浅议桥梁墩柱位于复杂地形条件下的防护

赵 琳

(中铁十一局集团第五工程有限公司 重庆 400037 )

浅议桥梁墩柱位于复杂地形条件下的防护

赵 琳

(中铁十一局集团第五工程有限公司 重庆 400037 )

高速公路向山岭地区延伸是社会发展的趋势，将桥梁墩柱设置在地形陡峭的坡面或者坡面有其他荷载的情况时有发生，故需对墩柱进行防护，本文结合江罗高速大围高架桥2#墩为实例，简要分析山岭地区桥梁墩柱防护形式。

山区;坡面;墩柱;防护

1 引言

我国第一条高速公路——沪嘉高速公路于1988年底通车[1]以后，至今已形成“五纵七横”的高速公路网[2]。据统计，从2011年至2016年，年均新增高速公路里程超过9000公里，截止到2016年底，我国内地高速公路里程超过13万公里[3]。在高速公路建设过程中，不可避免地遇到山岭地区，较多桥梁墩柱位于山岭陡坡，可能存在坡面不稳定或者坡面上面有其他荷载的情况，为保证桥梁结构安全，需对桥梁墩柱加以防护，防护方式一般采用主动加固、减缓坡度、坡顶卸载、坡脚挡护以及坡面防水等，本文以江罗高速大围高架桥2#墩柱为例，浅析山区桥梁墩柱防护选择形式。

2 工程概况

大围高架桥桥位跨越丘陵间洼地，地形起伏较大，两端桥台位于低缓斜坡坡中和洼地交接位置，洼地分布农田、民居、鱼塘等，丘陵坡地密布大量桔树。全桥跨径组合为20×40 m，桥长807.54 m，上部采用预应力砼先简支后连续(刚构)40 mT梁方案，下部结构采用独柱薄壁墩和箱形墩，墩高范围为3.2-53.3 m，平均墩高约40.4 m。

桥位地势陡峭，既有乡道盘山而行，大围高架1#—6#墩间线路与原有乡道多次相交，该桥左2#墩承台侵入乡道5.7 m，将原有乡道基本截断，为避免高速公路线路对乡道的影响，结合现场地形，后将2#左右幅独柱墩变更为三柱式门架墩。

2.1 地形地貌

山地丘陵属粤云雾山脉部分。项目区附近最高峰大云雾山海拔1139.9 m，更多的为丘陵(低于500 m)。由于受地壳构造的影响，山体展布多呈北东—南西走向。地表侵蚀切割强烈，地形相对起伏大，地势较为陡峻。

2.2 气象、水文

路线走廊带属南亚热带季风气候，分别为武夷南岭山地过湿区及华南沿海台风区(Ⅳ6-7)，处于赤道低气压带和副热带高气压带之间，气候温和湿润，雨量充沛，无霜期长。年平均气温22.0-24.4 ℃，年平均降雨量1380-1517 mm，多集中于夏秋季，年平均相对湿度80%-80.7%。春旱、秋末的寒露风和局部的洪涝是主要自然灾害。

2.3 地层岩性

项目区地处粤西隆起区，地层区划属于云开地层分区。项目出露的地层是震旦系，下统托洞组(Z1t)地层分布于中部，主要组成岩性为变质砂岩、变质长石石英砂岩、变质粉砂岩与粉砂质千枚岩、绢云母千枚岩、云母石英片岩、云母片岩，夹硅质岩和石煤。

3 设计情况

2#墩柱因变更为门架墩后，墩柱由以前的2个独柱方墩变更为3个圆柱墩，墩径为220 cm，其中2-A墩位于陡坡上，且墩上、下均为既有乡道，需对墩柱进行防护，2#墩柱防护平面图如图1所示。

图1 2#墩柱防护平面图

3.1 原设计防护思路

坡面地势峻峭，以全-强风化变质砂岩为主，岩体破碎，节理裂隙发育，容易产生病害。原设计思路考虑坡脚增设护面墙封闭坡面。其防护断面图如图2所示。

图2 2#墩柱防护断面图

3.2 方案效果

方案实施约一年后，因暴雨连连，雨水渗透入坡面，导致坡面整体滑移，护面墙破裂，对墩柱有侧向推移的趋势，如图3和图4所示。

图3 防护面破坏现场照片(坡面开裂)

图4 防护面破坏现场照片(顶面开裂)

4 灾害发生原因分析

本文涉及的防护边坡路段，地形地貌主要为丘陵，间夹山间洼地。坡地覆盖层主要为残坡积粉质粘土，山间洼地可见冲积相黄色粉质粘土。基岩以灰色片麻岩、片岩及变质砂岩为主。边坡经过人工修整后，坡度56°，因连续降雨，坡积松散覆盖层及以下的全～强风化变质砂岩被水浸润后，土体自重和下滑力增大；强度明显降低、抗滑力减小，在暴雨动水压力下、坡面滑力增大、抗滑力和抗剪力减小，且坡顶存在的行车动载影响，从而导致边坡失稳[4]。

5 稳定性分析

本次采用理正岩土软件的边坡稳定分析模块进行模拟分析，模板为复杂土层边坡计算模板，稳定分析采用瑞典条分法计算，道路竖向荷载按50 kPa加载，极端工况按土质均达到含水饱和的极端状态进行计算[5]。模型如图5所示，采用的计算参数见表1：

图5 计算模型及模拟计算的滑动面示意图

表1 稳定性计算参数表

参数土质粉质黏土全风化变质砂岩强风化变质砂岩干容重/(kN/m3)181922湿容重/(kN/m3)1919．423．4粘聚力/kPa182030内摩擦角/°202530饱和粘聚力/kPa111319饱和内摩擦角/°121619．5

根据以上参数模拟进行计算得到安全系数值，如表2；模拟的滑动面如图5，与实际发生滑坡情况基本相吻合。

表2 原设计稳定性系数计算结果表

工况要求安全系数计算安全系数值结论天然工况1．2—1．31．102基本稳定状态极端工况1．1—1．20．576不稳定状态

6 处治方案

经现场探测，粉质黏土层厚0.5—2 m，往下为全风化变质砂岩及强风化变质砂岩，因坡面上下均为既有乡道，改建难度较大，不适合采用减缓坡度以及坡顶卸载方案，宜采用主动加固现有坡面的方法[6-7]。为减少滑坡体对墩柱及桩基的侧向推移，经过多方探讨，决定采用锚索格梁主动防护方案，避免采用被动防护时坡面传力影响桥梁墩柱。方案具体如下：清理滑动面；削坡减缓坡度后，在坡面设置间距3×3 m锚索格梁，锚索长度20 m，锚固段长10 m；并在坡顶设置截水沟，避免地表水的冲刷，方案示意如图6所示。

图6 滑坡处理方式示意图

同样采用表1中数据，对拟采取的处理方案进行稳定性计算，结果如表3，为稳定状态[4]。

表3 处治后稳定性系数计算结果表

工况要求安全系数计算安全系数值结论天然工况1．2—1．31．724稳定状态极端工况1．1—1．21．251稳定状态

7 结束语

本次治理结果令人满意，坡体稳定，无次生灾害发生。在山岭地区，为保证桥梁建筑结构安全，对陡坡坡面上或者跨线情况下的墩柱防护方式需因地制宜，如减缓坡度或者坡顶卸载成本较低、但对地形要求较高，周围其他影响因素少；坡脚挡护属被动防护，需考虑挡护的稳定性及坡面传力对桥梁结构后期的安全影响；主动加固处理范围小，受其他影响因素干扰少，提高了坡面自稳性，后期效果较为稳定。本文处理方式可供类似工程借鉴。

[1] 史红旗.浅析高速公路对经济发展的影响[J].科技与企业，2014(2)：11-12.

[2] 胡晓.新形势下高速公路建设筹融资的现实研究[J].财经界(学术版)，2016(15)：143-144.

[3] 张宁宁.交通部：2016全国高速总里程已突破13万[EB/OL].[2016-12-28].http://www.360che.com/news/161228/73297.html.

[4] 赵琳，秦柳江.红层路堑边坡滑坡成因分析及治理措施[J].现代交通技术，2012，9(5).

[5] 梁倩.台背高填路基作用下软弱夹层滑移对桥墩桩基础力学特性影响分析及其工程技术研究[D].西安：长安大学，2016.

[6] 周建明.桥梁或高架渡槽下相邻墩台间新建铁路路基的处理措施[J].铁道建筑技术，2016，(2)：79-83.

[7] 赵立.临近既有线框构桥工作坑开挖防护及降水方案设计[J].铁道建筑技术，2014，(增1)：70-76.

Protection analysis on bridge pier at complicated geology position

ZHAOLin

(The 5thEngineering Ltd. Of the 11thEngineering Bureau Of China Railway, Chongqing 400037,China)

Protection measures conducted for bridge piers at steep slope or under other loadings are seen as more important for constructors than ever, considering more and more highways are built in mountainous area with Chinese economy growing. This paper sets out to analyze protection method for those piers based on a practical construction——2# pier of dawei elevated road in Jiangluo highway.

mountainous area; slope;pier; protection

2017-02-17.

赵琳(1984-)，女，工程师，E-mail:19037852@qq.com.

2095-7386(2017)01-0101-03

10.3969/j.issn.2095-7386.2017.01.021

U 443

A