万州城区跨长江桥库岸工程地质特征及稳定性分析

2016-06-13中交路桥华南工程有限公司

大陆桥视野 2016年6期

关键词：稳定性分析

谢波/中交路桥华南工程有限公司

谢波/中交路桥华南工程有限公司

【摘要】以系统的野外勘测和室内岩土力学实验为基础，通过对工程区区域构造、地层岩性、水文地质及不良地质现象的分析，探讨了工程区库岸的稳定性、地质结构及其破坏方式，进而对库岸稳定性进行了分段评价。

【关键词】工程地质条件；库岸；稳定性分析；分段评价

1.项目概况

万州长江三桥位于重庆市东部，地处长江中上游结合部、三峡库区腹心地带，东接云阳，南与石柱和湖北利川毗邻，西与忠县、梁平接壤，北连开江和开县。万州长江三桥工程地质勘察起始于2010年10月，在初步设计阶段勘察基础上，对选定桥型方案进行工程地质勘察，查明桥墩、桥位区及两岸互通工程地质条件，为编制施工图设计文件提供工程地质依据。现完成的主要工作量见表1。

2.工程地质条件

2.1.地貌及地质构造

工程区位于长江三峡库区，地貌类型主要为构造剥蚀低山、丘陵，周边区域内最高处地面高程约621m，桥位区地面高程小于250m，最低处高程78m。长江顺直，江水流向NNW。工程区长江北岸（左岸）地表陡缓相间，呈台阶状，其中受冲沟（如大河沟）切割，“台阶”（缓坡平台）连续性较差。

区域构造上，工程区位于川东褶皱束万县复向斜北东段近轴部，北临铁锋山背斜，南临方斗山背斜，褶皱走向北东，褶皱形态为梳状高背斜和宽阔平缓向斜相间排列，构成隔档式构造。总体上，工程近场区25km范围内地质构造较为简单，构造部位为宽缓的向斜轴部，地层变形微弱，产状近水平，未发现较大断层和活动断裂。未见Ms≥6级的地震记录。

2.2 地层岩性

根据地表出露及钻孔揭露，工程区内分布有第四系和侏罗系中统上沙溪庙组地层，第四系地层主要有人工填土、残坡积层、崩坡积层及滑坡堆积层。人工填土由粉质粘土夹碎块石、碎块石等物质组成，最大厚度约40m，主要分布于长江北岸大河沟下游沟内及长江南岸无名沟沟口。残坡积层主要为黄褐色粉质粘土夹碎块石。该土层厚度不一，一般厚数米，两岸分布较广泛。崩坡积层主要为粉质粘土夹碎块石，厚度数米～十余米，两岸零星分布。滑坡堆积层主要为褐黄色粉质粘土夹碎块石。该层厚数米～二十余米，分布于老层岩滑坡和老层岩下滑坡。

侏罗系中统上沙溪庙组上部为厚层～巨厚层褐红色、暗紫红色泥质粉砂岩夹紫红色、浅紫红色泥岩、夹薄层灰黄色、紫灰色长石砂岩，厚度约50m～55m。其下为中厚层～巨厚层暗紫红色、褐红色泥质粉砂岩和浅紫红色、紫红色泥岩，中部夹厚层～巨厚层（极少量薄层）灰黄色、紫灰色长石砂岩，极少量的砂砾，厚142m。底部为厚层～巨厚层暗紫红色、紫褐色泥质粉砂岩夹厚层～巨厚层灰黄色、紫灰色长石砂岩和青灰色、灰白色细砂岩。全层厚约90m。

2.3气象水文条件

工程区属亚热带季风气候区，气候四季分明。冬暖，夏热，秋长，阴雨绵绵。本区日照充足，雨量充沛，天气温和，无霜期长，霜雪稀少。境内多年平均气温17.7℃，最高年平均气温19.0℃，最低平均气温17.6℃（1974年）。区内多年平均降雨量为1191.3mm，降雨集中在夏秋两季，其中4～9月占全年降雨的90%。夏季大雨、暴雨频繁，最大日降雨量175mm。

工程区地表水系主要为长江和长江两岸的冲沟。长江水面为工程区地表水排泄的最低基准面，地表水通过冲沟汇入长江。

区内地下水主要为第四系孔隙水和基岩裂隙水。第四系孔隙水主要赋存于第四系残坡积层、崩坡积层、冲积层和大河沟下游沟内及无名沟沟口人工回填区中的人工填土中，主要受大气降雨及库水补给，水量较丰富。两岸陆域地表第四系残坡积层和崩坡积层中地下水类型主要为上层滞水，其水位埋深约0.5m，水量较贫乏。基岩裂隙水主要赋存于侏罗系中统上沙溪庙组砂岩中，水量较贫乏，主要受大气降水补给。

2.4 不良地质现象

工程区主要不良地质现象为人工填土不均匀沉降变形。区内长江北岸大河沟下游沟内和长江南岸无名沟沟口均分布有人工填土，部分构筑物布置于人工填土区。据钻孔揭露，无名沟沟口人工填土最大厚度为40.7m，大河沟下游沟内人工填土最大厚度为40.5m。无名沟内人工填土固结时间长，自重固结基本完成，可以预测其在受压下产生的沉降变形程度较轻；大河沟内人工填土为随意回填，未经碾压，其成分复杂，结构不均一，厚度不一，自重固结时间短，在自重应力及附加应力作用下易产生不均匀沉降变形。通过现场调查，大河沟人工回填区内多处出现沉降变形，变形裂缝张开度一般为1cm～3cm。

3.稳定性分析与评价

3.1 稳定性分析

长江南侧库岸坡度较缓，坡度约10°～25°，仅局部为陡崖。岸坡主要为岩质边坡，表部局部分布第四系松散堆积层，库岸总体较稳定，但局部由于受到库水的浪蚀、快速消落、软化等不良作用，可能会产生小规模的塌岸现象。根据现场勘查，局部临水土体岸坡出现了与岸坡走向近平行的变形裂缝，裂缝张开度2～12cm，裂缝距岸肩最远距离约为11m。长江北侧库岸较陡，总体坡度约17°～55°，岸坡为岩质边坡；以下基本为坚硬、耐风化、抗浪蚀能力较强的长石砂岩及细砂岩，该部位边坡稳定性较好；高程约149m～155m之间为较软弱、易风化、抗浪蚀能力差的泥质粉砂岩，该岩层位于库水变幅带内，当库水长期对其进行软化、侵蚀、掏刷后，将使其上的厚约27m的岩（土）层（主要为有一定卸荷作用的长石砂岩）悬空，岩层失去支撑后必然会产生崩塌。

3.2岸坡地质结构

根据区内工程地质条件，按岩土体组合形式将岸坡划分为两大类：（1）岸坡主要由基岩组成，为岩质岸坡和（2）岸坡上部为覆盖层，下部为基岩，为土岩组合岸坡［2］。前者主要由砂岩（长石砂岩及细砂岩）夹泥岩、泥质粉砂岩组成，表部局部可能分布少量土层（图1a）；后者表部为土层，下部为基岩（图1b）。

图1　岩质岸坡（a）和土岩组合岸坡（b）剖面示意图

3.3 库岸破坏方式

依据区内工程地质分析，可分为土体崩塌或滑移和岩体崩塌。土体崩塌或滑移表现为土体变形破坏主要出现在南岸，南岸岸坡地质结构类型为土岩组合类型，上部土层局部较陡。现场勘查发现，南岸上游180m的库岸段岸边土层表面已产生了数条变形裂缝，变形裂缝发育于离岸肩约20m的范围内，其与岸坡走向近平行，张开度约2cm～12cm，延伸长度5m～30m。变形裂缝产生的主要原因为：（1）岸坡较陡；（2）库水的不良作用。当岸坡变形不断地发展，势必会产生土体失稳。

岩体崩塌主要出现在北岸，北岸岸坡地质结构类型为岩质岸坡，岸坡较陡（坡度约17°～55°），多处为陡崖。岸坡主要由坚硬、耐风化、抗浪蚀能力较强的砂岩组成，在高程149m～155m之间为泥质粉砂岩、泥岩，泥质粉砂岩和泥岩具有较软弱、易风化、抗浪蚀能力差的特征，该岩层位于库水变幅带内，当库水长期对其进行软化、侵蚀、掏刷后，将使其上的厚约27m的岩（土）层（主要为有一定卸荷作用的长石砂岩）悬空，岩层失去支撑后必然会产生崩塌。