文/中交路橋建設有限公司、中交路橋南方工程有限公司 李永春 梁俊杰 趙紫強 王立偉 劉宇
本文以貴州省省道318線望謨至貞豐公路改擴建工程中的貞望大橋主墩樁基施工為例,介紹了橋梁樁基礎在深水陡坡裸巖條件下的筑島施工技術,采用“填土造地”和“岸坡防護”相結(jié)合的造地型護岸技術的理念,提出了“基礎處理和拋石護腳+碾壓回填土+邊坡防護”,并對筑島平臺在不同工況下進行穩(wěn)定性分析。
本項目為省道318線(原縣道658)位于望謨縣境內(nèi),貞望大橋跨越北盤江龍灘水庫。橋位區(qū)位于龍灘水電站上游約185km處。5#、6#主墩為雙薄壁墩,墩身寬8.0m,厚2.2m,相鄰兩薄壁墩凈距6.0m,最大墩高49.09m;主墩承臺采用15.7×15.7m方形承臺,厚度5.0m,承臺頂標高360.0m。主墩基礎由9根直徑為2.8m鉆孔灌注樁組成,以排架形式布置,樁間中心距5.6m,采取φ3.2m鋼護筒施工。
橋區(qū)的地貌特征是結(jié)構(gòu)剝蝕和溶蝕地山河谷地貌,沿河岸有不同大小的水壩。覆蓋層為殘坡積層碎土(Qel+dl):褐黃色,結(jié)構(gòu)中密,略濕,約10.0m厚。硬土等級III。下伏基層為三疊系中統(tǒng)新苑組灰?guī)r、泥巖。
項目沿線水系為珠江流域北盤江系,北盤江為測區(qū)內(nèi)主要地表河,流量較大。庫區(qū)死水位330.0m,最低通航水位355.0m,龍灘電站一期最高水位375.0m。
貞望大橋橫跨北盤江龍?zhí)端畮?,河谷兩?cè)的地形陡峭。在貞望大橋施工期間,要建設大型橋梁樁基施工平臺,在裸巖傾斜,深水及交通條件受到限制的條件下施工難度大。因此,貞望大橋工程采用的“填土筑島”與“岸坡防護”有機結(jié)合的方法搭建施工平臺。根據(jù)貞望大橋的工程地質(zhì)條件和巖土的物理力學性質(zhì),方案如下:基礎處理、拋石護腳+碾壓回填土+邊坡防護。
碾壓土石體基礎在335m高程處,拋石處理在335m以下使用,采用強夯壓實。拋填塊石高程335m~345m的頂部采用堆石壩,堆石壩底部高程為335m,頂部高程為345m,高為10m。迎水面坡度比為1∶1.5,背水面斜率為1∶1。大壩頂部寬4m,底部寬16m。壩內(nèi)和壩上用土夾石進行回填并碾壓?;靥钔恋钠露缺葹?∶1.5。頂面高程355m。為了確保筑島巖體的透水性,在預制塊的下部放置40cm厚的碎石過渡層和20cm的砂濾層?,F(xiàn)在選擇典型剖面處的設計下圖如圖1所示。
圖1 剖面設計圖
根據(jù)《三峽庫區(qū)地質(zhì)災害防治工程技術要求》,2012年7月,三峽庫區(qū)地質(zhì)災害防治指揮部編制了4個工作條件:工況一,自然狀態(tài);工況二,地震狀態(tài);工況三,暴雨狀態(tài);工況四,水庫水位下降狀態(tài)。
基礎拋石,濕容重17kN/m3,天然內(nèi)摩擦角35°,飽和內(nèi)摩擦角為32°,與內(nèi)聚力無關;土石混合物的飽和容重為19.5kN/m3,天然抗剪強度指標 值分別為15kPa和32°,飽和抗剪強度指標 值分別為12kPa和30°。
根據(jù)《三峽庫區(qū)地質(zhì)災害防治工程設計技術要求》(三峽庫區(qū)地質(zhì)災害防治工作部,2012年7月)計算穩(wěn)定性。
滑動面的折線型,基于極限平衡理論,采用折線型滑動面?zhèn)鬟f系數(shù)法對滑坡穩(wěn)定性進行了評價,并對剩余下滑力進行了計算。公式如下:
浸潤線根據(jù)《地質(zhì)災害防治工程勘察規(guī)范》(DB50/143-2003)計算,參數(shù)為:滲透系數(shù):k=3.1×10-6,給水度:u=0.074。
當河(庫)的水位下降時,如果河(庫)的水位下降前與地下水位相同,則地下水位浸潤線依照下式進行計算:
式中:h0,0——下降前的河(庫)水位(從隔水層頂部起)(m);
h0,t——下降后的河(庫)水位(從隔水層頂部起)(m);
hx,t——河(庫)水位下降后的計算點的地下水位(從隔水層頂部起)(m);
F(λ)——河(庫)水位對地下水位的影響系數(shù);
t——河(庫)水位下降所經(jīng)歷的時間 (s);
a——導水系數(shù) (m2/s);
K——滲透系數(shù)(m/s);
M——含水層厚度(m);
μ——給水度;
x——水位下降后,計算點到河(庫)岸的距離(m)。
填土筑島施工平臺穩(wěn)定系數(shù)的計算結(jié)果如下表所示??梢钥闯?,在自然狀態(tài)下(工況1),填土邊坡的穩(wěn)定系數(shù)為1.72,岸坡處于穩(wěn)定狀態(tài);在地震狀態(tài)下(工況2),岸坡的穩(wěn)定系數(shù)為1.33,岸坡仍處于穩(wěn)定狀態(tài);在暴雨條件下(工況3),岸坡穩(wěn)定系數(shù)為1.52,岸坡仍然處于穩(wěn)定狀態(tài);最不利的情況是工況4,岸坡的穩(wěn)定系數(shù)為1.20,說明其基本處于穩(wěn)定狀態(tài)。因此,使用工況4作為防護工程的控制條件是合理的,也就是說,在岸坡防護設計中,應從排水和填料的角度保證筑島施工平臺的整體穩(wěn)定性。
表1 各種工況填土岸坡穩(wěn)定系數(shù)
圖2 河(庫)水位下降引起的地下水位浸潤線變化計算圖
陡坡裸巖筑島修筑工程穩(wěn)定性計算結(jié)果表明∶填土之后,陡坡裸巖筑島岸坡穩(wěn)定性明顯增強;庫水位降落過程劣化陡坡裸巖筑島岸坡穩(wěn)定性;陡坡裸巖筑島施工平臺工程竣工后,大部分筑島施工平臺位于水庫水位的漲落區(qū),因此水庫水位的反復漲落將對項目的穩(wěn)定性產(chǎn)生較大影響。
在陡坡裸巖筑島建設項目中采用“填土造地”和“岸坡防護”相結(jié)合的造地型護岸技術的理念,制定了初步整治方案:基礎處理+拋石護腳+堆石壩+碾壓回填土+邊坡防護。
選取自然狀態(tài)、地震狀態(tài)、暴雨狀態(tài)和水庫水位下降狀態(tài)這4種工況對岸坡進行穩(wěn)定性計算。計算結(jié)果表明,填土后,陡坡裸巖筑島岸坡穩(wěn)定性明顯增強,但是在庫水位降落過程中陡坡裸巖筑島工程仍處于欠穩(wěn)定狀態(tài)。