CN113863125A - 一种用于易滑移边坡的坡上桥梁支撑结构及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及专门适用于特殊场合或功能的桥技术领域，公开了一种用于易滑移边坡的坡上桥梁支撑结构及其施工方法，桥梁的走向平行于原边坡的走向设置；支撑结构包括设置在原边坡上的基台、锚固在基台上的桥柱、设置在桥柱顶端的垫石上的桥梁支座、以及握裹在桥柱外的填土边坡；基台为边沿设置有支挡建筑物的加筋土平台；桥柱为高墩柱，桥梁同一横截面上的各桥柱通过系梁相互连接，且至少有一个系梁埋设在填土边坡中；桥梁支座为抗震支座；填土边坡为无反坡的加筋土边坡。本发明中，基台为桥柱提供了不易滑移及沉降的基础；填土边坡对基台进行了保护，确保降水快速排出，并对桥柱进行了握裹，抑制其倾斜。

Description

一种用于易滑移边坡的坡上桥梁支撑结构及其施工方法

技术领域

本发明涉及专门适用于特殊场合或功能的桥技术领域，特别是涉及一种用于易滑移边坡的坡上桥梁支撑结构及其施工方法。

背景技术

桥梁修建过程中，桥柱的稳定是至关重要的，其不能水平位移，不能发生倾斜，也不能发生沉降。

桥梁是修在地基上的，地基稳定则桥梁的修建便容易得多，地基不稳定，也即软弱地基，则桥梁在修建前必须对地基预先进行处理，提高其稳定性。软弱地基最大的特征是土质松散、含水量高、承载力差，表现为易发生沉降及滑移，而如果这种地基位于边坡上，则沉降与滑移会更加严重，对修建桥梁提出了更大的挑战。

位于边坡上的软弱地基，典型的案例为盘山公路道桥以及沿山脚/河谷修建的路桥。我国南方地区存在大量这种施工场景，东南地区的丘陵以及西南地区的山地莫不如是。最典型的案例为成昆铁路，由于地基极度恶劣，其修建难度举世瞩目，修建过程中以至于运行过程中均事故频发，施工及维护人员频繁牺牲。目前的各种地基稳定手段，如换填垫层法、强夯法、砂石桩法、振冲法、水泥土搅拌法、高压喷射注浆法、预压法、夯实水泥土桩法、水泥粉煤灰碎石桩法、石灰桩法、灰土挤密桩法和土挤密桩法、柱锤冲扩桩法等，在这一工程上均有应用，但不能根治，至今成昆铁路依然事故频发。

本申请中的施工场景，即属于这种位于边坡上的软弱地基。其位于广州市花都区赤坭镇鲤塘村境内的十八岭山脚，表土主要为松散的第四系人工填土层，平均年降雨量达1753.9mm，该地区年径流量、纳潮量、水土流失量均大，年均径流量为1742亿立方米，约占珠江年径流总量43%，年均进潮量约2843亿立方米，占珠江进潮总量的75%；年均输沙量约为3389万吨，占珠江输沙总量的47.7%。地基沉降及滑移均十分严重。

除了地基造成的影响，桥梁本身还需要克服车辆拐弯时的横向推力。例如，河谷的边坡上修建的桥梁，由于需要沿着河谷走向修建，便需要修成曲线梁桥，本申请中的桥梁便是如此，其为热电厂的物料桥，为需长期大量通行重载车辆的曲线梁桥，这种桥上存在大量拐弯，重载车辆在拐弯时，对桥梁造成严重的横向推力，长此以往，会造成“落梁”或带歪桥柱。山洪也会对桥柱带来不小的冲击，造成桥柱歪斜。

高墩柱，一般指的是比基面高16米以上的桥柱。

发明内容

本发明提供一种用于易滑移边坡的坡上桥梁支撑结构及其施工方法。

解决的技术问题是：在位于边坡上的软弱地基上修建桥梁时，地基易沉降和滑移，造成桥梁损坏乃至于无法修建，还易发生落梁等事故。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种用于易滑移边坡的坡上桥梁支撑结构，所述桥梁的走向平行于原边坡的走向设置；所述支撑结构包括设置在原边坡上的基台、锚固在基台上的桥柱、设置在桥柱顶端的垫石上的桥梁支座、以及握裹在桥柱外的填土边坡；

所述基台为边沿设置有支挡建筑物的加筋土平台，所述加筋土平台的上表面与支挡建筑物上边沿平齐；

所述桥柱为高墩柱，桥梁同一横截面上的各桥柱通过系梁相互连接，且至少有一个系梁埋设在填土边坡中；

所述桥梁支座为抗震支座；

所述填土边坡为无反坡的加筋土边坡，填土边坡与原边坡的放坡方向一致。

进一步，所述支挡建筑物为沿原边坡走向设置在原边坡底部的挡土墙，所述加筋土平台设置在原边坡与挡土墙之间。

进一步，所述填土边坡的完成面靠近桥梁的桥面一侧边沿设置，桥梁同一横截面上的各桥柱通过多个沿竖直方向间隔设置的系梁相互连接、且埋设在填土边坡中的系梁不少于两个。

进一步，所述桥柱中，顺桥向及横桥向上均包含有制动墩，所述桥柱顶部还设置有用于限制桥面沿横桥向移动的横向限位挡块。

进一步，所述桥柱下端通过埋设在基台内的灌注桩锚固在基台上，所述桥梁支座为球钢支座。

进一步，所述桥柱位于填土边坡内的部分的周围从内到外依次包裹有起缓冲作用的内填充层、阻挡土石方冲击桥柱的防歪套筒、起缓冲作用的外填充层、以及用于稳固桥柱外围土石方的柱周稳土筋；所述内填充层及外填充层均由固体颗粒物堆积而成，所述柱周稳土筋埋设在土石方内。

进一步，所述填土边坡内埋设有回填土排水层，所述回填土排水层包括一个倾斜分段、一个竖直分段和多个水平分段，所述倾斜分段平行于填土边坡的斜坡面设置，所述竖直分段与倾斜分段底部连通并竖直向下延伸，所述水平分段自倾斜分段或竖直分段起向外延伸出填土边坡、并在竖直方向上间隔设置；所述回填土排水层为透水的多孔材料，所述坡底挡土墙带有供土石方内的水流出的孔隙；填土边坡的坡顶线位置设置有用于防止坡顶平盘的水流下的截水沟，填土边坡每级的坡脚线位置分别设置有用于排掉该级的降水的排水沟。

进一步，原边坡的坡率陡于1：5的部位的表面开挖有用于确保原边坡与回填的土石方结合紧密的台阶状结构；所述填土边坡分级放坡；所述支挡建筑物为桩板式挡土墙或仰斜式挡土墙，所述填土边坡还包括用于加固易水土流失的坡顶平盘边沿的附加挡土墙，以及用于加固较高的边坡的旋挖桩和框架锚杆。

进一步，所述填土边坡的坡顶平盘上铺设有用于防止降水渗入的坡顶防渗层；所述填土边坡的斜坡面上包裹有用于防止水土流失的坡面保护层，所述坡面保护层为土工袋反包绿化防护层。

一种桥梁支撑结构施工方法，用于修建上述的一种用于易滑移边坡的坡上桥梁支撑结构，并包括以下步骤：

步骤一：在原边坡的底部修建支挡建筑物；

步骤二：在原边坡上填土石方并压实，形成与支挡建筑物顶部平齐的基台；

步骤三：在基台上施工包括桥柱在内的桥梁下部结构；

步骤四：在基台上填土石方并压实，形成无反坡的填土边坡。

本发明一种用于易滑移边坡的坡上桥梁支撑结构及其施工方法与现有技术相比，具有如下有益效果：

本发明中，通过在支挡建筑物与原边坡之间回填加筋土形成基台，基台水平滑移被支挡建筑物挡住，而沉降被加筋土挡住，为桥柱提供了不易滑移及沉降的基础；

本发明中，桥柱为由多个系梁连为一体的高墩柱，且桥柱与系梁被握裹在填土边坡中，对桥柱进一步起到了稳固作用，进一步避免桥柱沉降及滑移；并能抵抗重载车辆拐弯时造成的横向推力以及山洪的冲击力；

本发明中，桥柱顺桥向及横桥向上均包含有制动墩，桥柱顶部还设置有用于限制桥面沿横桥向移动的横向限位挡块，进一步克服了山洪及重载车辆拐弯的影响，避免桥柱倾斜及落梁；

本发明中，桥梁支座为球钢支座，桥面上的振动及横向力不会影响到桥柱，桥柱上的振动及横向力不会影响到桥面，从而避免长时间运行过程中振动及横向力的危害发生积累，延长桥梁使用寿命；

本发明中，通过在基台上进一步回填加筋土形成形状相较于原边坡更利于排水（自坡顶到坡底高度单调不增，不存在原边坡那样让水滞留的地方）的填土边坡，对基台进行了保护，确保降水沿边坡快速排出，不会渗入基台而导致基台承载力下降；

本发明中，通过加筋土、附加挡土墙、以及旋挖桩和框架锚杆，进一步确保填土边坡施工完成后不发生滑移，通过设置内填充层、防歪套筒、外填充层、以及柱周稳土筋，确保填土边坡的滑移（主要是在土石方回填过程中）不会带歪桥柱；

本发明中，通过设置坡顶防渗层以及截水沟，阻止上部的降水渗入填土边坡，通过设置回填土排水层，将渗入填土边坡的水快速排出，避免其渗入基台，通过设置排水沟，进一步确保降水沿边坡快速排出，通过坡面保护层，避免降水冲刷掉填土边坡表层土壤；以上各手段结合，确保填土边坡在强降水下有效排水，避免降水渗入基台导致基台承载力下降。

附图说明

图1是桥梁的整体结构俯视图；本实施例中，桥梁很长，图2-4是不同位置的边坡；

图2是桥柱与其余部分的位置关系示意图；图中原边坡位置以虚线指明，现实中这里紧密结合不存在界面；

图3为填土边坡的结构示意图一；

图4为填土边坡的结构示意图二；图中坡顶平盘边沿设置有附加挡土墙，原边坡开挖为阶梯状；

图5是桥柱周围的保护层的结构示意图；

图6是桥柱的连接结构示意图；

其中，1-基台，11-支挡建筑物，2-桥柱，21-内填充层，22-防歪套筒，23-外填充层，24-柱周稳土筋，25-桥梁支座，26-系梁，31-填土边坡，32-回填土排水层，33-坡顶防渗层，34-排水沟，35-截水沟，4-原边坡。

具体实施方式

如图2-3所示，一种用于易滑移边坡的坡上桥梁支撑结构，桥梁的走向平行于原边坡4的走向设置；支撑结构包括设置在原边坡4上的基台1、锚固在基台1上的桥柱2、设置在桥柱2顶端的垫石上的桥梁支座25、以及握裹在桥柱2外的填土边坡31；

基台1为边沿设置有支挡建筑物11的加筋土平台，加筋土平台的上表面与支挡建筑物11上边沿平齐；直接把桥柱2装在原边坡4上是不可取的，原边坡4上的土质不稳，并且容易滑移。

桥柱2为高墩柱，桥梁同一横截面上的各桥柱2通过系梁26相互连接，且至少有一个系梁26埋设在填土边坡31中；实际使用中我们发现，这种结构被加筋土握裹后将会变得十分稳固，山洪以及重载车辆拐弯的冲击完全无法带歪桥柱2。

桥梁支座25为抗震支座，以避免桥面的冲击传到桥柱2，或者反过来。

填土边坡31为无反坡的加筋土边坡，也即不能像图2那样有容易窝水的反坡，使水能够顺利留下。

填土边坡31与原边坡4的放坡方向一致，也即原边坡4总体上朝向哪边，填土边坡31总体上也要朝向哪边。

支挡建筑物11为沿原边坡4走向设置在原边坡4底部的挡土墙，加筋土平台设置在原边坡4与挡土墙之间。

如图6所示，填土边坡31的完成面靠近桥梁的桥面一侧边沿设置，桥梁同一横截面上的各桥柱2通过多个沿竖直方向间隔设置的系梁26相互连接、且埋设在填土边坡31中的系梁26不少于两个。这样确保对桥柱2的握裹足够坚实。

桥柱2中，顺桥向及横桥向上均包含有制动墩，制动墩能够抵抗水平方向上的力。桥柱2顶部还设置有用于限制桥面沿横桥向移动的横向限位挡块，以进一步避免落梁。

桥柱2下端通过埋设在基台1内的灌注桩锚固在基台1上，桥梁支座25为球钢支座，球钢支座是效果很好的抗震支座。

如图3-4所示，填土边坡31内埋设有回填土排水层32，回填土排水层32包括个倾斜分段、一个竖直分段和多个水平分段，倾斜分段平行于填土边坡31的斜坡面设置，竖直分段与倾斜分段底部连通并竖直向下延伸，水平分段自倾斜分段或竖直分段起向外延伸出填土边坡31、并在竖直方向上间隔设置；回填土排水层32为透水的多孔材料，本实施例中采用50厘米厚的级配碎石层作为回填土排水层32，注意，这里的三种分段，本身由于要承受上方的土石方的压力，其选用的碎石的粒径要根据所处位置进行调整，以确保其不易被压坏。坡底挡土墙带有供土石方内的水流出的孔隙；填土边坡31的坡顶线位置设置有用于防止坡顶平盘的水流下的截水沟35，填土边坡31每级的坡脚线位置分别设置有用于排掉该级的降水的排水沟34。

注意，回填土排水层32低于坡底挡土墙的水平分段沿坡底挡土墙上的孔隙伸出。

原边坡4上回填的土石方为加筋土，也即内部分层铺设有张紧的土工格栅的土。坡底挡土墙为桩板式挡土墙、加筋土挡土墙或仰斜式挡土墙，填土边坡31还包括用于加固易水土流失的坡顶平盘边沿的附加挡土墙，以及用于加固较高的边坡的旋挖桩和框架锚杆。也就是说，实际施工中，根据边坡位置的实际状况选择加固方式。本实施例中的边坡分为19段，各段的加固状况根据坡率、坡高、土质等因素而设计，这里不再赘述。

填土边坡31的坡顶平盘上铺设有用于防止降水渗入的坡顶防渗层33；填土边坡31的斜坡面上包裹有用于防止水土流失的坡面保护层，本实施例中坡顶防渗层33为50厘米厚的黏土层，坡面保护层为土工袋反包绿化防护层，也就是说先用土工袋对斜坡面进行反包，然后在土工袋上种草，当然也可以换用空心砖绿化防护层，也就是说先在斜坡面上铺空心砖，然后种草。

如图5所示，桥柱2位于填土边坡31内的部分的周围从内到外依次包裹有起缓冲作用的内填充层21、阻挡土石方冲击桥柱2的防歪套筒22、起缓冲作用的外填充层23、以及用于稳固桥柱2外围土石方的柱周稳土筋24；内填充层21及外填充层23均由固体颗粒物堆积而成，柱周稳土筋24埋设在土石方内。这里的柱周稳土筋24呈井字形分布，具体可以选用多层张紧的土工格栅。

回填过程中不可避免的桥柱2会受到回填的土石方的冲击，因此为了避免在回填过程中桥柱2被冲歪，就必须设置这种缓冲结构。除了在回填过程中起到缓冲作用之外，在修建完成后如果填土边坡31出现轻微滑移的话，这种缓冲结构也能避免滑移影响到桥柱2。本实施例中，内填充层21的固体颗粒物为球状的陶粒，而外填充层23的固体颗粒物为碎石。内填充层21直接与桥柱2接触，且处于一个约束空间中，因此要填充缓冲效果更好的球状陶粒。

一种桥梁支撑结构施工方法，用于修建上述的一种用于易滑移边坡的坡上桥梁支撑结构，包括以下步骤：

步骤一：在原边坡4的底部修建坡底挡土墙；

步骤二：在原边坡4上填土石方并压实，形成与坡底挡土墙顶部平齐的基台1；回填施工前需先清除地表植被、建筑与生活垃圾和软塑一流塑状软土；

步骤三：在基台1上施工包括桥柱2、系梁26、垫石及桥梁支座25在内的桥梁下部结构；

步骤四：在基台1上填土石方并压实，形成无反坡的填土边坡31，填土边坡31与原边坡4的放坡方向一致；

步骤五：施工桥梁上部结构及桥面。

本实施例中，桥梁是沿着山脚修建的曲线梁桥，成品结构如图1-2所示。

如图4所示，步骤二中，在原边坡4的坡率陡于1：5的部位，先将原边坡4挖成台阶状再填土石方。这样做是为了让回填的土石方与原边坡4结合更紧密。本实施例中，台阶宽度不小于2m,高度不小于0.5m。

若桥梁中包含低于填土边坡31完成面的构件，则在基台1上填土石方并压实，作为低于填土边坡31完成面的构件的施工平台。本实施例中，很多系梁26低于填土边坡31完成面，因此在填土边坡31回填时，先回填到稍低于系梁26的高度，施工完系梁26后再回填剩余的土石方。

本实施例中，填土边坡31很高，斜坡面靠近桥面底部一侧边沿，这样包括桥面在内的很多构件都能依靠填土边坡31作为施工平台。建成后的维护修理工作也好靠这个作为施工平台。

步骤四中，土石方阶梯式分层回填并压实，以方便在边坡上完成回填压实工作。

如图3所示，步骤四中，填土边坡31分级放坡。本实施例中，对于分级放坡的区域，坡率是自上而下逐级减小的，而部分区域，由于坡高较小，不需要分级放坡。

以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种用于易滑移边坡的坡上桥梁支撑结构，所述桥梁的走向平行于原边坡（4）的走向设置；其特征在于：所述支撑结构包括设置在原边坡（4）上的基台（1）、锚固在基台（1）上的桥柱（2）、设置在桥柱（2）顶端的垫石上的桥梁支座（25）、以及握裹在桥柱（2）外的填土边坡（31）；

所述基台（1）为边沿设置有支挡建筑物（11）的加筋土平台，所述加筋土平台的上表面与支挡建筑物（11）上边沿平齐；

所述桥柱（2）为高墩柱，桥梁同一横截面上的各桥柱（2）通过系梁（26）相互连接，且至少有一个系梁（26）埋设在填土边坡（31）中；

所述桥梁支座（25）为抗震支座；

所述填土边坡（31）为无反坡的加筋土边坡，填土边坡（31）与原边坡（4）的放坡方向一致。

2.根据权利要求1所述的一种用于易滑移边坡的坡上桥梁支撑结构，其特征在于：所述支挡建筑物（11）为沿原边坡（4）走向设置在原边坡（4）底部的挡土墙，所述加筋土平台设置在原边坡（4）与挡土墙之间。

3.根据权利要求1所述的一种用于易滑移边坡的坡上桥梁支撑结构，其特征在于：所述填土边坡（31）的完成面靠近桥梁的桥面一侧边沿设置，桥梁同一横截面上的各桥柱（2）通过多个沿竖直方向间隔设置的系梁（26）相互连接、且埋设在填土边坡（31）中的系梁（26）不少于两个。

4.根据权利要求1所述的一种用于易滑移边坡的坡上桥梁支撑结构，其特征在于：所述桥柱（2）中，顺桥向及横桥向上均包含有制动墩，所述桥柱（2）顶部还设置有用于限制桥面沿横桥向移动的横向限位挡块。

5.根据权利要求1所述的一种用于易滑移边坡的坡上桥梁支撑结构，其特征在于：所述桥柱（2）下端通过埋设在基台（1）内的灌注桩锚固在基台（1）上，所述桥梁支座（25）为球钢支座。

6.根据权利要求1所述的一种用于易滑移边坡的坡上桥梁支撑结构，其特征在于：所述桥柱（2）位于填土边坡（31）内的部分的周围从内到外依次包裹有起缓冲作用的内填充层（21）、阻挡土石方冲击桥柱（2）的防歪套筒（22）、起缓冲作用的外填充层（23）、以及用于稳固桥柱（2）外围土石方的柱周稳土筋（24）；所述内填充层（21）及外填充层（23）均由固体颗粒物堆积而成，所述柱周稳土筋（24）埋设在土石方内。

7.根据权利要求1所述的一种用于易滑移边坡的坡上桥梁支撑结构，其特征在于：所述填土边坡（31）内埋设有回填土排水层（32），所述回填土排水层（32）包括一个倾斜分段、一个竖直分段和多个水平分段，所述倾斜分段平行于填土边坡（31）的斜坡面设置，所述竖直分段与倾斜分段底部连通并竖直向下延伸，所述水平分段自倾斜分段或竖直分段起向外延伸出填土边坡（31）、并在竖直方向上间隔设置；所述回填土排水层（32）为透水的多孔材料，所述坡底挡土墙带有供土石方内的水流出的孔隙；填土边坡（31）的坡顶线位置设置有用于防止坡顶平盘的水流下的截水沟（35），填土边坡（31）每级的坡脚线位置分别设置有用于排掉该级的降水的排水沟（34）。

8.根据权利要求1所述的一种用于易滑移边坡的坡上桥梁支撑结构，其特征在于：原边坡（4）的坡率陡于1：5的部位的表面开挖有用于确保原边坡（4）与回填的土石方结合紧密的台阶状结构；所述填土边坡（31）分级放坡；所述支挡建筑物（11）为桩板式挡土墙或仰斜式挡土墙，所述填土边坡（31）还包括用于加固易水土流失的坡顶平盘边沿的附加挡土墙，以及用于加固较高的边坡的旋挖桩和框架锚杆。

9.根据权利要求1所述的一种用于易滑移边坡的坡上桥梁支撑结构，其特征在于：所述填土边坡（31）的坡顶平盘上铺设有用于防止降水渗入的坡顶防渗层（33）；所述填土边坡（31）的斜坡面上包裹有用于防止水土流失的坡面保护层，所述坡面保护层为土工袋反包绿化防护层。

10.一种桥梁支撑结构施工方法，其特征在于：用于修建如权利要求1-9任一项所述的一种用于易滑移边坡的坡上桥梁支撑结构，并包括以下步骤：

步骤一：在原边坡（4）的底部修建支挡建筑物（11）；

步骤二：在原边坡（4）上填土石方并压实，形成与支挡建筑物（11）顶部平齐的基台（1）；

步骤三：在基台（1）上施工包括桥柱（2）在内的桥梁下部结构；

步骤四：在基台（1）上填土石方并压实，形成无反坡的填土边坡（31）。

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