雞鳴三省大橋工程地質(zhì)特征分析

摘要：雞鳴三省大橋位于四川、云南、貴州三省交界處，全長286.4m，主橋為上承式鋼筋混凝土箱形拱橋，橋面寬11.5m，凈跨徑180m。橋梁位于高山峽谷區(qū)，受構(gòu)造影響，橋址區(qū)內(nèi)危巖體、巖體卸荷帶、巖溶、基巖順層滑坡等不良地質(zhì)發(fā)育。據(jù)場地地質(zhì)結(jié)構(gòu)和橋梁形式特征，分析橋梁基礎(chǔ)穩(wěn)定性及滑坡穩(wěn)定性，對橋位的工程地質(zhì)特征尤其是地震災(zāi)害發(fā)育特征進行研究，為橋梁設(shè)計提供了依據(jù)及參數(shù)，并保障橋梁安全。

關(guān)鍵詞：雞鳴三省大橋基巖順層滑坡卸荷帶高山峽谷

AnalysisoftheGeologicalCharacteristicsoftheJimingsanshengBridgeProject

GONGRui1LIUYang1*XIAOWei2CHENDongsheng1

1.SichuanHighwayPlanning，Survey，DesignandResearchInstituteCo.，Ltd.，Chengdu，SichuanProvince，610041China;2.SchoolofEnergyandPowerEngineering，XihuaUniversity，Chengdu，SichuanProvince，610039China

Abstract：TheJimingsanshengBridgeissituatedatthejunctionofSichuanProvince，YunnanProvinceandGuizhouProvincewithatotallengthof286.4meters，anditsmainbridgeisandeck-typereinforcedconcreteboxarchbridgewithadeckwidthof11.5metersandaclearspanof180meters.Thisbridgeislocatedinaalpineandgorgearea，andinfluencedbyitsstructures，adversegeologysuchasthedangerousrockmass，therockmassunloadingbelt，thekarstlandformandthebedrockbeddinglandslideisdevelopedinthebridgesitearea.Accordingtothegeologicalstructureofthesiteandtheformalcharacteristicsofthebridge，thispaperanalyzesthefoundationstabilityandlandslidestabilityofthebridge，andstudiestheengineeringgeologicalcharacteristicsofthebridgesite，particularlythedevelopmentfeaturesofseismicdisasters，whichprovidesabasisandparametersforbridgedesignandensuresbridgesafety.

KeyWords：JimingsanshengBridge;Bedrockbeddinglandslide;Unloadingbelt;Alpineandgorgeregion

隨著我國交通建設(shè)的發(fā)展，深切峽谷山區(qū)的橋梁建設(shè)越來越頻繁，所面臨的各種地震災(zāi)害風(fēng)險也越來越多，對橋梁選線及安全評估工作要求不斷提高[1-4]。雞鳴三省大橋位于四川、云南、貴州三省交界處，解決三省交界一帶數(shù)十萬群眾的出行難題。本文對橋位的工程地質(zhì)特征尤其是地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育特征進行研究，為設(shè)計提供依據(jù)，并保障橋梁安全。

1工程概況

雞鳴三省大橋及其附屬工程，起于四川省敘永縣水潦鄉(xiāng)，止于云南省鎮(zhèn)雄縣坡頭鄉(xiāng)，跨越赤水河。該大橋設(shè)計公路等級為山區(qū)公路二級，橋面全寬11.5m。場地內(nèi)發(fā)育的主要不良地質(zhì)為危巖體、巖體卸荷帶、巖溶、滑坡等。

1.1地形地貌

雞鳴三省大橋位于云貴川交界處，橋位上游河谷寬100～300m，橋位處以下至與渭河交匯之間為兩側(cè)岸壁直立的峽谷，河谷寬不足百米。橋位處地勢險要，坡陡，高差大，兩岸陡壁距河面約120余米，河谷呈典型的“U”型，從地形上看，上游高下游低。在橋位上游，赤水河呈S型彎道，在彎道兩側(cè)均有一個沖積灘，橋位處下游約350m，赤水河與渭河交匯一并向東下流[5]。

1.2地層巖性

據(jù)地面調(diào)查及鉆探揭露，場地內(nèi)地層主要為新生界第四系全新統(tǒng)滑坡堆積層（Q4del）、坡殘積層（Q4dl+el）、坡洪積層（Q4dl+pl）和中生界三疊系下統(tǒng)茅草鋪組二段（T1m2）、該層以泥質(zhì)灰?guī)r為主夾泥巖、茅草鋪組一段（T1m1）、該層以灰?guī)r為主，夾少量泥質(zhì)灰?guī)r[6]。

1.3地質(zhì)構(gòu)造

測區(qū)位于巨型新華夏構(gòu)造體系的一級沉降帶——四川沉降盆地的南緣，新華夏構(gòu)造體系川東褶帶與緯向構(gòu)造體系赤水～長寧東西構(gòu)造帶，經(jīng)向構(gòu)造體系合江—赤水南北向構(gòu)造帶的過渡地區(qū)。新構(gòu)造運動以間歇性緩慢大面積抬升為主。橋區(qū)位于軸向北東東向的新街背斜SE翼，赤水河向斜的北西翼，近向斜軸部，橋位附近優(yōu)勢產(chǎn)狀135°∠15°，為單斜巖層。主要發(fā)育兩組構(gòu)造節(jié)理，J1：316°∠80°，為場地內(nèi)優(yōu)勢節(jié)理，間距1～5m，可見最大延伸長度20m，垂向切深50～100m。J2：215°∠88°，為場地內(nèi)優(yōu)勢節(jié)理，間距1～15m，可見最大延伸長度80m，垂向切深50～100m。根據(jù)《中國地震動峰值加速度區(qū)劃圖》（GB18306—2015），工程區(qū)地震動峰值加速度0.05g，動反應(yīng)譜特征周期為0.4s，對應(yīng)地震基本烈度為Ⅵ度[4]。

1.4水文及水文地質(zhì)

場地及橋位處未見漏斗、豎井、溶洞、洼地、暗河發(fā)育，赤水河兩岸沖溝、溪溝多呈跌水出露地表，并匯入赤水河中。鉆孔中也未見大的溶隙、溶洞存在，表明場地內(nèi)T1m未形成地下河流的排泄系統(tǒng)，僅在四川岸橋位右側(cè)800m處有一巖溶泉水出露，7月雨季流量約5～10L/s，故場地巖溶發(fā)育程度為微弱～中等。松散堆積層孔隙水、基巖裂隙水和巖溶水總體而言富水性不強。根據(jù)水質(zhì)分析結(jié)果，地下水對混凝土及內(nèi)部鋼筋具微腐蝕性。

2不良地質(zhì)特征評價

2.1危巖體發(fā)育特征

在河谷兩岸斜坡陡坡處，由于節(jié)理裂隙發(fā)育，一般于地表寬張2～5cm，但局部張開寬度較大，可達20～30cm，裂隙內(nèi)局部充填有黏土，加之傾角較陡，在節(jié)理裂隙、溶隙及層面的共同切割下，巖體呈大塊狀，在長期的外動力地質(zhì)作用下，局部巖體有拉裂位移松動變形，松動的巖體最終以崩塌的形式破壞，其規(guī)模以單個至數(shù)個巖塊的形式破壞為主。據(jù)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，四川岸橋位下游75m處和150m處河岸處有巖堆堆積，云南岸橋位下游80m和150m處河岸處有巖堆堆積，表明其上方曾出現(xiàn)過較大規(guī)模崩塌，表明陡坡巖體經(jīng)常發(fā)生崩塌災(zāi)害。橋位處未發(fā)現(xiàn)明顯的大規(guī)模危巖體，主要表現(xiàn)為表層巖體受卸荷作用逐級崩塌掉落，橋梁未在河谷內(nèi)設(shè)墩，故表層危巖體失穩(wěn)對橋梁基本無影響。

2.2滑坡發(fā)育特征

擬設(shè)橋位下游（SE方向）約160m處發(fā)育一大型滑坡體。該滑坡體為一基巖順層滑坡，前緣現(xiàn)位于河床高程附近。后壁順河長600m，厚度約25～30m，沿滑動方向長約150m，后緣可見拉裂槽，在地表形成負(fù)地形，拉裂槽長度達500m，最寬處約30m，前緣到后壁的高差約80m，體積大于200×104m3。四川岸拉裂輕微變形巖體距離橋梁最近處約55m。云南岸擬設(shè)橋位下游（SE方向）約190m處發(fā)育一滑坡體。該滑坡體為一基巖順層滑坡，前緣現(xiàn)位于河床高程附近。厚度約30m，沿滑動方向長約120m，體積約90×104m3，后緣可見拉裂槽，在地表形成負(fù)地形，拉裂槽長度約100m，最寬處約15m。云南岸拉裂輕微變形巖體距離橋梁最近處約100m。

2.3卸荷帶發(fā)育特征

橋梁兩岸巖體受卸荷作用和節(jié)理控制，發(fā)育有一定深度的卸荷帶，淺層為強卸荷帶，深部為弱卸荷帶。四川岸橋位右側(cè)80m外見較完整陡崖，該區(qū)域內(nèi)巖體相對完整，為順河強卸荷帶巖體順節(jié)理J2垮塌后而成，且可見J1多止于J2節(jié)理面。依據(jù)節(jié)理發(fā)育寬度，河兩岸陡壁的穩(wěn)定狀態(tài)，推測兩岸順河強卸荷帶寬度大于10m。據(jù)鉆孔揭示，四川岸主墩鉆孔ZK5-1深度3.36m以上裂隙多充填泥，ZK5深度1.6m以上裂隙充填泥，ZK-B3深度4.45m以上裂隙充填泥，ZK-B4深度7.9m以上裂隙充填泥，判斷四川岸表層強卸荷帶深度一般小于8m，主墩處一般小于4m。其下為弱卸荷帶巖體，在ZK5深度28.67～29.1m、51.6～51.7m處裂隙充填少量泥；ZK5-1深度35.15～35.2m、38.84～38.92m、39.75～39.95m、49.6～49.77m、53.37～53.52m處裂隙充填少量泥。弱卸荷帶裂隙一般閉合，充填少量泥，充填物對比強卸荷帶裂隙明顯較少。云南岸橋位處附近淺表發(fā)育有階梯狀，后退式卸荷現(xiàn)象，使坡表地形凌亂，陡坎一般發(fā)育張開裂隙，張開寬度約20～40cm，充填黏土。呈現(xiàn)出基巖局部解體的形態(tài)。云南岸鉆孔ZK3-1在12.5～12.7m處裂隙充填黏土；ZK1鉆孔8m以上發(fā)育裂隙多充填黏土；ZK4-1在9.7～9.75m，14.8～14.93m裂隙充填黏土，故判斷云南岸該淺層強卸荷帶深度約10～15m。其下為弱卸荷帶巖體，據(jù)鉆探揭示，弱卸荷帶內(nèi)裂隙充填物明顯較少，多為閉合狀態(tài)。

2.4巖溶發(fā)育特征

橋位區(qū)基巖為T1m1，主要為灰?guī)r，夾少量泥質(zhì)灰?guī)r。場地內(nèi)斜坡地表以小型溶蝕地貌為主，偶見少量溶溝、蝕隙、石牙等類型，局部沿層面及陡傾節(jié)理裂隙發(fā)育小型溶腔。由于兩岸陡峭，呈現(xiàn)出降雨迅速沿斜坡和陡崖迅速排泄的特征，橋位處地下水不發(fā)育，在兩岸橋位基礎(chǔ)附近均未見明顯的溶蝕痕跡，根據(jù)鉆孔揭示，巖芯偶見小溶孔發(fā)育，孔徑一般小于1cm，裂隙面多未見明顯弱勢痕跡或輕微弱勢痕跡，故判斷橋梁基礎(chǔ)處巖溶發(fā)育微弱～中等。

3橋位穩(wěn)定性評價

橋梁只在兩岸岸坡上設(shè)兩個主墩，河道兩側(cè)多為陡峭基巖裸露。據(jù)四川岸橋位處鉆孔揭示裂隙充填情況，判斷四川岸淺層強卸荷帶深度一般小于8m，主墩處一般小于4m。云南岸橋位地表多見張開裂隙發(fā)育，充填黏土，結(jié)合鉆孔揭示裂隙充填情況，判斷淺層強卸荷帶深度約10～15m。此外，兩岸均發(fā)育順河卸荷帶，強卸荷帶巖體較破碎，節(jié)理多張開，穩(wěn)定性相對較差。該卸荷帶主要受節(jié)理J2控制，判斷順河強卸荷帶位于橋梁主墩外側(cè)，橋梁基礎(chǔ)所在區(qū)域位于弱卸荷帶內(nèi)。強卸荷帶內(nèi)巖體較破碎，裂隙多張開，完整性較差，建議樁底穿越該強卸荷帶，將基礎(chǔ)置于完整的基巖內(nèi)。

4橋梁拱座基礎(chǔ)穩(wěn)定性評價

四川岸橋梁拱座開挖基坑后，會形成新的臨空面，土體極易滑動，雖厚度不大，但必須設(shè)置擋防措施。橋梁拱座中心處開挖深度約42m，其右側(cè)邊坡開挖高度達58m（開挖坡比1：0.4），為順向坡，灰?guī)r巖體邊坡整體完整，鉆孔未見明顯的軟弱面，但局部可能夾薄層狀泥質(zhì)灰?guī)r夾層，此接觸面為相對的軟弱層，層面產(chǎn)狀135°∠15°，開挖后巖體易沿該層面滑動變形，必須進行抗滑支擋。

云南岸拱座開挖基坑后，會形成新的臨空面，土體極易滑動，雖厚度不大，但必須設(shè)置擋防措施。拱座基礎(chǔ)開挖約28m，其右側(cè)邊坡開挖高度達35m（開挖坡比1：0.4），為順向坡，灰?guī)r巖體邊坡整體完整，但相對四川岸泥質(zhì)灰?guī)r夾層更加發(fā)育，鉆孔未見明顯的軟弱面，為相對的軟弱層，開挖后巖體易沿該層面滑動變形，必須進行抗滑支擋。四川岸橋墩處表層約4m為淺層強卸荷帶，裂隙發(fā)育且多充填泥；云南岸橋墩處表層約10～15m為淺層強卸荷帶，裂隙發(fā)育且局部充填泥。建議橋墩、臺基礎(chǔ)均應(yīng)深于該卸荷帶巖體并進入完整基巖中。四川岸和云南岸橋梁拱座基礎(chǔ)埋深為32m、19m，均進入中風(fēng)化基巖。

5結(jié)論及建議

（1）場地地震基本烈度屬Ⅵ度區(qū)，不良地質(zhì)發(fā)育，新構(gòu)造運動不強烈，場地區(qū)域穩(wěn)定性較好。場地內(nèi)第四系松散堆積層厚度除局部段外，一般不大，下伏為完整性較好、層厚較大的T1m地層，場地滑坡、危巖、卸荷帶等不良地質(zhì)發(fā)育，建橋適宜性一般。

（2）橋位區(qū)未發(fā)現(xiàn)大溶洞、落水漏斗、暗河等深部巖溶不良地質(zhì)現(xiàn)象，巖溶發(fā)育程度微弱～中等發(fā)育，中風(fēng)化基巖溶蝕小孔對斜坡及大橋的穩(wěn)定性不會產(chǎn)生較大的影響。

（3）兩岸滑坡前緣受河流沖刷作用及暴雨滑體充水作用，有可能繼續(xù)滑動變形?；潞缶墵恳冃螀^(qū)前緣寬張滑槽已至其臨空，在前緣滑坡滑動或者牽引變形巖體裂隙充水作用下，有可能進一步發(fā)展甚至滑動變形，有可能導(dǎo)致牽引變形區(qū)后方的巖體產(chǎn)生滑動變形，對橋梁和路基構(gòu)成危害，應(yīng)采取防治措施，并在施工期和運營期進行安全監(jiān)測，若發(fā)現(xiàn)變形跡象，及時采取處置措施。

（4）四川岸橋墩處表層約4m為淺層強卸荷帶，云南岸橋墩處表層約10～15m為淺層強卸荷帶。建議橋墩、臺基礎(chǔ)均應(yīng)深于該卸荷帶巖體并進入完整基巖中。

（5）兩岸斜坡體均為順層，開挖后坑壁為順層邊坡，經(jīng)鉆探揭示未見明顯軟弱夾層，灰?guī)r和泥質(zhì)灰?guī)r的接觸部位為最不利邊坡穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)面。

參考文獻

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