橋梁墩臺邊坡的病害成因及防治
發布時間：2010-01-14 共1頁
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，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，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類： 快把公路監理工程師站點加入收藏夾吧！
（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，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，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、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。
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，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，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類： 快把公路監理工程師站點加入收藏夾吧！
（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，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，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、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。
