王保宏

(山西省交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)院，山西太原 030006)

1 概述

1)擬建大橋起點(diǎn)里程 K31+705.5，終點(diǎn)里程 K32+314.5，橋長(zhǎng)609 m，上部結(jié)構(gòu)為裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土組合箱梁。南側(cè)橋臺(tái)附近地質(zhì)情況復(fù)雜，落水洞成群，下部相互貫通，溝邊卸荷裂縫發(fā)育，局部邊坡表層存在0.5 m～3 m厚的蠕變現(xiàn)象。為徹底查明該不穩(wěn)定斜坡對(duì)南側(cè)橋墩的危害性，對(duì)該不穩(wěn)定斜坡進(jìn)行了補(bǔ)充勘察工作。

2)地質(zhì)災(zāi)害的危害程度。

擬建場(chǎng)地若滑動(dòng)將剪斷橋樁，危及大橋安全。

3)目的任務(wù)。

a.目的。

通過(guò)合理的地質(zhì)測(cè)繪、勘探工作，查明該不穩(wěn)定斜坡的分布范圍、規(guī)模、地質(zhì)條件及影響因素;分析不穩(wěn)定斜坡形成機(jī)制，評(píng)價(jià)其穩(wěn)定性，為不穩(wěn)定斜坡施工治理設(shè)計(jì)提供可靠的地質(zhì)依據(jù)。

b.任務(wù)。

查明不穩(wěn)定斜坡的類(lèi)型、分布范圍及其影響范圍;查明不穩(wěn)定斜坡的變形破壞跡象，結(jié)構(gòu)特征，空間特征及物質(zhì)組成，分析不穩(wěn)定斜坡的形成機(jī)制;查明不穩(wěn)定斜坡區(qū)地下水類(lèi)型，埋藏與徑流條件，分析水對(duì)斜坡穩(wěn)定性的影響;分析斜坡變形破壞機(jī)制，對(duì)其穩(wěn)定性作出詳細(xì)評(píng)價(jià)，提出合理化治理建議;結(jié)合不同情況，分析在暴雨、地下水、地震等影響下，不穩(wěn)定斜坡體的穩(wěn)定性。

4)思路。

首先組織有經(jīng)驗(yàn)的技術(shù)人員對(duì)該不穩(wěn)定體實(shí)地進(jìn)行工程地質(zhì)調(diào)繪，以確定其屬性，然后在坡體上進(jìn)行必要的挖探或鉆探，找出證據(jù)，定性定量的進(jìn)行分析判斷其對(duì)大橋橋墩的危害程度，為處治該不穩(wěn)定體提供準(zhǔn)確的地質(zhì)依據(jù)。

2 環(huán)境地質(zhì)條件

2.1 地形地貌

不穩(wěn)定斜坡體位于峨嵋臺(tái)塬區(qū)，黃土受水流侵蝕切割形成黃土峁、梁、陡壁，侵蝕沖溝發(fā)育，海拔一般615.4 m ～679.1 m，相對(duì)高差64.3 m，不穩(wěn)定體南北長(zhǎng)約80 m，東西寬約30 m，平面形態(tài)橢圓形，坡度一般40°～50°，屬侵蝕構(gòu)造地形。

2.2 地層巖性

出露地層上部為第四系上更新統(tǒng)(Qeol3)風(fēng)積新黃土，中下部為中更新統(tǒng)(Qpl2)河流相成因的老黃土。

新黃土(Qeol3):以粉土為主，褐黃色，稍濕，稍密～中密，結(jié)構(gòu)疏松，垂直節(jié)理發(fā)育，具蟲(chóng)孔，屬中等壓縮性土，含菌絲及鈣質(zhì)結(jié)核，厚度一般15.0 m～21.0 m，局部夾褐紅色古土壤層。

老黃土(Qpl2):以粉質(zhì)粘土為主，棕黃色，硬塑～堅(jiān)硬狀態(tài)，土質(zhì)較均勻，含菌絲及鈣質(zhì)結(jié)核，該層未揭穿，厚度80 m左右，夾數(shù)層褐紅色古土壤。

2.3 水文地質(zhì)條件

2.3.1 降雨對(duì)不穩(wěn)定斜坡的影響

氣候?qū)倥瘻貛Т箨懶约撅L(fēng)氣候，全區(qū)年平均降水量為529.5 mm，雨季一般在每年的7，8，9月份。該不穩(wěn)定斜坡主要由新、老黃土組成，且以老黃土為主，結(jié)構(gòu)上部疏松，垂直節(jié)理發(fā)育，具有肉眼可見(jiàn)的大孔隙;富含碳酸鈣成分，具易溶蝕、易沖刷、各向異性等工程特征，在暴雨或長(zhǎng)時(shí)間降水等作用下，降水沿溝邊卸荷裂隙(落水洞)下滲，遇下伏較致密的老黃土而形成出水口。由于該斜坡匯水面積很小，周邊排水通暢，因此不會(huì)形成斜坡整體滑動(dòng)。斜坡表層在降雨沖刷、淋漓共同作用下，增大斜坡表層巖土體的重度，軟化表層土體，形成表層軟弱滑動(dòng)面，使斜坡表層土體(局部)存在0.5 m～3.0 m厚的蠕變現(xiàn)象。

2.3.2 地下水對(duì)不穩(wěn)定斜坡的影響

不穩(wěn)定斜坡區(qū)地下水按其賦存介質(zhì)為第四系松散層孔隙水，勘察期間，斜坡體內(nèi)未發(fā)現(xiàn)地下水，因此，可不考慮地下水對(duì)斜坡的影響。

3 不穩(wěn)定斜坡基本特征

3.1 確定不穩(wěn)定體性質(zhì)

經(jīng)過(guò)在不穩(wěn)定體周邊、坡體上詳細(xì)調(diào)查取證，確定該不穩(wěn)定體為黃土錯(cuò)落體，其南側(cè)錯(cuò)落距離2.0 m，北側(cè)錯(cuò)落距離4.0 m。上部(Qeol3)黃土較疏松，下部(Qpl2)黃土較為密實(shí)，自然狀態(tài)下該錯(cuò)落體屬穩(wěn)定狀態(tài)，工程狀態(tài)下欠穩(wěn)定。

3.2 成因分析

該錯(cuò)落體位于測(cè)設(shè)里程K32+168～K32+245之間，路線(xiàn)斜穿該錯(cuò)落體側(cè)后部。錯(cuò)落體中后部、側(cè)部發(fā)育有黃土落水洞，其后100 m范圍內(nèi)發(fā)育有15個(gè)大小不一、深淺各異的落水洞，但絕大部分落水洞底界均止于(Qpl2)黃土頂部。其西30 m近南北向的侵蝕沖溝即為串珠狀落水洞長(zhǎng)期受水流侵蝕沖刷所致。

從地貌上看，路線(xiàn)K31+800～K32+045段左側(cè)100 m～140 m的沖溝及凹槽上串珠狀落水洞;錯(cuò)落體西30 m的侵蝕沖溝及其后100 m范圍內(nèi)發(fā)育的15個(gè)大小不一、深淺各異的落水洞，似為新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)所致。所以該錯(cuò)落體與構(gòu)造運(yùn)動(dòng)有一定關(guān)系。

錯(cuò)落體底部邊緣為大橋所跨越的黃土沖溝，上寬下窄呈“U”形，底寬40 m～60 m，頂寬150 m～290 m，切割深65 m。調(diào)查期間溝內(nèi)無(wú)地表水流，該錯(cuò)落體緊鄰上下游各有一大型錯(cuò)落體，應(yīng)為同期形成。其成因有二:1)洪水經(jīng)常性的侵蝕下切、側(cè)向沖刷，導(dǎo)致坡腳部分懸空;2)坡體承受了大量雨水，導(dǎo)致重量急劇增大，坡體粘聚力不足以承受如此大的負(fù)荷，于是下錯(cuò)，形成現(xiàn)地貌。

3.3 補(bǔ)充勘察工作

采用1∶2 000地形圖，詳細(xì)工程地質(zhì)調(diào)查0.4 km2。

在錯(cuò)落體平臺(tái)上靠近后壁的位置，布設(shè)3條探槽(探槽起點(diǎn)坐標(biāo)及高程見(jiàn)表 1)，深度分別為 3.2 m，2.9 m，3.1 m，于 TC01，TC02中分別發(fā)現(xiàn)2條裂縫，一條緊貼后壁，另一條距后壁1.2 m。

表1 探槽起點(diǎn)坐標(biāo)及高程

BTC1 探槽:方位93°，長(zhǎng) 2.85 m，深 3.2 m，揭露地層為上更新統(tǒng)新黃土(Qeol3)，發(fā)現(xiàn)DL01，DL02兩條裂縫。

DL01 裂縫:90°∠83°，緊貼后壁，裂縫寬度 0.5 cm ～1 cm，裂縫局部被紅褐色粉質(zhì)粘土充填，有水蝕痕跡，隱約可見(jiàn)擦痕。

DL02裂縫:85°∠83°，裂縫寬度1 cm～2 cm，裂縫被粉土充填，局部砂質(zhì)含量高，無(wú)水蝕、無(wú)擦痕及擠壓現(xiàn)象。

BTC2 探槽:方位78°，長(zhǎng)6.7 m，深2.9 m，揭露地層為上更新統(tǒng)新黃土(Qeol3)，發(fā)現(xiàn)DL01，DL02兩條裂縫。

DL01 裂縫:80°∠85°，緊貼后壁，裂縫寬度 0.8 cm ～1.2 cm，裂縫局部被紅褐色粉質(zhì)粘土充填，有水蝕痕跡，隱約可見(jiàn)擦痕。

DL02裂縫:80°∠83°，裂縫寬度8 cm～12 cm，裂縫被粉土充填，局部含中細(xì)砂，無(wú)擦痕及錯(cuò)動(dòng)現(xiàn)象。

BTC3 探槽:方位92°，長(zhǎng)2.0 m，深3.1 m，揭露地層為上更新統(tǒng)新黃土(Qeol

3)，未發(fā)現(xiàn)裂縫。

根據(jù)探槽揭露成果，裂縫間距1.2 m ～2.5 m，80°～90°∠83°～85°，與溝邊可見(jiàn)卸荷裂縫方向及傾角基本一致，根據(jù)溝邊可見(jiàn)卸荷裂縫深度推測(cè)緊貼后壁的裂縫深度自錯(cuò)落體平臺(tái)直至溝底，另一條裂縫深度約15.0 m～21.0 m。

4 錯(cuò)落體穩(wěn)定性分析評(píng)價(jià)

穩(wěn)定性分析、評(píng)價(jià)是從其所處地形地貌單元、錯(cuò)落體要素的特征、物質(zhì)組成、水文地質(zhì)、工程地質(zhì)條件等等方面著手，通過(guò)實(shí)地調(diào)查，以及錯(cuò)落體在自然狀態(tài)下和公路工程通過(guò)錯(cuò)落體的方式以及工程對(duì)錯(cuò)落體穩(wěn)定的影響程度下，對(duì)其穩(wěn)定性進(jìn)行分析以及評(píng)價(jià)。

4.1 穩(wěn)定性分析

錯(cuò)落體位于峨嵋臺(tái)塬區(qū)，背靠黃土臺(tái)塬，面臨侵蝕沖溝，臺(tái)面與溝底相對(duì)高差65 m，錯(cuò)落體表面坡度40°～50°，小侵蝕沖溝發(fā)育，匯水面積小，排水通暢，錯(cuò)落體內(nèi)無(wú)地下水分布;上部為第四系上更新統(tǒng)風(fēng)積成因的新黃土(Qeol3)，疏松，具大顆粒，垂直節(jié)理發(fā)育，落水洞主要發(fā)育于該套地層，且排泄通暢;中下部為中更新統(tǒng)河流相成因的老黃土(Qpl2)結(jié)構(gòu)較致密。局部邊坡表層存在0.5 m～3 m厚的蠕變現(xiàn)象。

路線(xiàn)K32+168～K32+245斜穿該錯(cuò)落體側(cè)后部，工程為百帝大橋運(yùn)城側(cè)橋臺(tái)和一排墩，橋臺(tái)處挖方5 m～8 m，對(duì)錯(cuò)落體的穩(wěn)定有利，相當(dāng)于減輕錯(cuò)落體的荷載;近運(yùn)城側(cè)橋臺(tái)的一排墩施工時(shí)，有可能擾動(dòng)坡腳，破壞錯(cuò)落體的穩(wěn)定，引起滑塌。

4.2 穩(wěn)定性評(píng)價(jià)

由以上分析得出結(jié)論，錯(cuò)落體在自然狀態(tài)下是穩(wěn)定的，工程狀態(tài)下欠穩(wěn)定。

5 錯(cuò)落體的處治

鑒于橋臺(tái)附近落水洞的發(fā)育，深度一般8 m～10 m，且工程于此挖方5 m～8 m，處治落水洞可采用挖除換填的方法;處治錯(cuò)落體可于近運(yùn)城側(cè)橋臺(tái)的一排墩處始，其上的土體全部清除，填至其西側(cè)沖溝中，并于錯(cuò)落體坡腳做漿砌塊片石護(hù)坡，以防止暴雨季節(jié)洪水對(duì)錯(cuò)落體坡腳進(jìn)一步的侵蝕沖刷，護(hù)坡高度以不低于4 m為宜。

6 結(jié)語(yǔ)

1)大橋南側(cè)橋臺(tái)附近不穩(wěn)定斜坡體為錯(cuò)落體，且形成年代久遠(yuǎn)。

2)錯(cuò)落體在自然狀態(tài)下穩(wěn)定，工程狀態(tài)下欠穩(wěn)定。

3)對(duì)橋臺(tái)附近的落水洞及錯(cuò)落體進(jìn)行處治，并對(duì)錯(cuò)落體坡腳進(jìn)行防護(hù)。