桥梁区滑坡处治方案分析探讨

一、桥梁在特殊情况下不得不通过滑坡区时,应贯彻如下防治原则:
1、查明滑坡的稳定状态。如果滑坡的稳定系数小于1.1,即滑坡处于欠稳定状态以下时,应首先对滑坡进行处治,使坡体的稳定状态满足相关规范的安全系数要求后,方可进行桥梁工程的施工。
2、查明滑坡的性质。桥梁所在的滑坡是推移式滑坡,还是牵引式滑坡,从而为合理布置桥梁在滑坡上的相互位置,以及为支挡防护工程的设置提供依据。
3、明晰保桥还是处治滑坡。桥梁采用不同跨径的桥墩作为支点,以“点”状的形式通过滑坡区。故在没有特殊要求的情况下,可以设置保护“点”布置的桥墩达到保护桥梁的目的,而不一定对整个滑坡进行防治。
4、明确支挡加固工程与桥墩的相互位置关系。对于牵引式滑坡,为切断滑体对桥墩的牵引作用,可在桥墩前部设置支挡加固工程进行隔断;对于推移式滑坡,切断滑体对桥墩的推挤作用,可在桥墩后部设置支挡加固工程进行隔断。
5、合理设置支挡加固工程距离桥墩的距离。为防止抗滑桩受力后挤压或牵引桥墩,依据地质条件和下滑力等因素,合理设置抗滑桩与桥墩之间的安全距离。即:
抗滑桩设置于桥墩后部时,安全距离宜为5~10m。其中普通桩或地质条件较差时取大值,锚索桩或地质条件较好时取小值;抗滑桩设置于桥墩前部时,虽然对桥墩的影响明显较推移式滑坡好,但为防止抗滑桩开挖影响桥墩的受力,故一般情况桩距桥梁的安全距离不宜小于5m。
6、桩前或桩后抗滑桩布置数量与形式。保桥为主的抗滑桩布置形式,一般为在桩后或桩前布置2~3根抗滑桩即可,这样可在确保桥梁安全的情况下大幅降低工程造价。即地层完整性较好时可取2根,地层完整性较差时可取3根。

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图1 推移式滑坡段桥梁与抗滑桩布置关系

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图2 牵引式滑坡段桥梁与抗滑桩布置关系

二、案例
1、基本飞速某大桥通过高山峡谷区堆积体,其中地表上部为中密状含碎石粉质粘土,其下为密实状碎石土,并在两者之间存在一层厚约10cm的富水粘土层。由于桥梁建设期间施工场地的开挖,造成上部含碎石粉质粘土依附于下伏的富水粘土层发生滑移。导致距线路中线约67m的后部坡体在土岩交界的陡缓部位出现贯通性张拉裂缝,在场坪坡脚出现鼓胀和渗水。并随着滑坡的发展,造成距线路中线约44m坡体前部的粉质粘土与碎石土接触面部位出现剪出变形。该滑坡主轴长约101m,宽约120m,滑坡总体积约10万方。
滑坡病害发生后,技术人员拟在桥梁后部约6m以外设置长为10m的三排微型桩进行工程应急,继而在桥梁前5m的部位设置2.5X3.5X33m@4.5m抗滑桩进行支挡,工程费用约A万元。

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图3 拟采用的工程地质断面图
2、方案分析
1)该滑坡属于桥梁场坪开挖,导致坡体局部抗滑段减弱引发的牵引式滑坡,继而挤压前部堆积体造成滑坡范围扩大,形成了长约101m的工程滑坡。
2)技术人员应急采用在桥梁后部设置微型桩,虽然对场坪开挖引发的局部滑坡进行支挡,但明显对深层的整体滑面支挡效果有限,滑坡仍然存在对桥梁的挤压作用,而这明显对桥梁是不安全的。
3)依附于富水粉质粘土的滑坡主轴长约101m,滑面平均厚约8.5m左右。技术人员在桥梁前部设置2.5X3.5X33m@4.5m的大规格抗滑桩,明显过于保守。这是有悖于工程的经济性指标的。
4)桥梁前部设置均匀以4.5m的间距抗滑桩对整个滑坡进行支挡加固,贯彻是治理整个滑坡病害的理念,而非有效“保桥”的理念,造成工程造价偏高。
基于此,依据滑坡特征、桥梁与滑坡的关系,可以采用如下方案进行滑坡的处治与桥梁的保护。
1)坡体上部的含碎石粉质粘土层呈中密状,故结合后部山体的千枚岩出露位置,采用1:0.75~1:1的坡率对桥梁后部的滑体进行卸载,从而快速减小滑坡的下滑力,达到稳定滑体的作用,也可以有效减小后期支挡工程的设置规模。卸载方量约为滑坡总体积的1/5,即2万方左右。
2)卸载虽然有利滑坡的整体稳定性,但桥梁后部坡体存在从卸载边坡的坡脚重新剪出的可能。加之,卸载形成了高约26m土质边坡,故需对卸载后的局部坡体和形成的边坡进行加固。
由此,在卸载的一边坡设置长19m的框架锚索,二级边坡设置长9m的框架锚杆进行加固。这样不但确保了挖方边坡的稳定,也有效对剩余滑体进行加固,防止其向前挤压威胁桥梁安全。
3)考虑到桥梁的重要性,在滑体处治选取规范中安全系数最高值,以及在工程预加固的理念下,对依附于深层富水粉质粘土的滑坡卸载后,在桥梁前部约5m的部位设置1.8X2.4X28m@5m的抗滑桩,对剩余下滑力进行支挡,使其满足安全系数的要求。且在后部卸载有效提高滑体稳定性的基础上,贯彻保桥为原则的基础上,将支挡抗滑桩仅在每个桥墩前部设置3根,从而大幅减小了工程支挡规模。
4)在后部卸载刷方平台内侧坡脚设置深约2.6m的截水盲沟,基底切穿富水粉质粘土进入密实状碎石土地层,从而有效截断后部地下汇水。并在其上设置平台截水沟,引排地表汇水。
5)在卸载平台外侧设置高约2m的格宾式拦石挡墙,利用卸载的宽大平台形成落石槽,防止后部山体落石威胁下部桥梁安全。
以上优化方案工程造价约0.4A万元。

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图4 优化后的工程地质断面图
该优化方案在应急处治的基础上,有效提高了滑坡的整体稳定性,并兼顾 了滑坡的局部稳定性和边坡稳定性;在充分考虑了桥梁与滑坡的相互关系的基础上,设置了锚固和支挡加固与截排水相结合的综合处治方案。在确保桥梁的安全和与滑坡稳定性的基础上,大幅降低了工程造价,是一个相对较优的方案。

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