貴州花江峽谷特大橋安龍岸橋位選擇

周松

（貴州省交通規(guī)劃勘察設(shè)計研究院股份有限公司，貴州 貴陽 550001）

1 工程概況

六枝至安龍高速公路（簡稱“六安高速”）是《貴州省高速公路網(wǎng)規(guī)劃（加密規(guī)劃）優(yōu)化調(diào)整研究》高速公路網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分，路線全長約150.1km，全線采用雙向四車道高速公路，設(shè)計速度80km/h，路基寬度24.5m，設(shè)計荷載為公路-I 級，項目估算總投資243.06 億元。

花江峽谷特大橋位于路線ZK61+074.059（YK61+012.846）～K63+916.6 段，橫跨關(guān)嶺縣花江鎮(zhèn)及貞豐縣平街鄉(xiāng)接壤的北盤江大峽谷，全長2890m，橋梁高度625m，主橋采用單跨1420m 鋼桁梁懸索橋，六枝岸索塔高度257m，錨碇為隧道錨，安龍岸索塔高度197m，錨碇為重力錨，是六安高速的重點控制性工程，也是貴州省十四五時期重點打造的“橋旅融合”項目。

橋梁于2022 年1 月18 日正式開工建設(shè)，預(yù)計2025 年6 月30 日建成，建成后將刷新杭瑞高速北盤江大橋565m 的高橋記錄，將成為世界第一高橋，且跨徑將居世界第十、山區(qū)世界第一。貴州省交通規(guī)劃勘察設(shè)計研究院承擔(dān)該橋施工圖階段的勘察設(shè)計工作。花江峽谷特大橋效果圖如圖1 所示。

圖1 花江峽谷特大橋效果圖

2 工程地質(zhì)條件

2.1 地形地貌

項目區(qū)地處云貴高原向廣西丘陵過渡的斜坡地帶，屬溶蝕低中山地貌單元。橋梁橫跨寬闊深切的“U”型峽谷，峽谷兩岸坡度大多在50～75°之間，橋位附近峽谷寬度1200～1800m，谷深420～565m，地勢險峻。

橋區(qū)地面高程介于489.1～1287.3m 之間，相對高差798.2m。六枝岸引橋段地形總體呈單斜坡，平均坡度35°。安龍岸引橋段從峰叢洼地間通過，洼地間地形總體較平緩，峰叢區(qū)域坡度達(dá)55～85°。

2.2 地層巖性

場區(qū)覆蓋層整體厚度較薄，大多基巖出露。覆蓋層為殘坡積（Q4el+dl）粘土，零星分布于緩坡地帶及巖溶洼地內(nèi)，一般厚度0.1～1m，局部最大厚度8m；基巖為三疊系中統(tǒng)楊柳井組（T2y）薄至中厚層狀白云巖夾角礫狀白云巖，層間夾泥質(zhì)薄膜，為軟弱夾層。

2.3 地質(zhì)構(gòu)造與地震

場區(qū)位于揚子準(zhǔn)地臺-黔北臺隆-六盤水?dāng)嘞?普安旋杻構(gòu)造變形區(qū)，發(fā)育有向斜XX1及背斜BX1。向斜XX1軸向105°，北東翼產(chǎn)狀195°～215°∠55°～86°，南西翼產(chǎn)狀15°～50°∠3°～50°，軸部于K61+25處與路線相交，交角60°，六枝岸索塔位于向斜軸部如圖2 所示。背斜BX1 軸向為近南北向，東翼巖層產(chǎn)狀76°∠32°，西翼巖層綜合產(chǎn)狀340°∠25°，安龍岸索塔位于背斜西翼如圖3 所示。

圖2 六枝岸向斜照片

圖3 安龍岸背斜照片

根據(jù)《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖》（GB 18306-2015），場區(qū)地震動反應(yīng)頻譜特征周期0.35s（六枝岸）、0.40s（安龍岸），地震動峰值加速度值0.10g，對應(yīng)地震基本烈度Ⅶ度。

2.4 水文地址特征

場區(qū)地下水類型為第四系松散土層孔隙裂隙水、巖溶水。地下水靠大氣降水及北盤江側(cè)向補給，降水大部分以坡面流形式順兩側(cè)山體匯入橋位中部的北盤江排出場區(qū)，一部分下滲形成地下水沿巖體節(jié)理裂隙、巖層層面、溶蝕孔洞、巖溶管道向地勢低洼處排泄。安龍岸發(fā)育巖溶洼地及巖溶管道，巖溶管道為地下水的排泄通道。巖溶洼地匯水面積約2.24km2，由于巖溶管道排水能力弱，雨季洼地易積水，積水面積約0.89 km2，積水深度一般1～4m，消水期5～10 天。

2.5 不良地質(zhì)

場區(qū)的不良地質(zhì)問題有巖溶、危巖體:

（1）巖溶洼地、巖溶管道：巖溶洼地位于K63+083～K63+450 左325m處，呈長條狀，長約520m、寬約85～185m，中心最大深度約4m。管道入口位于K63+140 左62m 處，發(fā)育方向大致呈南北走向，直徑0.1～0.5m 不等。安龍岸錨碇位于巖溶管道入口段，管道頂板厚度薄，采用揭穿回填處理；

（2）鉆孔巖溶：橋區(qū)施工172 個鉆孔，共有24個鉆孔遇見溶洞、溶蝕裂隙，鉆孔見巖溶率為14%，巖溶中等發(fā)育，溶洞發(fā)育深度在1.1～83.4m 之間，洞高0.2～3.8m，采用開挖回填或樁基穿透處理；

（3）危巖體：分布于陡崖一帶，裂隙發(fā)育，目前處于自然穩(wěn)定狀態(tài)，在暴雨、施工擾動等作用下，易崩塌失穩(wěn)，對影響橋梁建設(shè)的危巖體進(jìn)行清除處理。

3 橋位選擇

六枝岸岸坡整體穩(wěn)定，橋梁位置主要受控于索塔下塔柱的高度；安龍岸橋梁位置主要受控于橫橋向順層邊坡。根據(jù)綜合勘察，初步設(shè)計方案K62+600～K62+950段6#索塔及7#～12#橋墩位于具有臨空面的順層邊坡上，6#索塔處最不利的工程地質(zhì)橫斷面圖如圖4 所示（右側(cè)為初步設(shè)計階段索塔位置）。邊坡巖層產(chǎn)狀320°～359°∠22°～27°；主要優(yōu)勢節(jié)理為J1（52°∠83°）、J2（294°∠75°），節(jié)理寬度一般0.3～2.0m，最大3.0m；可見深度一般1～3m，最大達(dá)8m，黏土充填。

圖4 安龍岸索塔最不利工程地質(zhì)橫斷面圖

根據(jù)赤平投影分析（圖5）：巖層層面與自然坡面（臨空面）傾向一致，傾角小于臨空面坡腳，為不利結(jié)構(gòu)，易發(fā)生順層滑動；由巖層層面與節(jié)理J1、J2 組合形成的交點位于臨空面投影弧及自然坡面投影弧之間，組合交線陡于自然坡面緩于臨空面，屬不穩(wěn)定組合結(jié)構(gòu)面，坡體易產(chǎn)生楔形坍塌、掉塊。以上結(jié)構(gòu)面均為不利結(jié)構(gòu)面或不利結(jié)構(gòu)面組合。

圖5 赤平投影分析圖

根據(jù)初步設(shè)計階段《花江北盤江大橋邊坡穩(wěn)定性專題研究報告》（初步設(shè)計階段橋名為“花江北盤江大橋”）推薦的邊坡巖體物理力學(xué)參數(shù)，結(jié)構(gòu)面層間抗剪參數(shù)正常工況下取C=80KPa，Φ=25°，暴雨工況按0.85 進(jìn)行折減。根據(jù)典型橫斷面最不利潛在滑動面（如圖4 所示）進(jìn)行計算，正常工況下自然邊坡穩(wěn)定性系數(shù)Fs=1.22，處于基本穩(wěn)定狀態(tài)，不滿足岸坡穩(wěn)定性系數(shù)的控制性標(biāo)準(zhǔn)，暴雨工況下對參數(shù)進(jìn)行折減，安全系數(shù)更不能滿足岸坡穩(wěn)定性系數(shù)的控制性標(biāo)準(zhǔn)。

順層邊坡高度123～158m，處治難度大，施工圖階段將安龍岸橋位左移，如圖4 所示（左側(cè)為施工圖階段索塔位置），避讓了順層邊坡，再根據(jù)橋梁的位置，將安龍岸線位左移90～110m，成功避免6#～12#橋墩位于高大的順層邊坡上的處治問題。另外，線位左移后，安龍岸索塔及錨碇處的位置地形平坦，避免初步設(shè)計階段安龍岸索塔三級基坑邊坡約7 萬方及錨碇八級基坑邊坡約11 萬方，共計約18 萬方的山體開挖，為建設(shè)綠色交通起到很好示范作用。

4 結(jié)論

安龍岸橋位的選擇充分考慮橋區(qū)含軟弱夾層順層邊坡的不利工程地質(zhì)條件，通過橋位左移，成功避讓超過百米的具有臨空面的順層邊坡。目前橋梁基礎(chǔ)施工已經(jīng)完成，施工開挖揭示的地質(zhì)情況與勘察資料吻合，是地質(zhì)選線在山區(qū)峽谷區(qū)域復(fù)雜地質(zhì)條件下的成功運用。