平羅高速公路大小井鋼管混凝土拱特大橋拱座邊坡穩(wěn)定性評價

周洺漢

(貴州路橋集團(tuán)，貴州貴陽510000)

平羅高速公路大小井鋼管混凝土拱特大橋拱座邊坡穩(wěn)定性評價

周洺漢

(貴州路橋集團(tuán)，貴州貴陽510000)

考慮拱座邊坡穩(wěn)定對橋梁安全運(yùn)營及壽命的重要性，鑒于定值模型難以得到符合實際的復(fù)雜邊坡穩(wěn)定性計算結(jié)果，基于模糊綜合的方法，評價邊坡的穩(wěn)定性。分析結(jié)果表明:邊坡處于較穩(wěn)定的狀態(tài)，但也不可忽視強(qiáng)降雨條件下坡面溜坍等水害，據(jù)此做出加強(qiáng)坡面截水及綠化的建議?？蔀轭愃七吰碌膬?yōu)化設(shè)計、災(zāi)害防治提供依據(jù)。

高速公路;拱座邊坡;穩(wěn)定性;模糊綜合評價

1 工程概況

平羅高速公路(平塘至羅甸)是《貴州省高速公路網(wǎng)規(guī)劃》“6橫7縱8聯(lián)”中第6橫(余慶至安龍高速公路)重要的一段，大小井特大橋是平羅高速公路的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)和品質(zhì)工程，橋址位于羅甸縣境內(nèi)，主橋中心樁號K70+655.0，采用鋼管混凝土拱的結(jié)構(gòu)型式，橋跨450 m;兩岸地形切割強(qiáng)烈，坡度30度，拱座處坡高約30 m;地表水系發(fā)達(dá)，雨量充沛;根據(jù)地址調(diào)繪及鉆探資料，橋址區(qū)分布底層覆蓋層為第四系(Q)殘坡積、崩坡積層粘性土、碎石土，厚度0～8.3 m，下伏底層為三疊系中統(tǒng)邊陽組T2b灰?guī)r、泥灰?guī)r、砂質(zhì)灰?guī)r夾泥巖等;地質(zhì)特征如下:

(1)(Q4)碎石土:褐黃、灰褐色，結(jié)構(gòu)松散，土質(zhì)不均勻，厚度0.5～8.3 m，分布不均，但總體厚度較小;

(2)(T2b)粉質(zhì)粘土:灰褐、鉆紅色，干強(qiáng)度較大，可塑～硬塑，厚度0.8～7 m，厚度變化較大，工程特性較差;

(3)(T2b)強(qiáng)風(fēng)化泥灰?guī)r:黃褐、深灰色，中薄層狀結(jié)構(gòu)，含泥質(zhì)粉砂巖，巖體破碎，埋深一般小于7 m，厚度1.5～10.2 m，分布較廣;

(4)(T2b)中風(fēng)化泥灰?guī)r:青灰、深灰色，泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，中薄層局部厚層，巖體破碎，厚度0.7～30.2 m，分布較廣;

(5)(T2b)中風(fēng)化砂質(zhì)灰?guī)r:青灰色，中厚層狀結(jié)構(gòu)，巖體較破碎，厚度1.8～19.7 m，呈夾層或互層狀產(chǎn)出，工程地質(zhì)相對較好;

(6)(T2b)中風(fēng)化灰?guī)r:青灰色，中厚層狀結(jié)構(gòu)，巖體較破碎，厚度0～32 m，屬較硬巖，工程地質(zhì)很好。

2 邊坡穩(wěn)定性評價

2.1 評價方法及指標(biāo)選取

評價方法不同，結(jié)果會有一定的差異。目前，評價的方法很多，總體上看，有定性、定量以及兩者相結(jié)合的方法。理論上，定性分析具有極強(qiáng)的主觀性，而主觀的因人而異難免使結(jié)果具有不唯一性，甚至產(chǎn)生很大的差異，定量分析更具有科學(xué)性，結(jié)果也更有說服力，但結(jié)合邊坡工程的實際來看，評價中的許多因子難以進(jìn)行量化分析，因此，定性與定量分析的評價方法具有廣泛的適用性和使用上的客觀必要性?；诖耍疚倪x擇模糊綜合評價的方法對邊坡穩(wěn)定性進(jìn)行評價。

依據(jù)邊坡動態(tài)、隨機(jī)性等特點(diǎn)，評價指標(biāo)的選取應(yīng)結(jié)合具體邊坡自身實際情況及其它影響邊坡穩(wěn)定的外部環(huán)境條件，對此，有如梁桂蘭等選取邊坡巖性、坡度、坡體結(jié)構(gòu)、地震烈度和降雨等8個因素作為評價指標(biāo);彭振斌等在進(jìn)行邊坡穩(wěn)定穩(wěn)定性評價時選取了地形、巖體基本質(zhì)量指標(biāo)、巖體完整性、風(fēng)化程度和坡角等10個因素作為評價指標(biāo);薛新華等選取巖土體重度、內(nèi)摩擦角、內(nèi)聚力、邊坡坡角、邊坡高度及水壓力比等6個指標(biāo)。

根據(jù)本文所依托的拱座邊坡工程的地質(zhì)條件及外部環(huán)境條件，結(jié)合文獻(xiàn)中80個邊坡評價因子，本文將影響邊坡穩(wěn)定的因素提煉為邊坡本體及降雨兩個一級因子(代號C)，并將這兩個一級因子分為坡角、坡高等十個二級因子(代號D):

邊坡本體因子(C1):由六個二級因子組成:坡角(D1)、坡高(D2)、坡體巖性和結(jié)構(gòu)(D3)、粘聚力c(D4)、內(nèi)摩擦角φ(D5)、風(fēng)化程度(D6)。

降雨因子(C2):由四個二級因子組成:降雨強(qiáng)度(D7)、累計降雨量(D8)、年均降雨量(D9)、降雨形式(D10)。

具體指標(biāo)分級如表1:

表1 評價指標(biāo)等級劃分

2.2 構(gòu)建評價指標(biāo)體系

根據(jù)上面的分析，建立評價指標(biāo)體系:目標(biāo)層、類指標(biāo)層、基礎(chǔ)指標(biāo)層，其中目標(biāo)層為邊坡穩(wěn)定等級，是整個評價的最終目的;類指標(biāo)層是指邊坡本體因子和降雨因子;基礎(chǔ)指標(biāo)層則是指坡角等10個因子。評價體系如圖1。

圖1 評價指標(biāo)體系

2.3 評價因子權(quán)重的確定

確定了評價因子，還應(yīng)該知道各個評價因子在評價中的重要性，即指標(biāo)權(quán)重的問題。根據(jù)T L Saaty建議采用的標(biāo)度方法，取評價因子中任意兩個因素之比，標(biāo)度的大小表示兩者之間相對的重要性，全部的比較結(jié)果用矩陣表示。

同等重要rij=3表示兩個因素相比，因素Xi比因素Xj稍微重要rij=5表示兩個因素相比，因素Xi比因素Xj較為重要rij=7表示兩個因素相比，因素Xi比因素Xj更為重要rij=9表示兩個因素相比，因素Xi比因素Xj極為重要2;4;6;8上述兩相鄰判斷之中值;表示重要性判斷之間的過渡標(biāo)度值含義rij=1表示兩個因素相比，因素Xi比因素Xj倒數(shù)因素Xi與因素Xj比較得到判斷Xij;則因素Xj與因素Xi比較得到判斷1/Xij

由表2可知，取評價因子中任意兩個因素之比，表示為:aij=Ci/Cj，標(biāo)度的大小表示兩者之間相對的重要性，全部的比較結(jié)果用矩陣表示為A= (aij)n×n，由此形成一級評判矩陣矩陣:

判斷矩陣進(jìn)行一致性檢驗:

式中:λmax為最大特征值;C1為一致性檢驗指標(biāo);CR為一致性比率;n為判斷矩陣的階數(shù);R1為平均隨機(jī)一致性指標(biāo)。

在計算矩陣滿足隨機(jī)一致性的情況下，得到層次C－D指標(biāo)權(quán)重集W如表3:

表3 層次C－D指標(biāo)權(quán)重表

2.4 指標(biāo)隸屬度的確定

影響邊坡穩(wěn)定性的因素眾多，采用四值邏輯分區(qū):I區(qū)對應(yīng)穩(wěn)定，II區(qū)較穩(wěn)定，III區(qū)對應(yīng)不穩(wěn)定，IV區(qū)對應(yīng)極不穩(wěn)定。對于相應(yīng)的影響因子與評價集的關(guān)系，可用表4表示每一指標(biāo)的隸屬程度:

表4 指標(biāo)定量表述確定表

填筑施工開始前，應(yīng)結(jié)合施工現(xiàn)場實際情況切實做好清理，對場地上的樹木、垃圾與土石等進(jìn)行徹底的清理。和在平原地區(qū)的填土路基施工相比，山區(qū)路基施工自身存在很大限制性，容易受到外界環(huán)境等因素的影響，使得施工延誤等現(xiàn)象時常發(fā)生，對此，必須在了解填石路基施工技術(shù)自身特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，做好工藝流程設(shè)計。

2.3 施工勘察

鑒于填石路基施工環(huán)境較為復(fù)雜的特征，在開始施工以前，需切實做好勘察工作。一方面要在綜合分析工程圖紙的基礎(chǔ)上，得到設(shè)計與技術(shù)人員大力協(xié)助，深入審核原料、人員及設(shè)備等的配置情況，驗證其是否滿足工程設(shè)計需求;另一方面，要在準(zhǔn)備充足的基礎(chǔ)上，編制應(yīng)急預(yù)案。此外，施工方還要和工程建設(shè)方配合完成表土清理等工作，表土實際厚度不得低于30 cm，在實施填筑以前，壓實度不得低于90%;在放線測量時，應(yīng)按20 cm間隔布置掛線。

2.4 攤鋪與整平

路基施工完成卸料以后即可進(jìn)行攤鋪與整平，從填石路基角度分析，在初步環(huán)節(jié)中應(yīng)對流程進(jìn)行正確安排，以便推動后續(xù)施工。先使用推土機(jī)進(jìn)行粗平作業(yè)，然后由施工人員進(jìn)行精細(xì)作用，重點(diǎn)處理路基空隙，除了要設(shè)置路拱，還需對填筑層的實際厚度進(jìn)行嚴(yán)格控制，通常不能低于50 cm。

3 結(jié)束語

填石路基施工技術(shù)在山區(qū)、丘陵等復(fù)雜地區(qū)的公路施工中有著十分廣泛的應(yīng)用，它能有效提升路基自身承載能力，避免沉降等問題的發(fā)生。在技術(shù)應(yīng)用過程中，不僅要按照相應(yīng)規(guī)范，還要結(jié)合工程實際情況進(jìn)行有效創(chuàng)新，以此進(jìn)一步完善技術(shù)體系。

［1］謝裕.芻議填石路基施工技術(shù)在公路施工中的應(yīng)用［J］.科技資訊，2013，11(31):39－41.

［2］王朝江，李天飛.淺析公路施工中填石路基施工技術(shù)［J］.黑龍江交通科技，2014，10(1):68－70.

［3］楊曉宇.公路施工中填石路基施工技術(shù)的應(yīng)用探究［J］.科技與企業(yè)，2014，11(5):207－208.

U416.1+4

C

1008－3383(2017)04－0081－02

2016－08－05

周洺漢(1990－)，男，貴州納雍人，碩士，從事道路與鐵道方向研究。