鸡鸣三省大桥工程地质特征分析

摘要：鸡鸣三省大桥位于四川、云南、贵州三省交界处，全长286.4m，主桥为上承式钢筋混凝土箱形拱桥，桥面宽11.5m，净跨径180m。桥梁位于高山峡谷区，受构造影响，桥址区内危岩体、岩体卸荷带、岩溶、基岩顺层滑坡等不良地质发育。据场地地质结构和桥梁形式特征，分析桥梁基础稳定性及滑坡稳定性，对桥位的工程地质特征尤其是地震灾害发育特征进行研究，为桥梁设计提供了依据及参数，并保障桥梁安全。

关键词：鸡鸣三省大桥基岩顺层滑坡卸荷带高山峡谷

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

随着我国交通建设的发展，深切峡谷山区的桥梁建设越来越频繁，所面临的各种地震灾害风险也越来越多，对桥梁选线及安全评估工作要求不断提高[1-4]。鸡鸣三省大桥位于四川、云南、贵州三省交界处，解决三省交界一带数十万群众的出行难题。本文对桥位的工程地质特征尤其是地质灾害发育特征进行研究，为设计提供依据，并保障桥梁安全。

1工程概况

鸡鸣三省大桥及其附属工程，起于四川省叙永县水潦乡，止于云南省镇雄县坡头乡，跨越赤水河。该大桥设计公路等级为山区公路二级，桥面全宽11.5m。场地内发育的主要不良地质为危岩体、岩体卸荷带、岩溶、滑坡等。

1.1地形地貌

鸡鸣三省大桥位于云贵川交界处，桥位上游河谷宽100～300m，桥位处以下至与渭河交汇之间为两侧岸壁直立的峡谷，河谷宽不足百米。桥位处地势险要，坡陡，高差大，两岸陡壁距河面约120余米，河谷呈典型的“U”型，从地形上看，上游高下游低。在桥位上游，赤水河呈S型弯道，在弯道两侧均有一个冲积滩，桥位处下游约350m，赤水河与渭河交汇一并向东下流[5]。

1.2地层岩性

据地面调查及钻探揭露，场地内地层主要为新生界第四系全新统滑坡堆积层（Q4del）、坡残积层（Q4dl+el）、坡洪积层（Q4dl+pl）和中生界三叠系下统茅草铺组二段（T1m2）、该层以泥质灰岩为主夹泥岩、茅草铺组一段（T1m1）、该层以灰岩为主，夹少量泥质灰岩[6]。

1.3地质构造

测区位于巨型新华夏构造体系的一级沉降带——四川沉降盆地的南缘，新华夏构造体系川东褶带与纬向构造体系赤水～长宁东西构造带，经向构造体系合江—赤水南北向构造带的过渡地区。新构造运动以间歇性缓慢大面积抬升为主。桥区位于轴向北东东向的新街背斜SE翼，赤水河向斜的北西翼，近向斜轴部，桥位附近优势产状135°∠15°，为单斜岩层。主要发育两组构造节理，J1：316°∠80°，为场地内优势节理，间距1～5m，可见最大延伸长度20m，垂向切深50～100m。J2：215°∠88°，为场地内优势节理，间距1～15m，可见最大延伸长度80m，垂向切深50～100m。根据《中国地震动峰值加速度区划图》（GB18306—2015），工程区地震动峰值加速度0.05g，动反应谱特征周期为0.4s，对应地震基本烈度为Ⅵ度[4]。

1.4水文及水文地质

场地及桥位处未见漏斗、竖井、溶洞、洼地、暗河发育，赤水河两岸冲沟、溪沟多呈跌水出露地表，并汇入赤水河中。钻孔中也未见大的溶隙、溶洞存在，表明场地内T1m未形成地下河流的排泄系统，仅在四川岸桥位右侧800m处有一岩溶泉水出露，7月雨季流量约5～10L/s，故场地岩溶发育程度为微弱～中等。松散堆积层孔隙水、基岩裂隙水和岩溶水总体而言富水性不强。根据水质分析结果，地下水对混凝土及内部钢筋具微腐蚀性。

2不良地质特征评价

2.1危岩体发育特征

在河谷两岸斜坡陡坡处，由于节理裂隙发育，一般于地表宽张2～5cm，但局部张开宽度较大，可达20～30cm，裂隙内局部充填有黏土，加之倾角较陡，在节理裂隙、溶隙及层面的共同切割下，岩体呈大块状，在长期的外动力地质作用下，局部岩体有拉裂位移松动变形，松动的岩体最终以崩塌的形式破坏，其规模以单个至数个岩块的形式破坏为主。据调查发现，四川岸桥位下游75m处和150m处河岸处有岩堆堆积，云南岸桥位下游80m和150m处河岸处有岩堆堆积，表明其上方曾出现过较大规模崩塌，表明陡坡岩体经常发生崩塌灾害。桥位处未发现明显的大规模危岩体，主要表现为表层岩体受卸荷作用逐级崩塌掉落，桥梁未在河谷内设墩，故表层危岩体失稳对桥梁基本无影响。

2.2滑坡发育特征

拟设桥位下游（SE方向）约160m处发育一大型滑坡体。该滑坡体为一基岩顺层滑坡，前缘现位于河床高程附近。后壁顺河长600m，厚度约25～30m，沿滑动方向长约150m，后缘可见拉裂槽，在地表形成负地形，拉裂槽长度达500m，最宽处约30m，前缘到后壁的高差约80m，体积大于200×104m3。四川岸拉裂轻微变形岩体距离桥梁最近处约55m。云南岸拟设桥位下游（SE方向）约190m处发育一滑坡体。该滑坡体为一基岩顺层滑坡，前缘现位于河床高程附近。厚度约30m，沿滑动方向长约120m，体积约90×104m3，后缘可见拉裂槽，在地表形成负地形，拉裂槽长度约100m，最宽处约15m。云南岸拉裂轻微变形岩体距离桥梁最近处约100m。

2.3卸荷带发育特征

桥梁两岸岩体受卸荷作用和节理控制，发育有一定深度的卸荷带，浅层为强卸荷带，深部为弱卸荷带。四川岸桥位右侧80m外见较完整陡崖，该区域内岩体相对完整，为顺河强卸荷带岩体顺节理J2垮塌后而成，且可见J1多止于J2节理面。依据节理发育宽度，河两岸陡壁的稳定状态，推测两岸顺河强卸荷带宽度大于10m。据钻孔揭示，四川岸主墩钻孔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，判断四川岸表层强卸荷带深度一般小于8m，主墩处一般小于4m。其下为弱卸荷带岩体，在ZK5深度28.67～29.1m、51.6～51.7m处裂隙充填少量泥；ZK5-1深度35.15～35.2m、38.84～38.92m、39.75～39.95m、49.6～49.77m、53.37～53.52m处裂隙充填少量泥。弱卸荷带裂隙一般闭合，充填少量泥，充填物对比强卸荷带裂隙明显较少。云南岸桥位处附近浅表发育有阶梯状，后退式卸荷现象，使坡表地形凌乱，陡坎一般发育张开裂隙，张开宽度约20～40cm，充填黏土。呈现出基岩局部解体的形态。云南岸钻孔ZK3-1在12.5～12.7m处裂隙充填黏土；ZK1钻孔8m以上发育裂隙多充填黏土；ZK4-1在9.7～9.75m，14.8～14.93m裂隙充填黏土，故判断云南岸该浅层强卸荷带深度约10～15m。其下为弱卸荷带岩体，据钻探揭示，弱卸荷带内裂隙充填物明显较少，多为闭合状态。

2.4岩溶发育特征

桥位区基岩为T1m1，主要为灰岩，夹少量泥质灰岩。场地内斜坡地表以小型溶蚀地貌为主，偶见少量溶沟、蚀隙、石牙等类型，局部沿层面及陡倾节理裂隙发育小型溶腔。由于两岸陡峭，呈现出降雨迅速沿斜坡和陡崖迅速排泄的特征，桥位处地下水不发育，在两岸桥位基础附近均未见明显的溶蚀痕迹，根据钻孔揭示，岩芯偶见小溶孔发育，孔径一般小于1cm，裂隙面多未见明显弱势痕迹或轻微弱势痕迹，故判断桥梁基础处岩溶发育微弱～中等。

3桥位稳定性评价

桥梁只在两岸岸坡上设两个主墩，河道两侧多为陡峭基岩裸露。据四川岸桥位处钻孔揭示裂隙充填情况，判断四川岸浅层强卸荷带深度一般小于8m，主墩处一般小于4m。云南岸桥位地表多见张开裂隙发育，充填黏土，结合钻孔揭示裂隙充填情况，判断浅层强卸荷带深度约10～15m。此外，两岸均发育顺河卸荷带，强卸荷带岩体较破碎，节理多张开，稳定性相对较差。该卸荷带主要受节理J2控制，判断顺河强卸荷带位于桥梁主墩外侧，桥梁基础所在区域位于弱卸荷带内。强卸荷带内岩体较破碎，裂隙多张开，完整性较差，建议桩底穿越该强卸荷带，将基础置于完整的基岩内。

4桥梁拱座基础稳定性评价

四川岸桥梁拱座开挖基坑后，会形成新的临空面，土体极易滑动，虽厚度不大，但必须设置挡防措施。桥梁拱座中心处开挖深度约42m，其右侧边坡开挖高度达58m（开挖坡比1：0.4），为顺向坡，灰岩岩体边坡整体完整，钻孔未见明显的软弱面，但局部可能夹薄层状泥质灰岩夹层，此接触面为相对的软弱层，层面产状135°∠15°，开挖后岩体易沿该层面滑动变形，必须进行抗滑支挡。

云南岸拱座开挖基坑后，会形成新的临空面，土体极易滑动，虽厚度不大，但必须设置挡防措施。拱座基础开挖约28m，其右侧边坡开挖高度达35m（开挖坡比1：0.4），为顺向坡，灰岩岩体边坡整体完整，但相对四川岸泥质灰岩夹层更加发育，钻孔未见明显的软弱面，为相对的软弱层，开挖后岩体易沿该层面滑动变形，必须进行抗滑支挡。四川岸桥墩处表层约4m为浅层强卸荷带，裂隙发育且多充填泥；云南岸桥墩处表层约10～15m为浅层强卸荷带，裂隙发育且局部充填泥。建议桥墩、台基础均应深于该卸荷带岩体并进入完整基岩中。四川岸和云南岸桥梁拱座基础埋深为32m、19m，均进入中风化基岩。

5结论及建议

（1）场地地震基本烈度属Ⅵ度区，不良地质发育，新构造运动不强烈，场地区域稳定性较好。场地内第四系松散堆积层厚度除局部段外，一般不大，下伏为完整性较好、层厚较大的T1m地层，场地滑坡、危岩、卸荷带等不良地质发育，建桥适宜性一般。

（2）桥位区未发现大溶洞、落水漏斗、暗河等深部岩溶不良地质现象，岩溶发育程度微弱～中等发育，中风化基岩溶蚀小孔对斜坡及大桥的稳定性不会产生较大的影响。

（3）两岸滑坡前缘受河流冲刷作用及暴雨滑体充水作用，有可能继续滑动变形。滑坡后缘牵引变形区前缘宽张滑槽已至其临空，在前缘滑坡滑动或者牵引变形岩体裂隙充水作用下，有可能进一步发展甚至滑动变形，有可能导致牵引变形区后方的岩体产生滑动变形，对桥梁和路基构成危害，应采取防治措施，并在施工期和运营期进行安全监测，若发现变形迹象，及时采取处置措施。

（4）四川岸桥墩处表层约4m为浅层强卸荷带，云南岸桥墩处表层约10～15m为浅层强卸荷带。建议桥墩、台基础均应深于该卸荷带岩体并进入完整基岩中。

（5）两岸斜坡体均为顺层，开挖后坑壁为顺层边坡，经钻探揭示未见明显软弱夹层，灰岩和泥质灰岩的接触部位为最不利边坡稳定的结构面。

参考文献

[1]陈明．废弃矿山修复利用岩土工程关键技术分析研究[D]．南京：东南大学，2021．

[2]孙海霞．高速公路桥梁工程地质勘察分析[J]．工程技术研究，2022，7（1）：139-140．

[3]么玉鹏，姚坚毅，唐世雄．珠江口地区岩土层工程地质特征及物理力学性质研究[J]．水文地质工程地质，2022，49（2）：64-70．

[4]何一凡．山区高速铁路跨江河大桥方案研究[J]．铁道运营技术，2024，30（1）：35-38．

[5]李利伟，程强，龚睿．鸡鸣三省大桥桥位地质灾害分析及防治[J]．交通科技，2019（3）：12-15．

[6]沙拉木·艾买提．伊犁河谷高速公路桥梁方案研究[D]．西安：长安大学，2022．