河洋拱桥南岸坡库岸再造稳定性评价

河洋拱桥南岸坡库岸再造稳定性评价

李其良王博

中交第一公路勘察设计研究院有限公司陕西西安710068

摘要：以河洋拱桥南岸坡为研究对象，建立库岸再造模型，确定水库影响范围，为设计提供了一定的地质依据。

关键词：南岸坡；库岸再造；稳定性

StabilityEvaluationofReservoirBankRebuildingontheSouthBankofHeyangArchBridge

LiQiliang,WangBo

(CCCCFirstHighwayConsultantsCo.,Ltd,Xi'an,Shaanxi710068)

Abstract:BasedonthesouthbankofHeyangArchBridge,Thereservoirbankreconstructionmodelwasestablished.Theinfluenceofreservoirwasdetermined.ProvideThegeologicalbasisisProvidefordesign.

Keywords:southbankslope;reservoirbankreconstruction;stability

贵州省水城县和普安县两县交界处的河洋大桥，采用钢筋混凝土拱桥横跨北盘江。南岸位于普安县北部龙吟镇河洋村民组境内，桥墩处于南岸斜坡上的紧密背斜核部以南的南东翼上。为灰岩，节理裂隙发育，且下游为光照水库，目前基岩已经遭受了长期冲刷浪蚀，可能导致岩体损伤。河洋大桥下游为一运营水库，最高设计蓄水位736.36m，死水位691m，动态水位差为45.36m。水库未蓄水前最低水位和最高水位分别为647m、710m；水库蓄水后，桥位区两岸岩体陡壁受淹70～80余米，且岸边岩体呈陡倾状，常常形成一定程度的卸荷裂隙带，在节理的切割下，使岩体呈块状崩落入北盘江。斜坡不断受到下游水库涨落水的侵蚀，不断的干湿交替，使斜坡岩土体节理裂隙发育，风化程度较高，进而岩体抗剪强度降低，并且随着水位的涨落，斜坡内地下水水压力发生变化，进而使斜坡岩土体发生，崩塌、剥蚀，滑移等库岸再造的变形破坏。使库岸线不断后移，对桥基的稳定性有重大影响，正确的评价库岸再造作用，并且积极的采取一定的工程措施，以确保大桥正常运行。

本文以河洋大桥南岸坡岩体为研究对象，查明了项目区的不良地质发育，根据图解法建立了南岸坡的岸坡再造模型，最后计算了塌岸的影响范围，从而为南拱座位置选择及边坡加固提供了一定的地质支持。

1现有岸坡地质分析评价

分析南拱座所在岩土体变迁的地质历史。随着河流下切侵蚀，河谷两岸的岩体经历了地貌的阶段性上升与间歇式停滞，不同高程的岩体受流水冲刷与侵蚀程度有所差异，表现为在野外调查中所见的岸坡岩体风化程度与完整性有明显差别。从桥位区残坡积覆盖层厚度不一、强风化岩体与弱风化岩体出露深度起伏等勘察成果信息可以得到验证，陡倾卸荷裂隙在临江岸坡处较发育也可说明随河流下切而导致岩体完整性变差。同时，从损伤力学看该岸坡岩体的损伤程度有差别，在长期水位作用区的岩体因损伤而强度更低，从而在岸坡一定空间范围形成易变形破坏区。外业调查过程中发现多处灰岩岩体陡倾发生变形破坏，即由陡倾状层面或节理构成的中厚层灰岩在缓倾向坡外或坡内的断面形成了典型的弯曲—倾倒变形破坏；在临江的中厚层灰岩中可见页岩夹层或泥岩层也已经完全泥化，为岸坡岩体的潜在滑移奠定了地质条件。

2现有岸坡工程地质问题

1.1滑坡

北盘江南岸基岩为灰岩及强风化炭质页岩，陡倾节理裂隙发育，施工开挖扰动易诱发浅层滑坡。在南岸桥位区下游200米处，有一大型滑坡发育，滑坡体宽度约220米，水边线以上长度约240m，则表面积为52800m2；该滑坡周界明显，为水库涨落引起的水库滑坡。

1.2崩塌

桥位区斜坡坡面零星分布的块石、溶蚀孤石，多为岩体崩落、滑塌、溶蚀裂隙切割及而成，在地表水、风化溶蚀及工程施工等外因作用下，其平衡受到破坏，易顺坡崩塌，对桥位区稳定不利，目前南拱座附近节理裂隙特别发育，极易发生局部崩塌。

1.3岩溶

由于测区及近区为坡立谷或峰林谷地，地表面发现多处灰岩溶蚀现象。主要发育的溶蚀地貌为少量溶洞、表面的溶隙、碟状的溶蚀洼地，溶槽等。溶隙、溶槽发育于地面浅部，表现为岩石表面沟槽交错、坑凹不平岩溶现象，溶蚀～溶缝裂隙现象较为发育，裂隙多发育于岩层陡倾节理处，岩溶现象以垂直形态分布为主。应结合地勘钻孔和物探查明南岸坡的岩溶分布范围。

3库岸再造预测

根据实际情况，参考选用佐洛塔廖夫提出的图解法，对河洋大桥南岸坡进行岸坡再造预测。在绘制塌岸剖面时，应对水文条件不同的两种库岸分别研究。(1)水库下游宽广地带；(2)水库上游和较小支流河谷的狭窄地带。在这两个不同条件的地区应该分别根据不同的模型剖面预测其塌岸宽度。河洋大桥位于水库下游较宽广地带，故选用第一种塌岸剖面进行研究。

3.1模型建立：根据上述图解法确定的计算条件和要素，将库岸再造后形成的的岸坡按照不同位置具体分为：水上岸坡带、爬升带斜坡、冲蚀浅滩、堆积浅滩、浅滩外缘陡坡，共计5段。

3.2预测步骤：①绘制预测地点的地形地质剖面；②根据水文资料，绘出库区最低水位线和正常高水位线；③标出波浪影响深度hp；④绘制波浪的爬升高度线；⑤从点a向下引a1得堆积浅滩台阶线af，同样从点a向上引a2得堆积浅滩表面线ab；⑥b点引线向上至a3，在c点与正常高水位线相交，bc线为冲蚀浅滩的坡面线；⑦由c绘线a4，在d点与波浪爬升高度水位线相交，cd线为波浪的爬升带所涉及到的坡面线；⑧绘制水上岸坡坡面线de；坡角a5据自然坡角确定；⑨第一次绘图完成后，检查一下面积多边形abf面积(F1)与多边形bcde面积（F2）之比F1/F2是否与设计所采用的堆积系数相符。如不符合，此时，点a沿水平方向向左（当F1/F2小于设计的堆积系数时）或向右（当F1/F2大于设计的堆积系数时）移动，直到F1/F2与设计所采用的堆积系数值完全相符为止。

3.3参数确定

3.3.1稳态角度的确定:在对库岸地质环境研究及岸坡形态参数统计的基础上，以126m跨桥位为剖面，选取具有代表性的稳态坡角，根据野外调查现确定稳态角度如下：堆积浅滩前缘坡角a1—61°；堆积浅滩坡角a2—23°；冲蚀浅滩坡角a3—35°；爬升带斜坡坡角a4—40°；水上岸坡带坡角a5—45°；

3.3.2影响深度及爬升高度的确定:根据普安地区的气象资料，全年各月平均最大风速约为15m/s，最大风速为m/s，以S.SSW方向为主；河谷宽约0.12—1.16km，由于风向与岸坡斜交，故吹程取0.2km。根据经验公式，推导出波长L(m)和风浪波高h(m):(式中：w取最大风速、D为吹程)

根据图解法，代入数据可知：hb=0.52m；hp=0.41m

3.3.3塌岸预测结果

利用上述参数作图，可得塌岸宽度F=67.8m，且主桥墩位于塌岸范围以内，应引起足够的重视，初步建议采用喷锚结合局部锚索加固岩体，另外应根据揭露的钻孔资料，在岸坡再造的评价基础上，对斜坡岩土体进行定量的稳定性评价，从而合理选择拱座位置，且针对不同情况下的破坏采取一定的工程措施防止库岸破坏。

4结论与建议

本文以河洋大桥南岸坡岩体为研究对象，总结了区域内的对桥位有影响的不良地质，且在此基础上，利用前人总结的图解法对下游的光照水电站库岸再造建立了塌岸模型，且进行了研究计算，得出水库对南岸坡的影响范围，从而为桥墩位置选择提供了一定的地质依据和技术支持，初步建议采用喷锚结合局部锚索对岩体加固。

但是由于地质条件的复杂性和多变性，应结合地勘对该岸坡岩土取芯，按照不同工况下对边坡进行稳定性评价，结合地质调查，确定区域内各类不良地质对岸坡岩体的影响，从而综合评价其岸坡稳定性，在此基础上，优化拱座位置，从而确定岸坡加固方案，以此确保百年工程的安全运营。

参考文献：

[1]孙广忠.岩体结构力学[M].北京:科学出版社,1988.

[2]晏鄂川,李其良,蔡玲玲,等贵州省普安县河洋大桥岩土工程专题研究报告(R).武汉:中国地质大学（武汉）勘察建筑设计研究院,2010.