朱昌河大桥4号墩下边坡处理设计..docVIP

朱昌河特大桥4号墩下边坡稳定性分析与加固处理设计 隆然 曾照亮 徐宗苏 摘要：朱昌河特大桥4号墩墩下边坡为结构复杂的岩质边坡，因施工发现贯通桩基础的张拉裂缝，须进行加固处理，本文采用块体理论分析、数值模拟分析和刚体极限平衡分析等方法对该边坡的稳定性进行了定性分析和定量计算，提出了相应的防治处理措施。可为同类工程借鉴。 关键词：岩质边坡；地质模型概化；结构面参数；极限平衡分析；加固 朱昌河特大桥系跨朱昌河的特大型桥梁，为上瑞国道主干线（贵州境）镇宁至胜境关公路段的控制性工程，设计里程桩号K132+185.443～K132+857.443。大桥为106+200+106预应力混凝土连续刚构桥，东引桥为3×50预应力T型梁，西引桥为2×50预应力T型梁，4号主墩高137m，桥梁总长672m，大桥4号墩基础原设计为9根嵌岩桩，每根桩径φ2.50m, 桩长30m。 2005年5月上旬，施工单位在4号主墩桩基础开挖过程中，发现一条张性裂缝横贯墩址区，立即引起总监办、高总司和我院的高度重视。我院多次派桥梁、地质专家到工地现场踏勘，为深入查明4号墩基础地质病害的现实状况，同时确保地质基础资料的准确性，采用综合地质勘察手段，分别委托原勘探单位进行大比例尺（1：500）工程地质补充调绘，贵州省桥梁岩土工程有限公司进行了补充钻探，委托桂林岩溶研究所采用跨孔电磁波透视CT层析成像扫描技术，查明灰岩裂隙破碎带在地下空间的分布情况。通过综合地质勘察手段，基本查明朱昌河特大桥4号墩所在斜坡的地质状况。并于2005年6月13日就朱昌河特大桥4号墩边坡处理方案向贵州高速公路开发总公司做了专题汇报。形成初步处理方案如下： 1、4号墩基础因存在以下二个因素，一是该墩1#、4#、7#桩位于临空面的边缘，为抗震抗剪不利地段；二是现目前桩端（标高1390.0m）至峡谷底（标高1353.4m）的坡度为25-28°，大于岩石内摩擦角（φ=50°）的一半，根据经验，加深桩长8-10m（外侧桩取大值，内侧桩取小值），使得桩端至峡谷底的坡度在20-21°，小于岩石内摩擦角的二分之一，这样有利于桥墩的稳定性。 2、因4号墩台区发育有一组不利的卸荷节理结构面（由构造节理发展而成），在外加应力作用下，其发展趋势为潜在不稳定斜坡，为防止桩基被剪断，将提高桩基混凝土标号由C30调高至C40。 3、该桥墩的外部荷载（附加应力）在万吨以上，如采用一般桩基型式，应力主要扩散在上部0-20m较破碎的岩层上，这样对斜坡的稳定性较为不利。所以每根桩的上部18m（20m）在桩周护壁与桩之间隔上一层3mm左右厚的聚氟乙烯薄板材料，以减小桩周的摩阻力，并让承台悬空，使上部荷载全部直接通过9根嵌岩桩传入桩底。 4、原则同意对4号墩基础下边坡采用锚索进行加固处理。 为了确保工程进度，桩基础按本次会议纪要确定的方案进行开挖及浇筑施工。4号墩下边坡锚索加固方案须等具体设计出来后再进行方案评审。由于变更处理费用偏高，后面两次汇报均超过500万元，在锚索数量上与高总司未能达成一致。要减少锚索的数量，就必须考虑4号墩桩基在容许变形范围内所能产生的抗滑力的大小，为做到心中有底，我院于2006年3～5月间委托长江科学院岩基研究所采用数值模拟分析方法对朱昌河特大桥4号主墩边坡进行了稳定性研究与加固设计，并于2006年5月22日向贵州高速公路开发总公司作了专门汇报，根据黔高总司纪要[2006]61号文，对加固设计方案进行了修改、补充和完善。 2地质模型概化与岩体力学参数 2.1 地质概述 桥位位于盘县英武镇软桥哨村和刘官镇梅子坑村两村镇交界处，北面500m处为国道320线。桥址区地形为深切“V”型河谷，相对高差约241m。桥址位于旧普安向斜东部昂起端核部，单斜向南缓倾斜，断层构造不发育，地面裂隙纵横交错，呈网状发育，岩溶发育强烈，突出表现在溶隙和小溶孔及溶洞或落水洞等岩溶状态。地下水的赋存形式以层间水、孔隙水、裂隙水为主，水的补给源为大气降水,出露形式以泉点及分散型排泄于朱昌河。基岩为三叠系中统关岭组第一段、第二段（T2g1+2）灰岩、泥灰岩互层夹白云质灰岩、盐溶角砾。 朱昌河特大桥4号墩基础地层岩性主要为中厚层状灰岩夹软质岩泥灰岩和钙质泥岩，岩层倾向165～200°，倾角60～75°，走向与坡面大角度相交，有利于斜坡的稳定。该墩地基岩溶强烈发育，主要为顺层溶隙、溶缝和垂直溶洞，多为无充填和半充填，上部岩溶充填物以硬塑状的粘土为主，下部主要为软塑状的粘土。墩址区主要发育有三组节理裂隙，产状分别为63～90°∠45～65°、303～310°∠12～45°和265～285 °∠55～80°。其中265～285 °∠55～80°裂隙组在标高▽1385～1395m段密度较大，倾角趋缓，为6～25°，本