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橋梁墩臺邊坡的病害成因及防治

放大字體  縮小字體 發布日期:2009-05-19  來源:中國混凝土網  作者:劉瑞盛
核心提示:橋梁墩臺邊坡的病害成因及防治

  摘要:本文通過對廣東省內某高速公路項目的橋梁墩臺邊坡進行調查分析,并針對出現的病害類型提出對應的防治措施。 

  關鍵詞:橋梁;邊坡;病害;防治 
   
  一、概述 
   
  廣東省內某高速公路項目由于地形地質條件較差,加之該工程工期緊迫,修筑橋梁墩臺時開挖的邊坡存在安全隱患,如果不加以處理,就可能出現邊坡失穩滑動,誘發災難性的橋梁墩臺毀壞事故,造成重大經濟損失和帶來不利的社會影響,因此必須對橋梁墩臺邊坡病害及時進行預防和治理。 
   
  二、橋梁墩臺路段邊坡工程地質條件調查及評價 
   
  沿線橋梁墩臺之間出現邊坡的情況很多,大多屬自然邊坡,比較穩定,但仍有一些橋梁工點由于受地形條件的限制,在地形起伏較大的墩臺周圍開挖坡體,或作施工便道,或作施工場地,使得墩臺周圍人為地形成一個陡坡,高3~15m不等。這些邊坡根據地質情況可分為兩類:一類是由第四系沖、洪積、殘坡積碎塊石土層組成,結構松散,厚度較大,強度低,雨季含水量增高則力學指標會更低,極易沿堆積層與基巖面產生滑動,或沿坡內某一結構面產生滑動,導致邊坡失穩,很容易發生溜坍;另一類由砂巖、花崗巖、板巖等組成,基巖全風化、強風化層厚達10~30m,質軟,力學強度低。層薄、軟硬相間的地層在構造力作用下其節理、劈理均較發育,巖體破碎,屬層狀碎裂結構或碎裂結構,為地下水的賦存徑流提供良好的條件,加劇了巖石的風化。軟巖往往易風化成具母巖構造的粉質粘土,強度很低,且易受地下水的不良影響,構成軟弱結構面,對巖體的強度起控制作用,使得開挖邊坡巖體強度很低,對邊坡的穩定不利。加之巖質邊坡結構面有的傾向坡外側,可能發生順層滑動,若傾角大還會發生傾倒破壞。對橋墩產生側向應力,或使橋臺懸空,從而影響墩臺乃致整座橋梁的安全。 

  按照開挖邊坡相對于墩臺的部位,影響橋梁墩臺穩定情況分為以下六大類: 

  (一)墩前后土體開挖,使墩前形成一陡坡,由于地質條件較差,邊坡易坍塌,影響橋墩的安全穩定。 

  (二)墩與臺之間邊坡,由于施工修筑便道施工場地,開挖了臺前邊坡,且開挖邊坡過陡過高,地質條件較差,易產生坍塌,影響墩臺的安全。 

  (三)墩臺側面邊坡開挖過陡過高,地質條件較差,邊坡易坍塌,從而影響墩的安全穩定。 

  (四)墩臺之間邊坡棄土形成了高邊坡,松散的棄土邊坡極易坍滑,對墩臺的安全穩定有一定影響。沿線墩臺之間出現邊坡的情況很多,大多屬自然邊坡,比較穩定,但由于開挖橋臺基礎、路塹、隧道等結構物的大量棄土堆積在臺前墩側的坡面上,既沒有清除坡面植被,也沒有開挖平臺作填土碾壓,形成松散的高邊坡,基本處于極限平衡狀態,一旦雨季來臨,很容易沿自然坡面發生溜坍,沖擊橋墩,并使橋臺懸空,從而影響橋墩、橋臺乃致整個橋梁的安全;或淤積河床,堵塞河道、公路交通運輸。 

  (五)受地形控制或修筑便道,對墩前土體開挖過度,使墩襟邊距不足,可能使摩擦柱的摩阻力減小,影響橋墩承載力;或者邊坡土體產生的側向應力作用在橋墩上,而橋墩抗剪能力差,勢必造成剪切破壞,從而影響橋墩乃致整個橋梁的安全。 

  (六)橋墩臺邊坡開挖或棄碴后形成一邊坡,但因地質條件較好或邊坡不高、 

  棄碴不厚,邊坡穩定,不影響墩臺的安全穩定。 
   
  三、影響橋墩路段邊坡穩定性的主要因素 
   
  (一)橋墩路段邊坡的工程地質特征 

  1、地層巖性 

  地層巖性及其組合是構成邊坡的物質基礎,巖性決定巖石的強度,抗風化性能。遇水是否軟化,在相同構造力作用下的節理裂隙發育程度,而這些都與邊坡的穩定直接相關。沿線硬質巖如板巖、弱風化砂巖、花崗巖等強度高、抗風化能力強,由其構成的邊坡穩定性好,而軟質巖如全~強風化砂巖、泥巖、花崗巖等強度低,易風化,遇水軟化,其構成的邊坡穩定性較差,軟硬相間的巖性組合的邊坡穩定性往往受軟巖控制,穩定性一般不好。 

  2、地質構造 

  地質構造決定了巖層的產狀,節理裂隙的性質、產狀及發育程度。斷層破碎帶的性質等。而這些因素又決定了邊坡的巖體結構。本路線正好位于區域斷裂構造發育帶內,受構造影響較大,如軟質巖受構造影響嚴重、節理裂隙發育呈碎裂巖散裂狀結構,路塹邊坡穩定性差,紫紅色厚層砂巖因時代新受構造影響小,節理裂隙不發育,呈整體狀、整體塊狀結構,邊坡穩定性好。 

  3、邊坡巖體的風化程度 

  巖體的風化一方面破壞了巖體的完整性,另一方面使巖石物質成份發生變化,導致物理力學性質改變,直接影響巖體的強度及結構特征,進而影響路塹邊坡的穩定。不同的風化程度表征著巖石受改造的程度和其力學屬性的差異。 

  4、水文地質條件 

  水是邊坡失穩的誘因,地下水軟化巖體,增大下滑力,產生動、靜水壓力, 

  所有這些對邊坡的穩定都是不利的。 

  (二)邊坡的開挖情況 

  邊坡的開挖情況是邊坡穩定與否的外在條件。它包括邊坡的開挖高度、坡率、支護結構物的形式與規模。而現場橋墩路段邊坡開挖前沒有設計方案,為搶工期和施工方便,開挖邊坡作施工場地和便道的隨意性太強,當某一邊坡的工程地質條件一定時,邊坡的設計、施工方案則成了邊坡穩定性的決定因素。 

  (三)其它 

  主要指一些次要的外在條件,如邊坡的植被發育情況,上部荷載情況等。它們對邊坡的穩定性均有一定的影響。 
   
  四、不穩定邊坡工點的主要防治措施 
   
  針對各個工點的特點和地質特征,采取了以下工程措施: 

  (一)對規模大、地質條件差的工點采用預應力錨索加固。 

  (二)對巖質邊坡,節理裂隙發育、有順層滑動或傾倒破壞的工點采用預應力錨索或錨桿加固。 

  (三)對邊坡不高的全、強風化花崗巖或全強風化板巖夾變質砂巖工點,采用放緩邊坡,邊坡植草防護,坡腳設擋土墻固腳措施。 

  (四)對邊坡較高的全、強風化花崗巖或全、強風化板巖夾變質砂巖工點,如無放坡條件或放坡后減少橋柱埋深深度影響墩安全,則采用錨索或錨桿進行邊坡加固。 

  (五)對棄碴邊坡,原則上采用清碴方案。如不能清碴,則設坡腳擋土墻,邊坡進行砌石防護處理。 

  (六)對一些由于開挖施工便道或修筑施工場地,而切腳開挖形成的邊坡,當切腳高度不大時,可采用回填土來穩定邊坡的方案。 

  五、結束語 
   
  經現場調查,本高速公路項目經加固的橋下邊坡均穩定、安全,說明采取的加固措施是可行的,總結得到以下幾點經驗: 

  (一)重視地質勘察與測繪工作。詳盡的地質資料是橋下邊坡治理設計的基礎,必須委托有資質及豐富經驗的單位進行該項工作。 

  (二)做好動態設計工作。由于邊坡巖土體的復雜性及不確定性,難以在設計前探明邊坡的全部狀況,故必須設計與施工緊密配合,設計者及時根據施工反饋的信息調整方案,進一步完善設計。 

  (三)做好施工組織。對邊坡的穩定狀況應當有預見性,制定合理的施工程序和方法,減少對坡體的擾動和病害的產生,從而確保邊坡的穩定。

 
 
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