川藏公路比通溝泥石流治理方案研究

川藏公路比通溝泥石流治理方案研究

西藏主要有一條河流（河流）線，道路多次穿過(guò)泥石流溝。在地形陡峻的波密縣比通溝,比通橋?yàn)榇ú毓房ú弊勇范?附近沒(méi)有開(kāi)辟保通便道的條件。確保比通橋的安全,對(duì)維持川藏公路交通暢通意義重大。1橋臺(tái)基礎(chǔ)出現(xiàn)危水比通橋地處西藏自治區(qū)波密縣境古鄉(xiāng)至通麥之間,橋梁中心樁號(hào)為K4062+621.6,全長(zhǎng)76.75m,為20世紀(jì)60年代所建單跨70m的鋼筋混凝土拱橋,橋梁凈寬7m。比通橋跨越的比通溝是雅魯藏布大峽谷流域一條典型的泥石流溝,北側(cè)是陡峭高聳的茫茫群山,山頂為終年不化的冰川積雪,南側(cè)緊鄰奔騰不息的波斗藏布江。比通橋位處海拔2600多m,為拉薩至波密褶皺帶的東延部分,地質(zhì)構(gòu)造活動(dòng)極為活躍。橋梁兩岸為深厚層致密型礫石土夾雜大孤石。大橋橋位距上游山腳300多m,山腳與比通橋底相對(duì)高差約百米,泥石流溝溝底比降為28%。每年的7～10月為山頂冰雪融化期,冰雪融水夾雜流冰和松散的土石順溝而下,極易爆發(fā)泥石流。2005年8月12日,比通橋上游山體出現(xiàn)較大泥石流,泥石流嚴(yán)重下切橋下溝床近9m,原有兩岸的導(dǎo)流堤全部沖毀,兩岸坡腳失穩(wěn)而引起邊坡坍塌,橋臺(tái)上游邊坡出現(xiàn)寬約3mm的裂縫,橋臺(tái)基礎(chǔ)出現(xiàn)裸露(如圖1)。如果不加以處理,橋臺(tái)上游邊坡可能隨時(shí)出現(xiàn)再次坍塌,橋臺(tái)基礎(chǔ)將出現(xiàn)懸空。一旦泥石流再次發(fā)生,大橋的安全難以保證,川藏公路隨時(shí)面臨斷通的危險(xiǎn)。2兩種方案的比較根據(jù)泥石流過(guò)后橋位處的實(shí)際情況,擬定了重力式擋墻擋護(hù)和錨索墻加固兩種方案進(jìn)行比較。結(jié)合擋墻高度、地基承載力、對(duì)坡壁及地基的擾動(dòng)程度、工期要求、施工保通等方面綜合考慮,最終確定采用以預(yù)應(yīng)力錨索肋板墻為主、配以坡面防護(hù)及上下游混凝土擋攔壩及坡面防護(hù)的綜合加固方案。3增強(qiáng)方案的設(shè)計(jì)3.1擋墻、橫橋布置根據(jù)比通橋橋下溝體實(shí)際情況,溝兩側(cè)分別考慮設(shè)置兩級(jí)錨索肋板墻,自下而上的第一級(jí)肋板墻高為11m,第二級(jí)肋板墻高為11.5m,兩級(jí)之間設(shè)3m寬的平臺(tái)。墻面坡比基本上與原有坡面一致。肋板橫橋向長(zhǎng)度根據(jù)實(shí)際需要確定,總長(zhǎng)為24m,由4段組成,每段長(zhǎng)6m。所有肋板均為C25混凝土現(xiàn)澆而成,厚度為40cm。3.2錨索安裝設(shè)計(jì)錨定系統(tǒng)由錨索、錨頭、錨柱組成。錨柱在承受錨壓力的同時(shí),將錨壓力均勻分散到肋板,使肋板與自然坡體緊緊連在一起,共同抵御泥石流的沖刷。每段肋板共設(shè)兩根中心間距為3m的錨柱,柱寬60cm、厚30cm,高度一般與肋板同高。在上游面,為防止泥石流淘蝕,第一段柱體需嵌入肋板下1m深的溝谷內(nèi)。錨柱均由C25混凝土現(xiàn)澆而成。錨索孔徑設(shè)定為140mm,鉆孔俯角20°。錨孔沿錨柱的中心線布設(shè),間距一般為3m。在上、下兩級(jí)肋板墻之間,為保證肋板端頭的錨固效果,錨孔間距減小為1.5m。錨孔立面布置如圖2所示。錨索長(zhǎng)度根據(jù)地質(zhì)情況和邊坡穩(wěn)定需要,通過(guò)計(jì)算分析確定。最終錨索長(zhǎng)度設(shè)定為40m。錨索設(shè)計(jì)采用?j15.24高強(qiáng)度、低松弛預(yù)應(yīng)力鋼絞線,錨具為OVM15-6型錨具,錨墊板尺寸為25cm×25cm×3cm,封錨混凝土為C25。單孔預(yù)應(yīng)力張拉噸位,根據(jù)應(yīng)力分布特點(diǎn),考慮錨索段的承載能力、錨索工作面范圍可能布置的錨孔數(shù)量及施工條件等綜合因素確定。最終,單孔錨索設(shè)計(jì)荷載采用600kN,鎖定荷載為480kN。3.3流量水庫(kù)的配置3.3.1錨索肋板墻基礎(chǔ)施工為了防止泥石流完全進(jìn)入下游河道而導(dǎo)致比通橋下溝床基礎(chǔ)繼續(xù)下切淘蝕,方便溝床內(nèi)泥石堆積,有效保護(hù)錨索肋板墻基礎(chǔ)的安全,在墻體上下游方向兩側(cè)各設(shè)一道頂寬1.5m,底寬4.5m、高7m的C15片石混凝土導(dǎo)流護(hù)壩;導(dǎo)流護(hù)壩基礎(chǔ)埋深不小于3m,每道壩體長(zhǎng)70m,連接比通橋下兩側(cè)壁。護(hù)壩之間被泥石流沖蝕的不規(guī)則坑槽上回填砂礫卵石,并形成3%的流水面。3.3.2管壩作為泄水孔根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)情,泥石流的渣體為卵石土,透水性良好。為了有效地保住渣體,而又濾出水,保證墻體、壩體后的水體流出,在肋板墻和擋壩體施工中用100mm的PVC管作為泄水孔。3.3.3錨索連接板墻的護(hù)罩錨索肋板墻墻頂與橋臺(tái)基礎(chǔ)之間的剩余高度3～4m,用漿砌片石護(hù)坡充分封閉橋臺(tái)基礎(chǔ)下的坡壁,確保此處坡面不因淋雨而沖蝕。4施工技術(shù)要求施工中,由于上游不斷有山體融雪水沖刷坡腳,故應(yīng)采取半幅排水半幅施工的措施來(lái)進(jìn)行場(chǎng)地控制,再逐步進(jìn)行澆筑承壓墻。4.1設(shè)備和材料的選擇主要設(shè)備有空壓機(jī)、錨固鉆機(jī)、雙缸砂漿泵、電動(dòng)油泵、千斤頂?shù)?。主要材料?32.5?水泥、粗砂、骨料、片石等。4.2按安裝預(yù)應(yīng)力錨索孔位充填混凝土根據(jù)設(shè)計(jì)要求,需精確施放模板位置及模板上錨索孔位。按一般模板制作尺寸,采取分段立模、分段澆筑墻體方式施工,做到既能充分利用模板,又能保證模板的剛度。同時(shí),應(yīng)嚴(yán)格按布置鋼筋→預(yù)留錨索孔位→立模的順序進(jìn)行,在檢查無(wú)誤后,再按配合比拌制混凝土、分層澆筑混凝土、分層振搗密實(shí)。在混凝土強(qiáng)度達(dá)到2.5MPa后,方可拆模。在前一段墻體拆模并養(yǎng)護(hù)7d后,再在前一段墻體基礎(chǔ)上立模澆筑下一段墻體。墻體與坡體之間的空間,需分層填土夯實(shí),并保證必要的密實(shí)度。4.3施工完成后施工工序?yàn)?搭建工作平臺(tái)→造孔→編錨→下錨→壓漿→張拉→封錨。施工前應(yīng)做到準(zhǔn)備充分,施工時(shí)注意工序間的有效銜接,確保施工質(zhì)量。5防止了橋臺(tái)基礎(chǔ)邊坡水土流失采用預(yù)應(yīng)力錨索肋板墻加固比通橋兩岸坡壁,防止上游山體沖下的泥石流對(duì)坡體的侵蝕;同時(shí)輔以導(dǎo)流護(hù)壩工程及坡面防護(hù),有效地避免了比通橋下溝床及基礎(chǔ)附近坡面的進(jìn)一步水土流失。工程的實(shí)施增強(qiáng)了橋臺(tái)基礎(chǔ)下坡抗擊泥石流沖刷的抵抗能力,達(dá)到了排除橋梁