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桥梁墩台边坡的病害成因及防治

放大字体  缩小字体 发布日期:2009-05-19  来源:中国混凝土网  作者:刘瑞盛
核心提示:桥梁墩台边坡的病害成因及防治

  摘要:本文通过对广东省内某高速公路项目的桥梁墩台边坡进行调查分析,并针对出现的病害类型提出对应的防治措施。 

  关键词:桥梁;边坡;病害;防治 
   
  一、概述 
   
  广东省内某高速公路项目由于地形地质条件较差,加之该工程工期紧迫,修筑桥梁墩台时开挖的边坡存在安全隐患,如果不加以处理,就可能出现边坡失稳滑动,诱发灾难性的桥梁墩台毁坏事故,造成重大经济损失和带来不利的社会影响,因此必须对桥梁墩台边坡病害及时进行预防和治理。 
   
  二、桥梁墩台路段边坡工程地质条件调查及评价 
   
  沿线桥梁墩台之间出现边坡的情况很多,大多属自然边坡,比较稳定,但仍有一些桥梁工点由于受地形条件的限制,在地形起伏较大的墩台周围开挖坡体,或作施工便道,或作施工场地,使得墩台周围人为地形成一个陡坡,高3~15m不等。这些边坡根据地质情况可分为两类:一类是由第四系冲、洪积、残坡积碎块石土层组成,结构松散,厚度较大,强度低,雨季含水量增高则力学指标会更低,极易沿堆积层与基岩面产生滑动,或沿坡内某一结构面产生滑动,导致边坡失稳,很容易发生溜坍;另一类由砂岩、花岗岩、板岩等组成,基岩全风化、强风化层厚达10~30m,质软,力学强度低。层薄、软硬相间的地层在构造力作用下其节理、劈理均较发育,岩体破碎,属层状碎裂结构或碎裂结构,为地下水的赋存径流提供良好的条件,加剧了岩石的风化。软岩往往易风化成具母岩构造的粉质粘土,强度很低,且易受地下水的不良影响,构成软弱结构面,对岩体的强度起控制作用,使得开挖边坡岩体强度很低,对边坡的稳定不利。加之岩质边坡结构面有的倾向坡外侧,可能发生顺层滑动,若倾角大还会发生倾倒破坏。对桥墩产生侧向应力,或使桥台悬空,从而影响墩台乃致整座桥梁的安全。 

  按照开挖边坡相对于墩台的部位,影响桥梁墩台稳定情况分为以下六大类: 

  (一)墩前后土体开挖,使墩前形成一陡坡,由于地质条件较差,边坡易坍塌,影响桥墩的安全稳定。 

  (二)墩与台之间边坡,由于施工修筑便道施工场地,开挖了台前边坡,且开挖边坡过陡过高,地质条件较差,易产生坍塌,影响墩台的安全。 

  (三)墩台侧面边坡开挖过陡过高,地质条件较差,边坡易坍塌,从而影响墩的安全稳定。 

  (四)墩台之间边坡弃土形成了高边坡,松散的弃土边坡极易坍滑,对墩台的安全稳定有一定影响。沿线墩台之间出现边坡的情况很多,大多属自然边坡,比较稳定,但由于开挖桥台基础、路堑、隧道等结构物的大量弃土堆积在台前墩侧的坡面上,既没有清除坡面植被,也没有开挖平台作填土碾压,形成松散的高边坡,基本处于极限平衡状态,一旦雨季来临,很容易沿自然坡面发生溜坍,冲击桥墩,并使桥台悬空,从而影响桥墩、桥台乃致整个桥梁的安全;或淤积河床,堵塞河道、公路交通运输。 

  (五)受地形控制或修筑便道,对墩前土体开挖过度,使墩襟边距不足,可能使摩擦柱的摩阻力减小,影响桥墩承载力;或者边坡土体产生的侧向应力作用在桥墩上,而桥墩抗剪能力差,势必造成剪切破坏,从而影响桥墩乃致整个桥梁的安全。 

  (六)桥墩台边坡开挖或弃碴后形成一边坡,但因地质条件较好或边坡不高、 

  弃碴不厚,边坡稳定,不影响墩台的安全稳定。 
   
  三、影响桥墩路段边坡稳定性的主要因素 
   
  (一)桥墩路段边坡的工程地质特征 

  1、地层岩性 

  地层岩性及其组合是构成边坡的物质基础,岩性决定岩石的强度,抗风化性能。遇水是否软化,在相同构造力作用下的节理裂隙发育程度,而这些都与边坡的稳定直接相关。沿线硬质岩如板岩、弱风化砂岩、花岗岩等强度高、抗风化能力强,由其构成的边坡稳定性好,而软质岩如全~强风化砂岩、泥岩、花岗岩等强度低,易风化,遇水软化,其构成的边坡稳定性较差,软硬相间的岩性组合的边坡稳定性往往受软岩控制,稳定性一般不好。 

  2、地质构造 

  地质构造决定了岩层的产状,节理裂隙的性质、产状及发育程度。断层破碎带的性质等。而这些因素又决定了边坡的岩体结构。本路线正好位于区域断裂构造发育带内,受构造影响较大,如软质岩受构造影响严重、节理裂隙发育呈碎裂岩散裂状结构,路堑边坡稳定性差,紫红色厚层砂岩因时代新受构造影响小,节理裂隙不发育,呈整体状、整体块状结构,边坡稳定性好。 

  3、边坡岩体的风化程度 

  岩体的风化一方面破坏了岩体的完整性,另一方面使岩石物质成份发生变化,导致物理力学性质改变,直接影响岩体的强度及结构特征,进而影响路堑边坡的稳定。不同的风化程度表征着岩石受改造的程度和其力学属性的差异。 

  4、水文地质条件 

  水是边坡失稳的诱因,地下水软化岩体,增大下滑力,产生动、静水压力, 

  所有这些对边坡的稳定都是不利的。 

  (二)边坡的开挖情况 

  边坡的开挖情况是边坡稳定与否的外在条件。它包括边坡的开挖高度、坡率、支护结构物的形式与规模。而现场桥墩路段边坡开挖前没有设计方案,为抢工期和施工方便,开挖边坡作施工场地和便道的随意性太强,当某一边坡的工程地质条件一定时,边坡的设计、施工方案则成了边坡稳定性的决定因素。 

  (三)其它 

  主要指一些次要的外在条件,如边坡的植被发育情况,上部荷载情况等。它们对边坡的稳定性均有一定的影响。 
   
  四、不稳定边坡工点的主要防治措施 
   
  针对各个工点的特点和地质特征,采取了以下工程措施: 

  (一)对规模大、地质条件差的工点采用预应力锚索加固。 

  (二)对岩质边坡,节理裂隙发育、有顺层滑动或倾倒破坏的工点采用预应力锚索或锚杆加固。 

  (三)对边坡不高的全、强风化花岗岩或全强风化板岩夹变质砂岩工点,采用放缓边坡,边坡植草防护,坡脚设挡土墙固脚措施。 

  (四)对边坡较高的全、强风化花岗岩或全、强风化板岩夹变质砂岩工点,如无放坡条件或放坡后减少桥柱埋深深度影响墩安全,则采用锚索或锚杆进行边坡加固。 

  (五)对弃碴边坡,原则上采用清碴方案。如不能清碴,则设坡脚挡土墙,边坡进行砌石防护处理。 

  (六)对一些由于开挖施工便道或修筑施工场地,而切脚开挖形成的边坡,当切脚高度不大时,可采用回填土来稳定边坡的方案。 

  五、结束语 
   
  经现场调查,本高速公路项目经加固的桥下边坡均稳定、安全,说明采取的加固措施是可行的,总结得到以下几点经验: 

  (一)重视地质勘察与测绘工作。详尽的地质资料是桥下边坡治理设计的基础,必须委托有资质及丰富经验的单位进行该项工作。 

  (二)做好动态设计工作。由于边坡岩土体的复杂性及不确定性,难以在设计前探明边坡的全部状况,故必须设计与施工紧密配合,设计者及时根据施工反馈的信息调整方案,进一步完善设计。 

  (三)做好施工组织。对边坡的稳定状况应当有预见性,制定合理的施工程序和方法,减少对坡体的扰动和病害的产生,从而确保边坡的稳定。

 
 
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