２２２ 管理施工 城市道桥与防洪 ２０１２年６月第６期 京承高速公路三期清水河２≠≠桥Ｌ０桥台 滑坡处理措施 马杰 （北京市市政工程设计研究总院，北京１０００８２） 摘要：该文分析了清水河２＃桥ＬＤ桥台处工程地质条件对桥台滑坡体的影响，通过对滑坡体滑坡推力计算，阐述了桥台边坡 的处理措施及施工方法。 关键词：高速公路；滑坡；处理措施；施工方法 中图分类号：Ｕ４４３．８４ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１００９—７７１６（２０１２）０６—０２２２—０４ １工程概况 京承高速公路北京段是《国家高速公路网规划》 中大广线Ｇ４５（大庆一广州）的重要组成部分，全长 谷底宽６０ ｍ左右，水面宽度约２０ Ｉｎ。Ｌ０基础位于 清水河河床南侧山坡的坡脚处，坡体向北倾斜，自然 坡面倾角４５。左右．其东侧和南侧为构造切割形成 的陡坎，陡坎高度５～１０ ｍ，其西侧发育一条ＮＮＷ 向的冲蚀浅沟，该沟宽约３ Ｉｎ，深约２ ｉｎ，其北侧受 清水河河流长期冲刷侵蚀，形成台阶式陡崖。Ｌ０桥 台所在坡体南北向斜坡长度６Ｏ～７７ ｎ１．东西向宽度 约５５ ｉｎ。场区四周灌木丛生，地势高低不平。 ２．２地质构造 １３２．４ ｋｍ。北京段三期工程为京承高速公路北京 段最后一部分，起点密云密兴路终点至市界，全长 ６２．６ ｋｍ。道路设计标准双向４车道，设计速度１００ ｋｍ／ｈ，路基宽度２６ ｍ。工程已于２００９年建成通车。 京承高速公路三期工程中清水河２＃桥，是京承 三期项目中的一座重要桥梁．主桥为（７５＋１２０＋７５）ｍ 的三跨连续刚构，采用挂篮施工：中墩最大高度为 ４７ ＩＴＩ，桥梁为分离式两幅桥，单幅桥面宽度１３ｍ。 桥址区位于燕山晚期形成的杨家堡和张泉一高 家庄两条断层之间。杨家堡断裂和张泉一高家庄断 裂分别在桥址区东侧０．７５ ｋｍ和西侧１．５ ｋｍ左右 通过。受杨家堡断裂和张泉一高家庄断裂影响，在拟 建场区形成了ＮＮＷ向次级断裂（Ｆ１）、ＮＥ向次级断 裂（Ｆ２）和ＮＮＷ向节理破碎带（Ｊ１）。各条次级断裂 该工程左幅桥（见图１）Ｌ０桥台在基础施工过程 中，发现桥台处边坡存在稳定问题。经过现场多次 勘察及工程分析。确认该边坡在正常工况下是稳定 的，但在７度地震烈度工况下是欠稳定的（该地区抗 震设防烈度为７度），需要对该边坡进行处理，以满 足７度地震的抗震要求。 和节理破碎带特征如下： （１）Ｆ１次级断裂：Ｆ１次级断裂性质为压剪性断 裂，走向ＮＮＷ ３５２。，断层面近直立，与区域断裂杨 家堡断裂约呈２３。左右相交：该断裂断距３ ｍ左右， 断裂带宽２ ｍ左右，见紫红色构造角砾岩和青灰 色靡棱岩，表层风化较严重，该断裂影响宽度约 １０ ｍ。受Ｆ１次级断裂切割作用和风化作用影响， 图１清水河 桥左幅桥桥型布置图（单位：ＯＴＩ） Ｌ０桥台所在山体东侧形成基本直立的陡崖，陡崖 高度５～１０ ｍ。 （２）Ｆ２次级断裂：Ｆ２次级断裂性质为压剪性断 ２桥台处工程地质特征 ２．１地形地貌 裂，该断裂走向ＮＥ３８。，倾向ＮＷ，倾角７０。左右，与 区域断裂杨家堡断裂约呈２３。左右相交：该断裂断 距较小，断裂带宽２ Ｉｌｌ左右，见紫红色构造角砾岩， 表层风化较严重，该断裂影响宽度约５ Ｉｎ。受Ｆ２次 级断裂的切割作用及风化作用影响。ＬＤ桥台所在山 体的南侧形成５～８ ｉｎ高不等的陡崖．与后缘山体分 割开。 ＼ 拟建场区在地貌单元上为剥蚀、构造形成的低 山区。拟建清水河２＃桥位于两山之间，由南向北跨 越清水河。清水河由西向东径流，河谷呈“Ｖ”字型， 收稿日期：２０１２—０２一Ｏ１ 作者简介：马杰（１９６４一），男，江苏人，教授级高级工程师，从 事桥梁和隧道工程设计工作。 ２０１２年６月第６期 城市道桥与防洪 管理施工 ２２３ （３）Ｊｌ节理破碎带：儿节理破碎带性质为压剪 性节理破碎带，走向ＮＮＷ３４９。，节理面平直，近直 立，影响宽度约３ ５ ｍ。受其影响，节理破碎带内岩 体节理裂隙发育，岩体破碎，呈碎裂岩化状态，胶结 一般。在ＬＤ桥台西侧１７ ｍ左右形成一条ＮＮＷ向 的冲蚀浅沟。 次级断裂和节理破碎带详见图２桥台处地质平 面图。 图２ ＬＯ桥台处地质平面图 ２．３地层岩土性质概况 根据勘探资料，按地层岩性及其工程地质性质 将岩土划分为：①层强风化白云岩，褐灰一灰白色， 稍湿，节理裂隙很发育，岩芯呈碎石状、块状；②层 弱风化白云岩，灰白色，稍湿，节理裂隙很发育，岩芯 呈碎块状、短柱状；③层弱风化白云岩，灰白色，稍 湿，节理裂隙很发育，岩芯呈碎块状、块状、短柱状。其 中在②层与③层之间存在软弱结构面，该软弱结构面 较平直，张开度大于３ ｍｍ，充填物为白云岩风化产 物，局部钙质胶结，倾向３５４。Ｌ３４ ３５。左右，Ｌ０桥台 东侧冲沟西侧壁上可见软弱结构面，其厚度２～１０ ｃｍ。 ２。４拟建场地抗震设计条件 根据《建筑抗震设计规范｝（ＧＢ５００１ １－２００１），拟 建场地抗震设防烈度为７度，设计地震分组为第一 组，地震动峰值加速度系数为０．１５。 ３滑坡稳定性分析 ３．１边坡的基本特征 Ｌ０基础边坡位于清水河河床南侧，坡体向北倾 斜，自然坡角４５。左右；基础下部岩体为白云岩，岩 层产状为倾向３５０。Ｌ３４～４５。，与坡体斜面产状基本 相同。其东、南两侧受Ｆ１和Ｆ２构造切割和后期风 化、冲蚀作用，已形成基本直立的陡坎；西侧受Ｊ１节 理破碎带控制，亦形成了ＮＮＷ向发育的冲蚀浅沟： 北侧因受清水河长期冲刷侵蚀，Ｌ０基础下部岩体的 部分坡脚已荡然无存，坡面临空。受上述因素控制。 Ｌｏ基础下部岩体形成不稳定体。 边坡滑体：坡体上部为强风化白云岩①层，褐 灰～灰白色，稍湿，节理裂隙很发育，岩芯呈碎石状、 块状：坡体下部为弱风化白云岩②层，灰白色，稍湿， 节理裂隙很发育。岩芯呈碎块状、短柱状。 边坡滑床：边坡滑床地层为弱风化白云岩③层， 灰白色，稍湿，节理裂隙很发育，岩芯呈碎块状、块 状、短柱状。 边坡滑带：②层与③层之间的软弱结构面构成 了该边坡潜在滑面。勘察表明该软弱结构面较为平 直，倾向３５４。，倾角３４～３５。，Ｌ０桥台东侧冲沟内可 见软弱结构面厚度２ １０ ｃｍ，局部钙质胶结。 ３．２边坡稳定性影响因素 现场实地调查及勘察表明，影响清水河２号桥 Ｌ０边坡稳定性的主要因素如下： （１）该边坡地形陡峻，坡角超过４５。，坡体物质 主要为弱风化～强风化白云岩，岩体破碎，节理裂隙 发育，坡脚因清水河河谷切割临空。共同为滑坡的形 成提供了物质基础。 （２）顺坡向的软弱结构面组合为滑坡的失稳提 供了良好的潜在外倾滑移面。 （３）滑坡后缘陡倾断层（Ｆ２）为地下水的下渗提 供了良好的通道，若遇强降雨。地表水顺后缘陡倾裂 隙下渗，一方面在后缘形成水平水压力、在滑移面形 成扬压力，同时还会软化结构面中的充填物，降低其 抗剪强度指标，共同加剧边坡下滑。 （４）该区有可能发生５级以上的地震，在地震作 用下可能导致边坡整体下滑失稳。 ３．３边坡稳定性评价 ３．３＿１计算模型及计算方法 依据边坡类型及工程地质条件，采用岩质边坡 传递系数法进行稳定性计算，见图３所示，将滑坡分 成１２块，其中第Ｅ５块为桥台所在位置。 图３ ＬＯ边坡２－２’剖面（桥台中线）示意图 ２２４ 管理施工 城市道桥与防洪 ２０１２年６月第６期 ３．３．２边坡稳定性验算参数取值与计算工况 ３．３＿２．１稳定性计算参数 根据室内试验，边坡坡体岩石天然重度为 ２８．２ｋＮ／ｍ ，饱水重度为２８．５ｋＮ／ｍ ．现场勘察发现结 构面软弱夹层厚度２～１０ｃｍ，主要为白云岩风化产 物，滑带钙质胶结充填物在天然干燥状态下的ｃ值 取１０５．０ｋＰａ，‘ｐ值取２５．０。；饱和状态下的Ｃ值取 ８５．０ｋＰａ，‘ｐ值取２３．５。，后缘断层裂隙的Ｃ值取 ０．０ｋＰａ，‘ｐ值取２３．５。。 ３．３＿２．２计算工况 依据该边坡的实际情况，分两大类三种计算工 况，见表１所列。 表１ 稳定性计算工况组合一览表 ３．３．３边坡稳定性验算成果及分析 ３．３．３．１滑坡稳定安全系数及稳定性评价标准 按照《地质灾害防治工程勘查规范））ＤＢ５０／１４３— ２００３的相关规定，确定ＬＤ扩大基础所在的原边坡安全 等级为Ⅲ级（即维持原状不建桥），施工以后Ｌ０扩大基 础的边坡安全等级为Ｉ级：边坡稳定性安全系数取值： 正常工况（非地震工况）天然边坡为１．２０，Ｉ级工程边坡 为１．２５：校核工况（地震工况）天然边坡为１．０５，Ｉ级工程 边坡为１．０５。边坡稳定性判别标准见表２所列。 表２ 注：Ｆｓｔ为滑坡稳定性安全系数。 ３．３．３．２定性评价标准结果 针对以上三种工况对２—２’剖面（桥台中线位 置）进行了稳定计算，计算结果为工况一的稳定系数 为１．３０５．工况二的稳定系数为１－３ｌ３，工况三的稳定 系数为１．０３９；即在工况三时边坡欠稳定。其安全储 备未达到相关规范要求，需采取加固措施对坡体进 行处理．以提高安全储备，满足抗震要求。 ４处理措施 根据稳定分析滑坡推力计算的结果，提出了２ 个处理方案。一是设置７根２￣２．５的抗滑桩．桩长 １５ １９－，布置在桥台以下１５～２０ ｍ的位置：二是在桥 台基础下方和桥台两侧分别布置３排预应力锚索 （共计６排５４根）。通过对工程地质条件、施工方案 及工程安全的影响分析．最后采用了预应力锚索设 计方案。经过锚索加固处理后，在工况三时稳定系数 达到了１．０５４＞１．０５。满足规范的稳定要求。 ４．１预应力锚索设计 在桥台附近设置多排预应力锚索，锚索长度约 为２４～２７ ｍ，采用高强低松弛钢铰线，锚具型号采用 Ｍ１５—７，其中锚固端长度为１０ ｍ，自由段长度约有 １５ ｍ。共计６排５４根锚索。另外在桥台下方１５ ｍ 以下位置设框格梁，依据地形设置了３处．每处３ 排，锚索长度约为１６ ｍ、１２ ｍ，共计３６束。采用高强 低松弛钢铰线，锚具型号采用Ｍ１５—４，其中锚固端 长度为６ ｍ，自由段长度为６—１０ ｍ。 ４．２喷锚支护 对Ｌ０桥台下裸露岩体进行锚喷支护，主要目 的是防止岩体受雨水侵蚀发生崩塌。锚喷具体做法 为：采用锚筋 ２２＠１ ｍ，ｑ￣８＠１０ ｃｍ￣１０ ｃｍ的钢筋 网．采用Ｃ２５混凝土进行锚喷，厚度８～１０ ｃｍ。 ４．３灌浆封闭 对坡体裂隙进行灌浆封闭，对坡体周围裸露的 软弱结构面进行灌浆封闭。 灌浆按照自下而上的加固原则，自坡角开始布 置注浆管，拟采用 ４２的注浆小导管，每米布置１ 根．深入到裂隙中．注浆压力一般控制在０．５～０．１ ＭＰａ，最大压力１．５ ＭＰａ．当注浆压力超过１．５ ＭＰａ 时．可停止注浆，必要时可间歇式注浆。 ４．４在坡顶及两侧布设截水沟。以阻断地下水下渗 在坡顶及两侧布设梯形断面浆砌片石截水沟， 截水沟的设置离坡体周围裸露的软弱结构面缝隙处 的距离不小于６ ｍ。 ４．５坡脚挡墙护砌 在坡脚碎石堆积处砌筑浆砌片石挡墙、坡底 Ｃ２０糙面混凝土（厚２５ ｅｍ）及浆砌片石护坡，目的 是稳定坡脚及防止碎石滚落冲击中墩墩柱。 ５施工方法 ５．１预应力锚索施工 预应力锚索钻孔采用 １５０ ｍｍ的潜孑Ｌ钻机， 用 １３０ ｍｍ的导管注浆，钻孔为斜孔（下倾角 ２５￣）；施工过程中根据发现的裂隙位置，对预应力锚 索的长度进行了部分加长调整；预应力锚索灌浆采 ２０１２年６月第６期 城市道桥与防洪 管理施工 ２２５ 用一次注浆法，注浆采用１：０．５的水泥砂浆，注浆压 Ｃ２０糙面混凝土实际施工与原设计稍有不同，但施 工原则与原设计意图基本一致。 力０．６～０．８ ＭＰａ，待水泥砂浆凝固收缩后，孔口再进 行补充注浆。孑Ｌ内水泥砂浆达到设计强度的８０％， 锚墩达到９０％以上时进行预应力锚索的张拉。张拉 ６结语 （１）随着我国高速公路发展，公路选线不可避免 会遇到不良地质。如滑坡、断层、软弱地基等，设计时 采用整体张拉的施工方法，锚索预应力分级施加并 锁定，逐级增加至超张拉值后锚固。锚固后，通过锚 垫板上的注浆孔补充注浆，最后用Ｃ２５混凝土将锚 头封闭保护。 另外选择８根锚索安装ＧＭＳ锚索弦式测力计， 对锚索的预应力进行长期观测。 ５－２排水沟及喷锚 应加强地勘工作，根据地质条件合理选择方案，尽量 避免出现不良地质，节省工程造价。 （２）对滑坡通常处理方法有抗滑桩、抗滑锚索 等。该工程由于工期紧迫，为保证工程通车，主体桥 梁工程先期完成。边坡加固需要在桥梁正常安全运 行的前提下进行．所以本工程选择了对桥梁基础影 响较小的预应力锚索加固方案。 （３）预应力锚索在实际施工过程中．由于地形条 Ｌ０桥台两侧增设浆砌片石护坡。在浆砌片石护 坡下面新增排水沟，然后引人到右侧自然冲沟，并对 右侧自然冲沟进行了挂网喷混凝土。对滑坡左侧的 截水沟进行了锚喷支护。 ５．３坡体裂隙进行灌浆封闭及小导管注浆 件、地质情况等与实际有一定的差异．其位置、长度 等均有不同程度的调整。边坡加固除了主体预应力 锚索外，还应包括锚喷、灌浆、坡脚处理、设置截水沟 原设计小导管注浆采用中４２小导管，在施工中 部分改为 ３８无缝钢管，长度按３ Ｉｌｌ：另外在Ｌ０桥 台左侧锚喷区，采用 ９０ ｍｍ潜孔钻机，用中７０ ｍｍ 的导管注浆，灌浆深度一般为８ ｎｌ。 ５．４挡墙及Ｃ２０糙面混凝土施工 等一系列辅助措施，这样才能保证加固达到预期效 果。 参考文献 ［１】ＧＢ ５０３００－２００２，建筑边坡工程技术规范［Ｓ】． 【２】ＤＢ ５０／１４３－２００３，地质灾害防治工程勘察规范［ｓ】． 由于地形开挖与实际有些不同，挡墙及坡底 （上接第２２１页） 图１７支架安装过程示意图（三）（单位：ｃｍ） 图１８支架安装实景（三） 成对称结构布置，根据现场实际施工情况，可与边跨 侧的（一）部至（三）部的支架同时安装施工。 参考文献 ｌｌ】周水兴，等．路桥施工计算手册【Ｍ】．北京：人民交通出版社，２００１ ［２】郭仁俊，等．结构力学［Ｍ］北京：中国建筑工业出版社，２００７． ５ 结语 ＺＯ、Ｚ１、Ｂｌ梁段支架的现场施工已经完成，使用 效果良好，可以为类似桥梁结构的支架施工提供一 定的参考。 ［３】董军，曹平周．钢结构原理与设计【Ｍ】．ｊ￡京：中国建筑工业出版社 ２（）０７． 【５】ＪＴＧ Ｄ６０－２００４，公路桥涵设计通用规范［ｓ】． 【６】ＪＴＪ ０４１－２０００，公路桥涵施工技术规范【Ｓ】．