综合勘察在滇西某特大桥桥位比选中的应用

综合勘察在滇西某特大桥桥位比选中的应用

杨情兵  王迎法  何开

云南省交通规划设计研究院股份有限公司  云南昆明  650200

摘要：随着云南高速公路建设标准不断提高，受地形地质条件限制，特长隧道、特大桥等控制性工程越来越多，特大桥桥位的选择决定着最终路线方案，而勘察工作在桥位比选中起着至关重要的作用。本文以滇西某拟建高速特大桥的勘察为例，通过地质调绘、钻探、物探、桥址边坡稳定性评价专项等综合勘察方法，分析研究，完成了特大桥桥位比选，为路线方案的稳固提供基础集料支撑，也为区域内其他工程的勘察设计提供参考。

关键词：勘察、特大桥、桥位比选、稳定性评价。

1工程概况

弥渡至昌宁高速公路位于大理州、保山市南部，按双向四车道100公里/小时高速公路标准建设。根据路线走向，公路需跨越五印乡至珠街乡之间的黑惠江，该段黑惠江地形差异大，河谷深切高陡，构造发育，地质条件复杂。受路线走廊带、平纵指标、地形地质等因素影响，黑惠江大桥桥位只能在洒里波村至路戛妈村约3km范围内选择，如图1所示，供比选的方案一共4个：K方案桥位、工可方案桥位、上游A线方案桥位、下游B线方案桥位。其中K方案桥位为 2×60m+1026m+2×50m双塔单跨悬索桥，桥塔采用门式框架结构，塔基础采用承台加桩基结构，两岸锚定均为重力式锚，起止里程K69+313～K70+573 ，长1260.00m，桥面设计标高1488.02m，黑惠江最高洪水位1240m，桥面距水面高差约248m。其余方案除空间位置有差别外，均为悬索桥或斜拉桥方案。

图1  黑惠江特大桥各个方案桥位平面位置图

2工程地质条件

2.1地形地貌

桥址区地面高程1174.78～1540.88m，相对高差约366.12m，构造侵蚀河谷地貌。弥渡岸(东岸)岸坡陡峭，一般坡角约35-43°，岸坡中部砂岩局部可达60°～70°，坡体表面植被主要为灌木，大部份地段基岩裸露。锚碇区位于一山丘的顶部，地面高程1495～1498m。昌宁岸(西岸)岸坡陡峭，坡向变化大，地表主要为碎石土覆盖，坡体表面植被主要为灌木，局部地段基岩裸露，引桥、主塔位置天然地面坡度约33°～45°，局部陡坎坡度可达60-75°。锚碇区位于斜坡中上部，地面高程1518～1522m。

2.2气象水文条件

区内属亚热带季风气候，境内年平均气温14.9℃，极端最高气温40.4℃，极端最低气温－6℃。年平均降雨1259毫米，无霜期253天。区内河流为黑惠江及其支流，黑惠江最大洪水位高程为1240米，属于漫湾电站库区，最终流入澜沧江，水能蕴藏量丰富。

2.3地层岩性

区内岩性主要为三叠系上统麦初箐组砂岩、泥岩、页岩、粉砂质泥岩、泥质砂岩、粉砂岩互层，覆盖层为第四系全新统崩坡积层碎石土。

2.4地质构造及地震

区内地质构造较为发育，主要受黑惠江背斜控制，区内的滇西红层（岩层）被切割，且受河流侵蚀作用影响，岩质软~较软，岩体破碎及挤压变形较强烈，地质灾害易发。桥位区无断裂通过，桥位区最近断层位于桥梁大里程西侧，距离桥梁止点1.7公里。区内地震动峰值加速度为0.15g（对应地震基本烈度为Ⅶ度），地震动峰值加速度反应谱特征周期为0.45s。应按相关规范、规定进行抗震设防。

3综合勘察在桥位比选中的应用

为在初步设计阶段完成桥位选址，采用地质调绘、钻探、物探、桥址边坡稳定性评价专项等综合勘察方法，现分述如下：

3.1地质调绘

通过加强桥址区内的地质调绘工作，得出的结论如下：

（1）工可方案小里程桥台重力锚位于古滑坡体的顶部后缘，稳定性差。

（2）上游方案A线方案小里程路线方案以隧道和桥梁的形式通过巨型滑坡体，同时桥址大小里程岸坡受次级构造的影响，覆盖层较厚，岩性以泥岩为主，岸坡受地表水冲刷严重，冲沟发育。

（3）下游B线方案桥位大里程岸坡为顺层边坡，稳定性差，大里程方向隧道浅埋段经过黑惠江背斜的核部，围岩级别低，支护成本高。

经调查，K方案不良地质不发育，通过地质调绘可知K方案桥位为最优，上游A方案桥位其次，不推荐工可及下游B方案桥位。

3.2钻探、物探

基于地调成果，还需对K方案和上游A方案桥位开展同深度地勘比选，采用钻探、物探等方法进一步查明两方案的地质条件。

对K方案桥位实施钻孔515.54米/9孔，物探等值反磁通瞬变电磁法剖面1080m/6剖面；上游A方案桥位实施钻孔230.1米/4孔，物探等值反磁通瞬变电磁法剖面970米/2剖面。

通过钻探、物探成果揭示： K线桥位主要地层为第四系崩坡积层碎石，厚度薄，下伏基岩为三叠系上统麦初箐组砂岩、泥岩、页岩、粉砂质泥岩、泥质砂岩、粉砂岩，区内无断裂通过，桥址区于K69+900附近与黑惠江背斜呈约70°度相交，岸坡位于背斜两翼；物探揭示两岸全强风化基岩厚约6～20米，岸坡整体稳定性好。上游A方案桥位覆盖层较K线桥位厚，岩性基本一致，但岩体完整性、硬度均较K线桥位差；物探揭示两岸全强风化基岩厚约8～26米，岸坡整体稳定性一般。经对比，K线桥位优于上游A线桥位。

3.3桥址边坡稳定性评价专项

3.3.1桥址边坡稳定性评价

在确定K线桥位为推荐桥位前，需核实其桥址区的边坡稳定性。因此开展了桥址边坡稳定性评价专项工作，通过极限平衡方法对黑惠江大桥推荐桥位与工可桥位弥渡岸与昌宁岸两侧的稳定性进行了分析，考虑了自然地形、非正常运用工况Ⅰ和非正常运用工况Ⅱ三种工况，在考虑施工开挖改变地形的情况及参数值取偏保守的下限值条件下，通过计算可得：

弥渡岸：K线桥位自然工况整体稳定性为1.32，非正常运用工况Ⅰ为1.24，非正常运用工况Ⅱ为1.18，均满足工程稳定性要求；自然工况局部稳定性为1.21，非正常运用工况为1.10，非正常运用工况Ⅱ为1.09，均不满足工程稳定性要求，分别需要1588.39、1665.78及1276.79kN/米的加固力；

昌宁岸： K线桥位自然工况整体稳定性为1.33，非正常运用工况为1.24，非正常运用工况Ⅱ为1.19，均满足工程稳定性要求；自然工况局部稳定性为1.20，非正常运用工况为1.08，非正常运用工况Ⅱ为1.10，均不满足工程稳定性要求，分别需要633.06、730.62及315.29kN/米的加固力；

综上可知，两岸边坡整体稳定性满足工程稳定性要求，但局部稳定性尚不满足工程稳定性要求，在采取工程措施加固以及削坡的基础上可满足桥梁建设需要

 3.3.2临水岸坡及边坡稳定性评价

根据工程地质调绘和现场地面调查，K线桥址两岸坡底岩层结构完整性较好，底部崩塌堆积体规模较小，部分坡岸岩层结构完整，坡底无崩塌堆积物。未发现软弱夹层或软弱结构面，不利条件下也不可能形成大规模塌岸。因此，根据两段法计算两岸岸塌岸宽度，本次计算不考虑水下部分，水上部分砂岩段稳定坡角按40︒考虑。通过计算，小里程岸现状地形坡度26°，小于水上地层稳定坡角40︒，无塌岸发生，坡脚江水距离主塔约350米，塌岸宽度可忽略不计，临水岸坡再造问题不会威胁主塔安全。大里程岸坡现状地形坡度36°，小于水上地层稳定坡角40︒，无塌岸发生，坡脚江水距离拱座基础约300米，塌岸问题对结构安全的可忽略不计。

通过桥址边坡稳定性评价专项工作后，确定K线方案桥位为推荐桥位。

4.结论

在路线受走廊带、平纵指标、地形地质等因素影响下，特大桥的选址范围有限，因此查明区域地质条件、岸坡稳定性在桥位比选中起着关键作用。黑惠江特大桥运用了综合勘察方法，利用地质调绘对走廊带范围内的不良地质进行调查，找到了工可方案、下游C方案不足之处；利用钻探物探工作对K线方案和C线方案进行同深度对比，得出了C线方案岩体破碎、覆盖层风化层厚度大、岩质较软的特点；最后通过稳定性评价专项工作核实K线桥位的边坡稳定性及库岸再造稳定性，最终确定了K线桥位作为初步设计阶段最终推荐桥位，满足了大桥设计要求并通过了相关审查，得到了行业主管部门的认可。

参考文献

[1]严飞,尹小涛.保腾高速公路龙江特大桥选址方案论证研究[J].土工基础,2016,30(01):1-4+8.

[2]文海,锁沛斯,秦雨樵.地质构造在虎跳峡金沙江大桥桥址比选中的作用[J].土工基础,2017,31(03):313-316.

[3]柴春阳,张广泽,蒋良文等.金沙江特大桥综合勘察与分析[J].铁道工程学报,2015,32(04):1-5.

[4]云南省交通规划设计研究院股份有限公司. 弥渡至昌宁高速公路（保山市境内段）K64+990～DK87+748.669两阶段初步设计工程地质勘察报告[R].2022.