贵州花江峡谷特大桥安龙岸桥位选择

2023-07-08周松

中国水运 2023年6期

周松

（贵州省交通规划勘察设计研究院股份有限公司，贵州贵阳 550001）

1 工程概况

六枝至安龙高速公路（简称“六安高速”）是《贵州省高速公路网规划（加密规划）优化调整研究》高速公路网络的重要组成部分，路线全长约150.1km，全线采用双向四车道高速公路，设计速度80km/h，路基宽度24.5m，设计荷载为公路-I 级，项目估算总投资243.06 亿元。

花江峡谷特大桥位于路线ZK61+074.059（YK61+012.846）～K63+916.6 段，横跨关岭县花江镇及贞丰县平街乡接壤的北盘江大峡谷，全长2890m，桥梁高度625m，主桥采用单跨1420m 钢桁梁悬索桥，六枝岸索塔高度257m，锚碇为隧道锚，安龙岸索塔高度197m，锚碇为重力锚，是六安高速的重点控制性工程，也是贵州省十四五时期重点打造的“桥旅融合”项目。

桥梁于2022 年1 月18 日正式开工建设，预计2025 年6 月30 日建成，建成后将刷新杭瑞高速北盘江大桥565m 的高桥记录，将成为世界第一高桥，且跨径将居世界第十、山区世界第一。贵州省交通规划勘察设计研究院承担该桥施工图阶段的勘察设计工作。花江峡谷特大桥效果图如图1 所示。

图1 花江峡谷特大桥效果图

2 工程地质条件

2.1 地形地貌

项目区地处云贵高原向广西丘陵过渡的斜坡地带，属溶蚀低中山地貌单元。桥梁横跨宽阔深切的“U”型峡谷，峡谷两岸坡度大多在50～75°之间，桥位附近峡谷宽度1200～1800m，谷深420～565m，地势险峻。

桥区地面高程介于489.1～1287.3m 之间，相对高差798.2m。六枝岸引桥段地形总体呈单斜坡，平均坡度35°。安龙岸引桥段从峰丛洼地间通过，洼地间地形总体较平缓，峰丛区域坡度达55～85°。

2.2 地层岩性

场区覆盖层整体厚度较薄，大多基岩出露。覆盖层为残坡积（Q4el+dl）粘土，零星分布于缓坡地带及岩溶洼地内，一般厚度0.1～1m，局部最大厚度8m；基岩为三叠系中统杨柳井组（T2y）薄至中厚层状白云岩夹角砾状白云岩，层间夹泥质薄膜，为软弱夹层。

2.3 地质构造与地震

场区位于扬子准地台-黔北台隆-六盘水断陷-普安旋杻构造变形区，发育有向斜XX1及背斜BX1。向斜XX1轴向105°，北东翼产状195°～215°∠55°～86°，南西翼产状15°～50°∠3°～50°，轴部于K61+25处与路线相交，交角60°，六枝岸索塔位于向斜轴部如图2 所示。背斜BX1 轴向为近南北向，东翼岩层产状76°∠32°，西翼岩层综合产状340°∠25°，安龙岸索塔位于背斜西翼如图3 所示。

图2 六枝岸向斜照片

图3 安龙岸背斜照片

根据《中国地震动参数区划图》（GB 18306-2015），场区地震动反应频谱特征周期0.35s（六枝岸）、0.40s（安龙岸），地震动峰值加速度值0.10g，对应地震基本烈度Ⅶ度。

2.4 水文地址特征

场区地下水类型为第四系松散土层孔隙裂隙水、岩溶水。地下水靠大气降水及北盘江侧向补给，降水大部分以坡面流形式顺两侧山体汇入桥位中部的北盘江排出场区，一部分下渗形成地下水沿岩体节理裂隙、岩层层面、溶蚀孔洞、岩溶管道向地势低洼处排泄。安龙岸发育岩溶洼地及岩溶管道，岩溶管道为地下水的排泄通道。岩溶洼地汇水面积约2.24km2，由于岩溶管道排水能力弱，雨季洼地易积水，积水面积约0.89 km2，积水深度一般1～4m，消水期5～10 天。

2.5 不良地质

场区的不良地质问题有岩溶、危岩体:

（1）岩溶洼地、岩溶管道：岩溶洼地位于K63+083～K63+450 左325m处，呈长条状，长约520m、宽约85～185m，中心最大深度约4m。管道入口位于K63+140 左62m 处，发育方向大致呈南北走向，直径0.1～0.5m 不等。安龙岸锚碇位于岩溶管道入口段，管道顶板厚度薄，采用揭穿回填处理；

（2）钻孔岩溶：桥区施工172 个钻孔，共有24个钻孔遇见溶洞、溶蚀裂隙，钻孔见岩溶率为14%，岩溶中等发育，溶洞发育深度在1.1～83.4m 之间，洞高0.2～3.8m，采用开挖回填或桩基穿透处理；

（3）危岩体：分布于陡崖一带，裂隙发育，目前处于自然稳定状态，在暴雨、施工扰动等作用下，易崩塌失稳，对影响桥梁建设的危岩体进行清除处理。

3 桥位选择

六枝岸岸坡整体稳定，桥梁位置主要受控于索塔下塔柱的高度；安龙岸桥梁位置主要受控于横桥向顺层边坡。根据综合勘察，初步设计方案K62+600～K62+950段6#索塔及7#～12#桥墩位于具有临空面的顺层边坡上，6#索塔处最不利的工程地质横断面图如图4 所示（右侧为初步设计阶段索塔位置）。边坡岩层产状320°～359°∠22°～27°；主要优势节理为J1（52°∠83°）、J2（294°∠75°），节理宽度一般0.3～2.0m，最大3.0m；可见深度一般1～3m，最大达8m，黏土充填。

图4 安龙岸索塔最不利工程地质横断面图

根据赤平投影分析（图5）：岩层层面与自然坡面（临空面）倾向一致，倾角小于临空面坡脚，为不利结构，易发生顺层滑动；由岩层层面与节理J1、J2 组合形成的交点位于临空面投影弧及自然坡面投影弧之间，组合交线陡于自然坡面缓于临空面，属不稳定组合结构面，坡体易产生楔形坍塌、掉块。以上结构面均为不利结构面或不利结构面组合。

图5 赤平投影分析图

根据初步设计阶段《花江北盘江大桥边坡稳定性专题研究报告》（初步设计阶段桥名为“花江北盘江大桥”）推荐的边坡岩体物理力学参数，结构面层间抗剪参数正常工况下取C=80KPa，Φ=25°，暴雨工况按0.85 进行折减。根据典型横断面最不利潜在滑动面（如图4 所示）进行计算，正常工况下自然边坡稳定性系数Fs=1.22，处于基本稳定状态，不满足岸坡稳定性系数的控制性标准，暴雨工况下对参数进行折减，安全系数更不能满足岸坡稳定性系数的控制性标准。

顺层边坡高度123～158m，处治难度大，施工图阶段将安龙岸桥位左移，如图4 所示（左侧为施工图阶段索塔位置），避让了顺层边坡，再根据桥梁的位置，将安龙岸线位左移90～110m，成功避免6#～12#桥墩位于高大的顺层边坡上的处治问题。另外，线位左移后，安龙岸索塔及锚碇处的位置地形平坦，避免初步设计阶段安龙岸索塔三级基坑边坡约7 万方及锚碇八级基坑边坡约11 万方，共计约18 万方的山体开挖，为建设绿色交通起到很好示范作用。