茅草湾大桥地质灾害处理方法探讨

文 / 贵州桥梁建设集团有限责任公司 梁康

为解决茅草湾大桥的地质灾害问题，找出大桥主要的地质工程问题，本文对茅草湾大桥地址灾害的处理方法进行了探讨，提出相应的解决方案，以此确保茅草湾大桥的安全，创造更大的效益，以期为相关的工作人员提供参考。

茅草湾大桥平面分别位于圆曲线（起始桩号：K27+525.96,终点桩号：K28+020.965，半径1500m，左偏）、缓和曲线（起始桩号：K28+020.965,终 点 桩 号：K28+230.965，参 数A561.249，左偏）和直线（起始桩号：K28+230.965,终点桩号：K28+258.04）上，纵断面纵坡2%；墩台径向布置。上部构造左右幅均采用（18×40m）预应力混凝土先简支后结构连续T梁。本桥跨域一斜坡、谷地，左侧地形横坡较陡，右侧为新站服务区。根据贵州省桐梓县气象台统计，2020年汛期以来，项目所在地从6月11日20时至7月7日20时累计降雨量为607.4毫米，处于历史第1位，其中6月30日、7月1日、7月5日、7月6日均达到暴雨等级。7月8日，项目组织地质灾害隐患排查，发现茅草湾大桥桥位上部3号墩位置处护栏发生错位，距离约10cm， 左幅3#墩支座发生变形及错位。桥下地面出现裂缝现象。本文针对此现象对地质灾害的处理方法进行研究。

工程概况

地形地貌

项目区地处黔北高原北部，属桐梓县新站镇所辖。场区地形起伏变化大，两岸为中缓坡地形，植被较发育。场区海拔669.0～773.5m，相对高差104.5；地貌类型为侵蚀-构造中低山地貌。

地质构造

场区上覆第四系残坡积层（Qel+dl）粉质粘土，崩塌堆积层（Qc）块石土。下伏基岩为侏罗系中统上沙溪庙组（J2s）薄至中厚层状砂岩与泥岩互层；侏罗系中统下沙溪庙组（J2x）薄至中厚层状泥岩夹砂岩。

气候及水文条件

场区属炎热带季风气候区，年均气温14.7℃，极端最高36.6℃，极端最低-6.9℃；多年平均降水量1037.3mm，年最大降雨量1374mm，最大日降水量173.3mm。根据贵州省桐梓县气象台统计，2020.6.11～7.7，桐梓县新站镇降雨量506.7.较往年比较，降雨量大、持续时间长。

降水大部分以坡面流形式从桥位右侧较高处向左侧低洼处排出场区，一部分下渗形成地下水沿岩体节理裂隙及岩层层面向地势低洼处排泄。地下水受季节影响大，雨季基岩裂隙水较丰富，水量较大；枯水期补给差，水量相对较小。

1～3#墩勘察阶段及桥位孔桩开挖阶段，均未见地下水位。灾害发生后，在勘察钻孔施工及深层位移钻孔监测中，其地下水位较浅，位于场坪区地下12m-15m处。地下水大部分沿深部运移，少量从桥位左侧挡墙范围排泄。

茅草湾大桥地质灾害特征及成因

地质灾害类型

茅草湾大桥桥位区为侏罗系中统上沙溪庙组（J2s）薄至中厚层状强风化泥岩、含少量砂岩。其中强风化岩体破碎～极破碎，钻探呈砂状、碎块状，岩质极软，泥岩遇水后易软化，强度降低。强降雨是诱发地质灾害滑坡的主要原因，滑坡后缘边界在桥梁1～3#墩之间，前缘位于桥梁右侧地形陡坡处。该滑坡沿桥梁走向方向长81米，宽51米，滑坡面积约2900m2。滑坡总体形态呈椭圆形，后缘裂缝高程727m左右，前缘高程在709m 左右，桥面下部地形相对较缓，桥面外侧下部地形相抵较陡。滑动面深约5m～9m，平均厚度7米，滑坡体积约20300m3，为小型滑坡。

滑坡特征

根据勘察结果，其滑动面在强风化层泥岩内滑动，强风化层泥岩由于岩体破碎，力学性质差，为类土质边坡，因此其滑动面为圆弧形滑动。

滑坡体滑动面位于强风化层破碎泥岩及覆盖层范围内，其滑床为下部中风化岩体，其中中风化层岩体较破碎～较完整，岩层产状为逆向坡，发生深层位移滑动的可能性小。

滑坡后缘地表裂缝位于桥位轴线 K27+560～K27+660 附近（桥梁 1#～3#墩之间），裂缝长约 100m， 裂缝宽 2m～10cm，可见深度 0.5 米，其中 2#墩～3#墩之间裂缝贯通，1#墩～2#墩之间裂缝呈间断式，由于坡体自发现开裂后，采取紧急处治措施，其滑动面未形成，因此滑坡前缘未见变形及鼓胀。

滑坡引起桥梁变形，左幅 1#墩地系梁出现轻微开裂；左幅 2#墩2-1墩柱发生轻微横向裂缝；左幅 1、2#墩盖梁内侧挡块与梁体紧贴；桥位上部 3 号墩位置处护栏发生错位，距离约10cm， 左幅 3#墩支座发生变形及错位。

滑坡成因

2020年6月初至2020 年7月初，桐梓县一直处于暴雨连续阶段，自2020.6.11～2020.7.11 其降雨量为 506.7mm，降雨量与往年比较，降雨量大、持续时间长。桥位 1#～6#墩由于改变原有的地形条件，地表水由原来的地表径流排泄转化为地下水径流排泄，其排泄区位于桥位左侧附近沟谷。桥位1#墩～3#墩表层 0～10m范围均以强风化层泥岩为主，节理裂隙发育，大气降雨及地表径流易沿节理裂隙下渗，强风化泥岩遇水软化，抗剪强度急剧降低。 1#～3#墩右侧横坡较陡，自然坡度在 25～35°，为坡体的滑动提供相应的临空面。

滑坡治理措施

应急处治

针对上述现场裂缝调查情况，场区分布一条主要贯通裂缝，零星分布多条裂缝。鉴于近期仍有连续强降雨，需及时采用水泥砂浆封闭地表裂缝，结合清方工序情况，分区摊铺防水膜，减少雨水下渗。

根据现场调查情况，无反压条件，先采用清方减载措施，对1～3#墩桥区土体进行清方放缓。1#～2#墩间清方坡比1:1.5，2#～3#墩间清方坡比1:1.5～1:1.7。后期将根据地质勘察成果和设计图纸，确定后续处治方案。

对场坪局部积水区设置树枝状临时排水沟，引入D匝道边沟；场站区域排水增设临时排水沟，往K27+700处自然冲沟排放，禁止往桥位区域排放；桥面排水汇集于3#墩伸缩缝处集中排水，引入桥梁外侧排水沟。桥区根据清方后边坡及地形情况，设置截排水沟，禁止冲刷坡面。

深层泄水孔施工

在1#墩至3#墩间设置9个30m长泄水孔，泄水孔间距5m，孔径130mm，采用φ108钢花管外包滤水土工布，深孔设12～17%排水横坡。

采用传统的锚索套管跟进钻孔施工技术附加锚索套管管外增设大直径套管的施工方法相结合，双管齐下，管管相扣。锚索套管管外增设Φ150mm直径的钢套管，这种增设的钢套管与锚索钻孔同步跟进，主要起到防止孔道坍塌和安装排水孔预埋件的作用，这种工法已经余凯高速边坡治理工程成功实施，可以在岩层恶劣的地质环境中进行；另外增设的钢套管可以为后续安装排水管提供便利。成孔结束后，拔出锚索套管及钻头，增设的大直径钢套管暂时保留在孔内，立即安装排水管，安装完毕后再拔出增设的大直径钢套管，这样一个仰斜式排水孔施工完毕。

滑坡体清方及挡墙拆除

按照地质勘察及《茅草湾大桥 1～3#墩偏位治理滑坡处治设计阶段性工作图》，本次滑坡处治清方3643方，拆除挡墙199方；其中应急处治过程中已清方1167方。

按照处治方案，对清方开挖边线放样，布设监控量测控制点，后期施工过程中，整个山体及桥梁变化情况，保证施工安全。因桥下空间有限，净空为2-8米，为加强对桥梁结构物的成品保护，拟采用小型挖掘机（三一75型）直接开挖，对局部次坚石、坚石采取冷开工艺，严禁采取爆破、大型挖掘设备等扰动较大工艺施工。

抗滑桩施工

距1#墩外侧5m采用3根1.8m×2.4m抗滑桩支挡，桩净间距4m，单根桩长22m；2#墩外侧5m采用4根1.8m×2.4m抗滑桩支挡，桩净间距4m，单根桩长22m；按照设计图纸，抗滑桩分2批次开挖，开挖浇筑 1#、3#、5#、7#抗滑桩→开挖浇筑2#、4#、6#抗滑桩，同批次相邻桩孔掘进步距差距不小于5m。

采用人工挖孔或水磨钻开挖，除应经常检查孔内的气体情况外， 并应遵守下列规定：挖孔人员下孔作业前，首先进行班前教育，由现场技术人员对当班工作任务、质量要求及安全防护措施进行详细交底；其次由技术员、安全员组织对工点隐患排查，特别是对监控点的复核检查，无任何隐患后，方可开工；最后用鼓风机将孔内空气排出更换；二氧化碳含量超过0.3%时，应采取通风措施。

做好技术保证

首先，实行图纸会审制度，认真审核图纸。其次，由项目总工程师全面负责该项目的施工技术管理，负责制定施工方案，编制施工工艺，及时解决施工中出现的问题，以方案指导施工。再次，周密组织，精心施工。在对工程及其所在地情况进行详细调查，充分掌握实际情况的基础上，编制科学合理的施工组织计划，在施工中认真实施，并根据工程进展情况及时调整，保证施工工序按照既定计划有序进行。最后，要做好严把质量、安全关，切实保证各项质量、安全管理制度的有效执行。

结语

地质灾害的类型较多，每一种都会对桥梁产生损害，对地质灾害的作用模式进行科学的分析，探讨有效的防治手段，不仅仅能够保证交通的顺畅，促进经济的发展，还能够避免人民的生命财产蒙受灾害的侵扰。对于桥梁地质灾害的研究任重而道远，仍需继续探索不同地区、不同类型地质灾害的有效处理方式。