山区陡坡地段桥梁墩台防护方案分析.pdf

文章编号:():./.山区陡坡地段桥梁墩台防护方案分析马 雷毛 攀(安徽省交通规划设计研究总院股份有限公司 合肥市)摘 要:在山区公路工程建设过程中受地形地貌限制陡坡地段桥梁墩台的防护至关重要需要根据地层信息、坡高坡率、结构形式、危岩分布以及桩基外漏等因素确定防护方案 宜宾至昭通高速公路二期工程位于云贵高原与四川盆地的结合部海拔介于 高差 山高谷深属于典型的山地构造地形 结合该项目实况文章从影响因素、方案分析、控制要点、现场典型案例四方面进行分析并应用定性和定量相结合的分析方法提出相应的处治措施从而确保陡坡地段墩台安全稳定 关键词:山区公路桥梁工程陡坡墩台防护桩基外漏中图分类号:.文献标识码:引言山区高速公路建设不可避免地穿越高山、河谷从自然生态和耕地保护角度出发线路往往多架桥梁导致墩台侵入山体立于陡坡之上 由于墩台基础开挖会破坏原有的边坡平衡若防护不合理或施工不当容易导致溜塌、崩塌及墩台失稳等安全事故 陡坡墩台防护已成为山区桥梁建设中不可忽视的部分其方案的科学与否直接影响工程造价和安全 文章以宜宾至昭通高速公路二期工程为研究案例分析山区高速公路陡坡路段桥梁墩台防护设计的核心问题及施工过程中的关键技术和控制要点 工程概述宜宾至昭通高速公路项目二期工程地处云贵高原与四川盆地结合部地势西南高、东北低山高谷深属典型的山地构造地形 主线全长.海拔高程介于 相对高差 桥隧比.墩台施工中遇陡坡较多部分桥墩由于现场实测地面线与设计地面线有偏差或地面起伏较大原设计方案中承台埋深较多或桩基外漏较长影响边坡稳定和桥梁结构安全需对墩高进行调整并制定相应的防护方案 部分桥台由于现场道路制约临坡坡度较陡等原因台前锥体放坡难度大需进行收坡或改变坡率并采取相应处治措施墩台调整较多 年 月 日宜昭高速公路二期正式通车运营 影响陡坡地段墩台稳定的因素.地形地质陡坡处墩台稳定与地形地质关系密切 陡坡与桥梁墩台的位置关系主要有横向和纵向两种类型其坡度、高度、长度以及是否存在危岩、倒悬体等都与工程的安全稳定直接相关 施工过程中墩台基础开挖会面临各种复杂的地质条件必须加强桥位处地层信息、岩土力学性能、岩石风化程度等地质条件勘察为墩台防护设计提供翔实的基础资料综合确定开挖方案和防护措施.人为因素桥梁基础位于陡坡地段时需要创建施工平台适当开挖山体 部分施工肆意开挖且缺少相应的安全防护措施破坏了山体的整体性同时坡面植被遭到破坏坡面水直接冲刷岩土体导致失稳滑塌现象 部分施工标高意识差超挖高填且填土未严格按照要求压实沉降岩土体逐渐变薄甚至出现桩基外漏现象从而造成安全隐患.降水作用降水对墩台的影响主要是坡面冲刷 在持续降水、风化交替作用下如果不采取防护措施陡坡岩土体容易出现剥落、变薄、坡面变形等现象导致桩基础承载力减弱和桥台锥坡开裂、沉陷等问题 年 第 期 北方交通 墩台防护方案分析.陡坡开挖防护分析()墩台位于较陡的山坡上时应结合施工平台布置需要合理确定基础标高 柱式墩可以通过高低墩等方式避免过多开挖山体 施工便道和施工平台的开挖应尽可能降低开挖坡率并进行必要的坡面防护 施工平台开挖应事先预判能否回填若可以可按照临时边坡坡形和支护设置若无法回填应设置永久坡形边坡控制在两级以内根据岩性推荐坡率如表 所示:表 陡坡开挖坡率取值名称硬度状态岩性坡率每级边坡高度/灰岩较硬、硬中风化、微风化较完整、完整.砂岩软岩中风化节理裂隙不发育、一般发育 .极软岩强风化较破碎、裂隙发育强烈 .泥质粉砂岩极软岩中风化较破碎、裂隙发育强烈 .泥岩极软岩中风化较破碎、裂隙发育强烈 .()坡面防护措施主要有植物防护、护坡、框格防护等 植物防护主要采取种草、种树、植草皮等措施可以阻挡雨水冲刷固定土层从而避免坡面结构破坏增加边坡稳定性的同时可以美化环境 护坡指在边坡上铺砌混凝土预制块、浆砌片石等施工材料这种方式应用较广泛 框格防护采用混凝土、块石或片石等材料在边坡上形成方格状的骨架一般与植物防护、锚杆防护混合使用能够起到稳定坡体减小水平和竖直方向受力范围等作用()对不稳定坡体应采取支挡防护措施挡墙尺寸和长度应充分结合不稳定坡体范围大小、地质条件、挡土高度等综合确定 当滑坡体长度较长时可沿滑动面设置折线形挡墙以降低造价当滑坡面不受附近构造物影响时可设置凸出的弧形以提高整体稳定性.桩基外漏防护分析在工程中桩侧岩土体薄弱、桩基外露现象比较常见可以从以下角度进行防护:()靠近路边造成的桩基外露可以进行浆砌片石防护同时设置防撞设施和警示标志()开挖施工便道造成的桩侧岩土体缺失可修筑挡墙然后对其回填确保桩侧岩土体达到一定厚度 为保证陡坡路段墩台稳定对于嵌岩桩桩基中心线距离斜坡面不小于(桩基直径)才能计入有效嵌岩深度对于摩擦桩桩基中心线距离斜坡面不小于(桩基直径)才能计入有效摩阻力()承台抬升可以有效降低边坡开挖高度避免大面积开挖 因承台抬升造成的部分桩基外漏外漏长度尽量不超过 出露桩基应以钢护筒进行加固若条件允许可设置支挡防护并回填岩土体达到一定厚度.倒悬体、危岩防护分析对于危岩、倒悬体可以采用支撑、清除、预应力锚索、拦石网等措施进行防护确保一次处理到位减少对稳定岩体的扰动规模不大的危岩采取清除处理对于规模较大的危岩结合现场施工条件采取预应力锚索、钢筋锚杆等措施或采用爆破法将危石改成小块运离现场倒悬体可以采取挂网喷混凝土进行防护空腔较大时应浇筑钢筋混凝土柱或填实混凝土进行支撑如果下部存在软弱岩层应对其进行加固处理孤石滚落主要是人为因素已经出现的孤石必须及时清理没有滑落倾向但存在安全隐患的应加强保护附近受到威胁的房屋、道路等设施可采用拦石墙、拦石网、落石槽以及棚洞等进行防护 典型工程案例分析()该项目控制性工程龙凤特大桥桥梁总长达.地形复杂多处于陡坡之上局部现场实测地面线与设计地面线偏差较大施工难度大 其中龙凤特大桥(左线桥)号墩为空心薄壁墩承台下设置 根桩基实际地形陡峭临近悬崖依据原设计桥墩结构与实测地面线开挖将形成约 高边坡工程量巨大 结合现场勘察情况采取如下方案:将空心薄壁墩调整为柱式墩以降低边坡开挖高度第二级边坡采用锚索框格梁进行支护锚索长 调整前后墩台结构与地面线的位置关系如图 所示()龙凤特大桥(左线桥)号桥台地形陡峭下方边坡高约 原设计台前放坡坡比 .经现场地形测量、放样发现锥坡填土过高并且多处于贴坡状态难以压实后期易出现溜坡破坏等问北方交通 年 第 期图 龙凤特大桥 号墩防护示意图题从而对桥台造成不利影响 为确保运营期安全采取以下处置措施:桥台锥坡下方增设衡重式路堤墙坡面采用锚杆框格梁 六棱块防护挡墙布置和坡面防护如图 图 所示:图 桥台锥坡增设挡墙布置示意图图 桥台锥坡锚杆框格梁防护示意图()深凹大桥右线桥 号墩位于斜陡坡上且图 桥台防护后现场照片上边坡高度较大 为避免大开大挖将承台高程抬升 承台以上留出施工平台平台靠近上边坡处增加仰斜式路堑墙墙高 在承台下方增加 高衡重式路堤墙挡墙埋入原地表.靠近挡墙位置进行放坡坡比采用 .承台下方的挡墙及填土按照先填后挖原则完成挡墙施作并将填土按照 压实度填筑至承台底标高后再反向开挖桩基并施作承台 因承台顶抬高引起部分桩基外漏增设钢护筒保护护筒采用厚 耐候钢板制作埋设范围为桩顶至原地面以下 调整前后墩台结构与地面线位置关系及挡墙布置如图 所示:图 深凹大桥右线桥 号墩防护示意图()龙洞岩 大桥右幅 号墩原设计为双柱式圆柱墩经现场实测地面线与设计地面线不符原桩基底部出现倒悬体且内、外侧桩基同时穿过倒悬空腔需对桩顶高程进行调整 经现场勘查切除侵占 墩柱的山体坡比为 .切除后山体边坡采用主动防护网进行防护 桩基桩顶高程不变 桩基桩顶高程下调 由于 桩基 年 第 期 马 雷等:山区陡坡地段桥梁墩台防护方案分析穿过倒悬空腔为保护外露桩基对部分空腔采用 混凝土进行填充填充厚度.倒悬体处置方案如图 所示:图 龙洞岩 大桥右幅 号墩防护方案示意 陡坡墩台防护控制要点()陡坡地段桥位处弃方弃渣容易引起偏载对结构不利可在坡面设置滑槽将弃渣、弃方通过滑槽转移后运离施工作业区上方应设置拦挡防止土石方及落石滑落伤人()陡坡处墩台施工条件恶劣一般采取人工挖孔成桩 平台开挖、桩孔爆破必须布置安全警示标识和安全预警预报 在危岩和倒悬体范围内应引导行人和车辆绕行在成孔施工范围内应设置警戒线爆破前应做好预警防止碎石飞溅伤人()由于柱式墩墩高调整较大引起系梁个数及其高程的变化设置取值可参照表 确定表 柱式墩系梁设置取值表柱式墩类型墩高 系梁个数备注有盖梁 桩顶 道 桩顶 道、柱间 道 桩顶 道、柱间 道无盖梁柱顶 道 桩顶 道、柱顶 道 桩顶 道、柱顶 道、柱间 道 桩顶 道、柱顶 道、柱间 道 注:道柱间系梁时设置在柱顶系梁(盖梁)与桩顶系梁中间位置柱间有 道系梁时设置在柱顶系梁(盖梁)与桩顶系梁间距/和/处若情况复杂需结合地形条件设置系梁 结论()文章依托宜昭高速墩台施工实际情况总结了陡坡路段墩台稳定的影响因素分析了陡坡开挖、桩基外漏、倒悬体和危岩的防护方案()山区陡坡路段桥梁墩台施工应根据地形地貌、地质条件、坡长坡率制定科学合理的防护方案并做好警示预警工作参考文献 王强张亚州.纵向墩高差对桥梁抗震响应的影响研究.中外公路():.王思用.对陡坡地区桥梁桩基础防护技术的关键性研究.公路交通科技(应用技术版)():.樊友庆余科牛国良等.锚杆在边坡防护中的应用研究.公路():.赵明华 蒋冲 曹文贵.高桥墩 桩基结构体系屈曲的突变理论分析.中国公路学报 ():.许梁邹黎琼平晓文.中系梁对双柱式桥墩受力性能影响研究.中外公路 ():.(.).(下转第 页)北方交通 年 第 期向应力极值均发生在 缝处无内横梁时其应力值大于有横梁的情况 实测无内横梁型的应力极值为.根内横梁型为.(下降)根内横梁型为.(下降)在增设 根内横隔梁的情况下缝处受力减少 缝处受力减少 缝处受力减少 与试验模型实测得到的横向应力值相比实体模型的模拟值误差范围在 左右梁格模型的误差范围在 左右 分析结果表明靠近桥梁中间处接缝受力最大但越靠近端部的接缝横隔梁对其横向受力的影响越明显实体单元模拟值与实测值更接近梁格单元误差范围控制在 以内计算结果更偏于安全 结论通过对多箱式小箱梁有机玻璃模型进行不同工况作用下的加载试验研究内横隔梁对各主梁翼缘连接缝及根部处的横向应力变化规律结合空间梁格、实体单元分析结果进行对比得出以下结论:()增设内横梁对多箱式小箱梁横向受力的改善效果存在边际效应可根据实际截面刚度大小综合考虑确定()设置内横梁可明显提高各主梁之间的受力均匀性设置 根、根内横梁可以使翼缘接缝处最大应力降低 越靠近桥梁中间处接缝受力越大而靠近端部的接缝处横隔梁对其横向受力的影响较明显()与模型实测值相比实体有限元更准确地反映箱梁结构受力特性适用于局部分析梁格法模拟计算结果略大但计算简便更偏于安全综合而言应用梁格法分析结构的应力结果较为可靠更适用于工程实际参考文献 王晨光张元海汪洋生.斜腹板薄壁箱梁横向内力的改进分析方法.铁道学报():.卜浩然.预制混凝土梁桥预应力横隔梁应用技术研究.哈尔滨:哈尔滨工业大学.陈翠丽.小箱梁桥荷载横向分布的计算分析.交通标准化():.国家市场监督管理总局.塑料 拉伸性能的测定 第 部分:总则:/.北京:中国标准出版社.().(上接第 页).北方交通 年 第 期