C18馬羅隧道出口巖堆,巖堆體處于南椏河右岸，巖堆中部橫向寬約185.0m，順山坡縱向長約135m，巖堆體厚度一般為15-20m，體積約3010e4m3。 一級扇體相對高差約110m左右，巖堆體斜坡整體坡角約39左右。二級扇相對高差約85m左右，巖堆體斜坡整體坡角約38左右。,巖堆的開挖影響結構物的穩(wěn)定,馬羅隧道出口,1.4.4 C19 栗子坪3#大橋K150145,1.4.5 C22鐵寨子1號大橋邊坡,滑體長170280m，寬90120m，高差130230m，滑體厚度520m，潛在滑體體積80萬m3； 滑體主要由崩坡積物組成，淺層松散，有架空現(xiàn)象。,1.4.5 C22鐵寨子1號大橋

7、邊坡,1.4.5 C22鐵寨子1號大橋斜坡植被對巖堆的穩(wěn)固作用,1.4.5 C22鐵寨子1號大橋邊坡巖土界面起伏不平直,1.4.6 C22鐵寨子1號橋自然斜坡的坍塌已危及橋墩的安全，在橋墩施工前設置了擋土墻,為半成巖，下段主要為深灰、褐灰色，以中厚層狀粉砂質泥巖夾薄層狀泥質粉砂巖為主。該巖石為泥質半膠結狀，半成巖，具細粒結構，巨厚層狀構造，巖體較完整，結構較致密，質地軟弱，地表露頭易風化成砂土狀。主要分布于擦羅至栗子坪K132+100K156+800）段南椏河及孟獲河兩岸地形相對開闊平坦地段或沖溝中局部分布。 該組地層為河、湖相靜水沉積，由粉砂質泥巖、粉砂巖互層，半成巖，性質介于巖、土之間。具

8、有遇水軟化、崩解、工程性質差等特點，屬易滑地層。,1.5 昔格達（N2X）地層邊坡,1.5.1 筲箕灣古滑坡與干海子大橋的關系,坡度約3045度，高差約180m，國道G108沿坡腳而過。兩側均為花崗巖出露。該處地形呈典型的圈椅狀，坡面上可見多級平臺及陡坎，滑坡舌已侵入孟獲河河床中。滑體厚度一般為1436.4m，屬一特大型古滑坡。,該滑坡是施工便道開挖引起的淺層滑坡,1.5.1 筲箕灣古滑坡后緣的新滑坡,滑移壓致拉裂變形形成的危巖體,1.6 危巖體、滾石(南瓜一號橋）,自然堆積于邊坡的滾石,滑移壓致拉裂變形形成的危巖體,1.6 危巖體、滾石（南瓜一號橋）,堆積于斜坡上的滾石,滑移壓致拉裂變形形成

9、的危巖體,1.6 危巖體、滾石（南瓜一號橋）,滑移壓致拉裂變形形成的危巖體,1.6 危巖體、滾石（南瓜三號橋）,滑移壓致拉裂變形形成的危巖體,1.6 南瓜三號橋危巖體、滾石與橋梁的關系,四川雅安至瀘沽高速公路 陡坡橋梁的斜坡穩(wěn)定性評價和處治思路,1 邊坡類型及演化過程分析 2 處治思路 3 參數(shù)選取及方案設計,根據(jù)坡面特征、巖體中結構面特征及巖體失穩(wěn)模式分析，推測橋位所在自然邊坡的演化過程如下：先是南椏河河床急劇下切，岸坡坡腳形成陡崖；隨著自重應力場的調整，坡腳出現(xiàn)應力集中帶，產生新的卸荷裂隙，巖體中老結構面的力學強度也因風化等原因而惡化；在地震、強降雨等不利工況下，先在坡腳一定范圍內產生巖體

10、失穩(wěn)，在坡面形成溝槽，溝槽的后緣形成陡坎（崖）；陡坎（崖）的形成，對其上部的巖體而言，構成新的臨空面，上述巖體中應力場調整、結構面改變、巖體失穩(wěn)的過程再一次循環(huán)產生。上述過程也就是橋位邊坡在自然情況下的演化過程。,邊坡演化過程分析,處治設計的前提條件： 一是對現(xiàn)有邊坡不產生大的填切，切方使埋藏于坡面以下的順坡向結構面在人工邊坡上臨空出露，形成新的或者更大的不穩(wěn)定坡體結構，并因松動而弱化結構面的力學性能； 二是對坡面植被盡可能少破壞，因為植被對坡面松散的巖土體具有加固及防沖刷的作用，對滾石具有阻擋作用等。,預加固設計思路,對楔形體預加固的思路,預加固設計思路,基于對橋位邊坡自然演化過程的認識，對

11、邊坡中順坡向結構面的延伸性和應力應變場特征的分析，認為：楔型體的變形失穩(wěn)的范圍是漸進式的，當楔形體下部巖體未變形失穩(wěn)時，以上一定范圍的巖體穩(wěn)定性較好。對橋基處的巖體預加固，確保其在工程使用期限內不產生變形時，橋基以上的巖體基本上能保持現(xiàn)狀，不會對橋基巖體產生推力。楔形體沿橋軸線的分布范圍由構成楔形體底滑面的兩條節(jié)理決定，在此范圍內的巖體均進行預加固，不僅限于橋墩附近。,對平面滑移拉裂巖體預加固的思路,預加固設計思路,平面滑移拉裂巖體失穩(wěn)的控制因素主要有三：一是存在平行坡面的結構面，能形成滑面； 二是臨空面，能為巖體滑出提供空間； 三是結構面的抗剪強度，能提供的抗滑力小于 下滑力。,平面滑移拉裂

12、示意圖,對松散堆積體的處治思路,預加固設計思路,在橋梁設計時，調整橋墩位置，盡量跨越堆積體，或者置于堆積體兩側較薄位置；預加固設計時主要考慮橋墩以上堆積體變形對橋墩的影響，預加固的思路是在橋墩上坡一側布置抗滑樁，使橋墩以上堆積體的安全系數(shù)達到規(guī)范要求，從而消除上坡側堆積體對橋樁的水平推力。 當堆積體厚度大，加固設計還應將加固與坡體深部排水相結合，并選擇性的設置變形監(jiān)測系統(tǒng)，根據(jù)監(jiān)測結果評價、調整設計方案。,對橋位上邊坡危巖體及滾石的處治思路,預加固設計思路, 清除：對規(guī)模小，易清除的危巖滾石采取此 方法。 錨固：對規(guī)模大，難清除的危巖滾石采取錨 桿、主動柔性防護網等方法原地錨 固。 攔截：對推測上邊坡可能產生滾石的墩位， 在橋墩上邊坡布一道被動柔性防護網 攔截滾石。,四川雅安至瀘沽高速公路 陡坡橋梁的斜坡穩(wěn)定性評價和處治思路,1 邊坡類型及演化過程分析 2 加固設計思路 3 參數(shù)選取及方案設計,3.1參數(shù)選取,方法 1. 工程地質類比 2. 參數(shù)反算 反算條件： 地震烈