雅泸高速公路边坡防护与公路边坡治理在地震活动带取得成功

四川仲达工程材料有限公司 - 2012-04-11 - 公司动态

雅泸高速沿线多处地震活动断裂带,边坡防护与边坡治理尤其关键。(四川仲达工程材料有限公司www.sczd99.com,专业提供边坡防护网,主动网,被动网,环形网,石笼网,格宾网,生态袋,公路缆索护栏,围网,边坡工程,堤防工程)

交通运输部科技示范工程雅泸高速公路是一条修建在地震断裂带上的高速公路。它横穿10处地震断裂带,地震设防烈度从7度到9度,其地震参数在我国目前修建的高速公路中是最大的。由于沿线活动断裂带多,地形高差大和地质灾害严重,使其面临这高边坡防护、隧道、桥梁的抗震和泥石流灾害防治等技术难题。而如今这些技术难题,在科技力量面前已迎刃而解,并建立了一套适合于活动断裂区的高速公路修筑技术。

活动断裂带 藏在地下的威胁

雅泸高速公路路线地处我国著名的川滇南北构造体系北段和青藏川滇缅印尼歹字型构造体系中段的复合部位,同时属中国南北地震带中段,区域内挤压褶皱和活动断裂众多,是我国主要的造山带和地震带之一,其中多为活动断裂。对于高速公路来说,活动断裂非常难缠。它能不断改变岩体地应力条件,使岩体地应力大小和方向都变得非常复杂,并且不断加深加大节理发育程度,使岩体更为破碎和易于风化。活动断裂使岩体中储存越来越多的地震应变能,当边坡开挖后应变能释放,会加大边坡变形和不稳定性。特别是几条活动断层作用相互叠加,地应力将更为复杂。因此,在活动断层地区,地震力作用十分明显,地质灾害频繁且规模大,边坡和地基稳定性差,常对高速公路道路、桥梁和隧道施工,以及后期运营管理造成严重危害。

为此,建设指挥部立项研究雅泸高速公路活动断裂影响下,高边坡高速公路修筑技术,并通过对沿线拟建高边坡、隧道、桥梁的抗震及减震技术的研究和应用,以及对泥石流等地质灾害防治技术的研究和应用,达到对雅泸高速公路优化设计、缩短工期、保障安全、减灾防灾、节约建设资金的目的。

模拟实验找出边坡失稳原因

在高烈度地震下,边坡失稳导致崩塌滑坡是高速公路的主要破坏形式。项目组在研究过程中以“5.12”汶川地震诱发崩塌、滑坡产生的影响因素、失稳机制、稳定性评价分析指标做为本项目研究的重要参考,展开大规模地震动力条件下反倾边坡物理模拟试验,提出反倾花岗岩边坡地震动作用下的失稳破坏模式。在找到边坡的失稳模式后,项目进而提出了强震背景条件下公路边坡稳定影响因素分析方法、断裂活动地区公路边坡动力稳定性分析方法及边坡稳定性评价及病害预测方法。

这些成果在雅泸路沿线边坡治理依托工程中得到了应用,尤其在昔格达滑坡、全风化花岗岩滑坡、强风化花岗岩边坡及冰水堆积物等具有典型代表性边坡进行分析。上述依托工程的实践证明,研究成果应用到活动断裂区泥石流评价与治理项目中是有效可行的。

创新桥隧设计 保护薄弱部位

桥隧是高速公路安全控制的重点,同样也是高速公路地震中最易受损的部分。为此,项目组采用模型试验、数值分析、理论分析及现场震后调研等多种研究手段相结合,对高烈度地震区隧道洞口、洞身地震响应特性进行分析,初步形成了隧道抗减震设计方法。通过对隧道洞口段、双线隧道错距、隧道连拱间距不同空间特性分析,项目明确了隧道地震动力响应情况的差异性,指出了隧道结构的薄弱部位,并提出跨越活动断层的衬砌结构方案。

为了提高桥梁的抗震安全系数,项目组初步确定在不同地震烈度下不同桥墩高度的适用范围。

提出了《高烈度地震区中小跨径简支体系桥梁抗震设计原则》和双柱墩、独柱墩的抗震设计方法。,项目在在墩柱配筋的细节上,采用封闭箍筋;同时桩基采用抗震性能更好的螺旋箍筋。墩柱、桩基的关键部位进行加密设置。采用T形盖梁,在不增加盖梁工程数量的情况下,增加了主梁搁置长度,平均增加15厘米到20厘米。

项目组还进行简支体系桥梁的减隔震措施研究,主要是铅芯橡胶支座、阻尼器等应用研究,解决铅芯隔震支座与与预制梁体的连接问题。在进行简支梁桥的防落梁设计时,项目组将支座、支承长度、纵向防落装置作为一个完整的系统考虑。部分桥梁的纵向防落装置采用课题组研发的防落缓冲链。在典型工点,采用研发的铅芯隔震支座及小吨位粘滞阻尼器。

查明泥石流分布 优化设计避开险区

泥石流通常会伴随暴雨和地震而生,其对高速公路的损害是毁灭性的。为此项目组首次提出了高速公路基础设施遭受泥石流灾害的工程易损性概念及其评价方法,使易损性评价可直接服务于工程设计,补充与完善了易损性评价体系。

实际工程中,项目开展了沟道现场调查与测试,查明了雅泸路沿线19条泥石流的分布、发育及其活动特征;并考虑了“5.12”汶川地震对泥石流沟道发育与活动的影响,开展了震后雅泸路全线泥石流沟的演化发展趋势预测。围绕泥石流研究及设计需要,项目组提出了泥石流地形特征参数调查与泥石流泥痕深度、容重、运动糙率计算的新方法,量化了泥石流流速横向分布,发展了泥石流排导槽、拦砂坝的优化设计方法,形成了从地形勘察、特征参数获取到设计优化的成套泥石流灾害防治技术。

在项目研究过程中,为使研究成果与工程实践紧密结合,项目组抓住科研为生产服务这条主线,将研究成果及时应用到工程实践中。项目形成的线域工程泥石流的危险区划方法、基础设施遭受泥石流灾害的工程易损性评价方法及地震致滑泥石流危险性区划方法为主的泥石流综合评估方法、防治工程结构优化设计方法以及基于暴雨量监测的泥石流预警方案等成果在雅泸路沿线泥石流治理依托工程中得到了应用;形成的基于主动防御理念的活动断裂区泥石流致灾过程控制模式与防治工程优化方法在四川汶川地震灾区泥石流治理依托工程中得到了应用,同时通过以上工程应用又对科研成果进行了验证、补充和完善,使成果更具代表性。(张韶军 刘俊)