某橋梁岸坡開挖坡率的確定
作者:武博強
某大橋原岸坡坡度平均為45°,后受河流沖刷及季節性降雨影響,下部邊坡平均坡度為75°,上部邊坡平均坡度為52°,巖土體性質單一,主要為卵石土,均大于卵石土一般情況下的天然休止角,橋梁樁基承臺施工需考慮可能出現的失穩情況,最終確定方案是進行放坡開挖,承臺下降。
為此我進行了開挖坡率的確定,當我拿到地勘資料的那一刻,我知道,這又沒什么用,只能反分析了,根據極限平衡法可以判定該處卵石土屬于密實卵石土,地勘資料顯示c=1kpa,內摩擦角φ=35°,顯然與實際不符,因此該數據具有離散性不能作為參考,本次采用反分析法綜合確定粘聚力c=1kpa,內摩擦角φ=43°。目前宏觀判定該岸坡屬于基本穩定狀態,Fs>1.05,現場頂部未出現拉張裂縫,由于降雨和河流沖刷仍在變形,因此開挖邊坡的坡率應從少擾動盡量緩的思路進行放坡,同時應避免影響2號橋墩。綜合確定開挖坡度為1:0.75,第一級坡10m后設置2m臺階,第二級坡直接放至2號橋墩承臺開挖處,坡率仍采用1:0.75。
根據以上思路進行建模,極限平衡模型如圖1所示,岸坡模型坡頂左邊緣到左邊界距離為1H,坡頂到坡底距離為2H,坡腳到右邊界距離為1H。
圖1:岸坡模型
為對岸坡的穩定性分析評價,岸坡的穩定性安全系數值參考《公路路基設計規范》(JTG D30-2015)、《建筑邊坡工程技術規范》(2015)及《滑坡防治設計規范》(GB/T 38509-2020)的要求,結合岸坡穩定性分析既有經驗綜合確定。具體確定過程如下:
邊坡穩定性計算應考慮以下三種工況:
①正常工況:邊坡處于天然狀態下的工況。
②非正常工況Ⅰ:邊坡處于暴雨或連續降雨下的工況。
③正常工況Ⅱ:邊坡處于地震等荷載作用狀態下的工況。
項目區開挖邊坡坡率的確定屬于施工階段,可不進行抗震計算。
根據規范,開挖邊坡坡率的確定屬于施工階段,岸坡穩定系數大于1.05即可。但該安全系數應該是暴雨工況下的穩定系數,因此開挖邊坡后天然工況下岸坡穩定性應大于1.0,暴雨工況下岸坡穩定性應大于1.05(φ值折減3°,即40°)。
計算后發現,岸坡穩定性計算結果顯示Fs=0.971<1.10,最危險滑動面并不在開挖邊坡處,在承臺下部。因此應重新調整開挖位置。并且將潛在剪入剪出位置設置在開挖部分發現,一級坡處可能發生淺層溜滑,穩定系數為0.938<1.10,因此放坡坡率也應調整。
圖2:岸坡模型計算結果1
對三角區域的坡底進行放坡開挖,坡率為1:1.25。
圖3:岸坡額外削坡部分
圖4:岸坡模型1:0.75放坡位置局部穩定性
調整后,二號樁基也要下降,下降高度約為8m,最終開挖方案如圖5所示。
圖5:岸坡最終開挖方案
天然工況下岸坡穩定性為1.102>1.10,滿足要求,暴雨工況下岸坡穩定性為1.055>1.05,滿足要求。
圖6:岸坡最終開挖方案天然工況下穩定性計算結果
圖7:岸坡最終開挖方案暴雨工況下穩定性計算結果
綜上,推薦:坡腳開挖至3號承臺處,坡率為1:1。25,3號承臺以上邊坡開挖坡率為1:1,并且10m一級,臺階寬度為2m。
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