2023-07-17 1783 0
?近日，四川達(dá)州和重慶萬州分別發(fā)生恩廣高速達(dá)萬段6號大橋和駟步河鐵路橋倒塌，本文結(jié)合規(guī)范和工程經(jīng)驗(yàn)，嘗試分析可能的事故原因，為工程運(yùn)維和新建工程提供參考。
一、恩廣高速達(dá)萬段6號大橋
1.1事故概況
2023年7月6日凌晨，G5012恩廣高速達(dá)萬段萬州至達(dá)州方向6號大橋周邊山體巖石突發(fā)崩塌，巨石沖毀橋梁墩柱，致部分橋面坍塌。事故造成2車受損后自燃，3人受傷，無人員傷亡。
事故橋梁位于G5012恩廣高速達(dá)萬段萬州至達(dá)州方向K230+679處，于2012年12月18日建成通車，詳細(xì)橋位情況如圖所示。橋梁上部結(jié)構(gòu)為斜交的雙幅裝配式簡支T梁，下部結(jié)構(gòu)為柱式墩，其中1#橋墩高度約為35m，跨徑布置為3×40m，如圖2所示。
根據(jù)現(xiàn)場圖片及視頻資料顯示，事故段具有以下特征：（1）1#橋墩墩頂設(shè)有蓋梁，墩身位置沒有設(shè)置中間橫系梁，可能導(dǎo)致橋墩穩(wěn)定性較弱。（2）1#橋墩布置在山谷底部。該布置有利于橋梁標(biāo)準(zhǔn)跨徑的應(yīng)用，同時也有充足的橋墩施工空間，方便施工設(shè)計(jì)。然而，谷底靠近陡峭坡岸處易受危巖落石影響，橋墩應(yīng)避免類似選址。
圖1事故橋橋位示意圖
圖2事故橋立面圖
1.2 事故橋破壞情況
根據(jù)事故現(xiàn)場破壞情況，東側(cè)1#橋墩倒塌，1號、2號梁體墜落，現(xiàn)場殘骸情況如圖3所示，坍塌段橋梁主要部件破壞情況為：
1）下部結(jié)構(gòu)破壞情況：外側(cè)橋墩斷裂為2段，斷裂面觀察到明顯沖切破壞痕跡，墩頂與蓋梁脫離，除斷裂位置外橋墩主體基本完好；內(nèi)側(cè)橋墩，墩頂與蓋梁脫離，向西側(cè)傾倒，且墩身部分混凝土破碎。
2）上部結(jié)構(gòu)破壞情況：1號梁梁體掉落至南側(cè)巖面，并沿山體走向斷裂為多段；2號梁梁體向西側(cè)掉落至谷底。
圖3事故橋殘骸現(xiàn)場
根據(jù)現(xiàn)場殘骸情況，外側(cè)橋墩斷面平整，呈現(xiàn)出撞擊下的沖切破壞特點(diǎn)，類似破壞形態(tài)可見2020年海張高速車撞橋事故，橋墩在一輛大型設(shè)備運(yùn)輸車輛撞擊下導(dǎo)致橋墩斷裂，如圖4所示。據(jù)此推斷，本次事故為當(dāng)?shù)亟诖罅拷涤?，引起南?cè)沿河堤岸落石松動坍塌，坍塌的落石沖擊1#外側(cè)橋墩導(dǎo)致橋墩斷裂，推倒內(nèi)側(cè)橋墩，進(jìn)而引發(fā)的橋梁整體坍塌，如圖5所示。
圖4沖切破壞面示意圖
圖5事故橋倒塌位置示意圖
根據(jù)上述分析，破壞過程還原如圖6所示。
圖6事故橋倒塌位置示意圖
1.3 落石撞擊導(dǎo)致橋墩沖切破壞
1）高速撞擊導(dǎo)致沖切破壞：由事故現(xiàn)場圖片可見，外側(cè)墩柱破壞斷面平整，呈現(xiàn)沖剪破壞特點(diǎn)。而在靜力作用下，沖剪破壞發(fā)生在剪跨比很小的構(gòu)件中，細(xì)長的墩柱更容易發(fā)生彎曲破壞。如圖7所示，從而可以初步判斷，墩柱是在落石的高速沖擊下發(fā)生了剪切破壞。
圖7 長短柱破壞形態(tài)示意
2）柔性柱式高橋墩應(yīng)設(shè)置系梁：根據(jù)《公路橋梁抗震細(xì)則》，對于地震烈度8度區(qū)，高度大于7m的柱式橋墩和排架墩應(yīng)設(shè)置橫系梁。根據(jù)相關(guān)工程經(jīng)驗(yàn)，在柱式墩設(shè)計(jì)時，墩高在7~20m時，宜設(shè)置一道樁頂間橫系梁；墩高21~ 30m時設(shè)置一道柱間系梁；墩高31~40m時設(shè)置兩道柱間系梁。事故橋墩墩高約為35m，兩根墩柱之間沒有設(shè)置橫系梁。是否設(shè)置系梁與本次倒塌事故沒有直接關(guān)系，僅作為設(shè)計(jì)需要注意的地方提出。
1.4 落石防范措施
1）橋位選擇應(yīng)盡量避免危險落石地段。
不能繞避時，應(yīng)綜合比選危巖落石對隧道、路基、橋梁等工程的影響，選擇受影響最小的線路方案。
2）危巖落石路段應(yīng)做好落石防治。
危巖落石防治技術(shù)措施可分為兩大類別：主動防護(hù)技術(shù)體系和被動防護(hù)技術(shù)體系。Ⅰ主動防護(hù)技術(shù)的防治理念在于增強(qiáng)危巖體的穩(wěn)定性，阻止其發(fā)生崩落，而不至于致災(zāi)。常用的方法有：支撐、錨固、填充、嵌補(bǔ)、排水等；Ⅱ被動防護(hù)系統(tǒng)的防治理念在于假設(shè)危巖發(fā)生崩落，但通過阻止落石到達(dá)威脅對象范圍而提供防護(hù)功能。常用的方法有：設(shè)置攔石墻、攔石網(wǎng)等。
3）某落石區(qū)域橋位選擇案例如下：
某特大橋橋位范圍內(nèi)共存在4處危巖體，其中1、2號危巖體對本工程影響較小，3、4號危巖體距離橋位較近，施工及運(yùn)營期存在較大安全隱患。如圖8所示。
圖8橋梁選址受危巖影響示意圖
3號危巖體為地災(zāi)主要控制區(qū)域，在魚塘位置危巖體距離線位較近，存在安全隱患，為確保安全，施工圖階段將線位向東側(cè)微調(diào)。據(jù)3#危巖體的落石軌跡模擬繪圖，大橋向東移位8m，降低落石對橋梁的災(zāi)害影響，如圖9所示。
圖9 橋梁選址因危巖移位示意圖
調(diào)整后距離最危險危巖體約15m以上右線適當(dāng)調(diào)整線形，圓曲線半徑由原初步設(shè)計(jì)的900m變?yōu)?00m。道路選線與橋位確定遵循地質(zhì)選線基本原則，適當(dāng)降低了道路局部平曲線線型指標(biāo)，遠(yuǎn)離了危巖體，確保橋梁安全。
二、重慶萬州駟步河鐵路橋
2.1 事故概況
2023年7月4日上午，萬涼鐵路魚背山站至羅田站間駟步河鐵路橋部分橋墩倒塌，引起鐵路橋梁部分垮塌，如圖10所示。目前，途經(jīng)該區(qū)段的列車已被安排迂回、折返或停運(yùn)，橋梁坍塌未造成人員傷亡。
圖10萬州駟步河鐵路橋倒塌前后現(xiàn)場
駟步河鐵路橋?yàn)閱尉€橋，位于萬涼鐵路魚背山站至羅田站間。根據(jù)相關(guān)資料，全橋長375.45m，橋跨組合為3×24+1×32+60+108+60+1×32m，共8孔，橋底部寬約60米，主橋墩高105.3米，橋高113m。事故段由三跨連續(xù)梁的主橋部分及4跨簡支預(yù)制T梁橋引橋部分組成，詳細(xì)橋位及橋梁信息如圖圖11所示。
圖11 萬州駟步河鐵路橋橋跨示意圖
2.2 事故橋破壞情況
事故發(fā)生時，宜昌方向部分山體發(fā)生明顯滑坡痕跡。推測可能是滑坡土體推倒4# ~ 7#號橋墩，使引橋段完全坍塌，倒塌后現(xiàn)場可見散落的部分梁體與橋墩殘骸，鐵路軌道懸置半空；4#橋墩倒塌后，主橋3跨連續(xù)梁未發(fā)生坍塌，邊跨懸空，如圖12所示。進(jìn)一步的原因分析，需要搜集倒塌橋墩處清晰的照片和破壞痕跡。
圖12橋梁倒塌示意圖
2.2 事故橋破壞情況
事故發(fā)生時，宜昌方向部分山體發(fā)生明顯滑坡痕跡，如圖13所示。推測可能是滑坡土體推倒4# ~ 7#號橋墩，使引橋段完全坍塌，倒塌后現(xiàn)場可見散落的部分梁體與橋墩殘骸，鐵路軌道懸置半空；4#橋墩倒塌后，主橋3跨連續(xù)梁未發(fā)生坍塌，邊跨懸空，如圖14所示。進(jìn)一步的原因分析，需要搜集倒塌橋墩處清晰的照片和破壞痕跡。
圖13 倒塌現(xiàn)場滑坡痕跡
圖14橋梁倒塌示意圖
根據(jù)官方公布的當(dāng)?shù)貧庀筚Y料，重慶市萬州區(qū)持續(xù)多日降雨，該橋梁位置遭遇暴雨襲擊，駟步橋周邊多個鄉(xiāng)鎮(zhèn)降雨量極大，附近的氣象站所測得的最大降雨量為261.2毫米，超過了歷史值。連續(xù)降雨導(dǎo)致山體滑坡可能是此次事故的主要原因。
2.3 滑坡防治
為防范滑坡對工程結(jié)構(gòu)的不利影響，搜集整理了滑坡防治的相關(guān)規(guī)范條文和工程措施。
1）橋位應(yīng)避開滑坡區(qū)域。根據(jù)《公路工程地質(zhì)勘察規(guī)范》路線應(yīng)避開規(guī)模大、性質(zhì)復(fù)雜、穩(wěn)定性差、處治困難的滑坡及滑坡群地段；當(dāng)滑坡的規(guī)模較小，整治方案技術(shù)可行、經(jīng)濟(jì)合理時，路線應(yīng)選擇在有利于滑坡穩(wěn)定的安全部位通過；路線通過滑坡地段時，不得開挖坡腳，且不應(yīng)在滑坡體的上方以填方形式通過；具體選擇時，根據(jù)實(shí)際地質(zhì)條件進(jìn)行全面分析、綜合比較后確定。
2）滑坡防治措施?；碌陌l(fā)生常和水的作用有密切的關(guān)系，水的作用往往是引起滑坡的主要因素。治理滑坡可以從以下兩個大的方面著手：
a）消除和減輕水對邊坡的危害。通過降低孔隙水壓力和動水壓力，防止巖土體的軟化及溶蝕分解，消除或減小水的沖刷和浪擊作用。常用的方法有：①水平鉆孔疏干；②垂直孔排水；③豎井抽水；④隧洞疏干；⑤支撐盲溝。
b）改善邊坡巖土體的力學(xué)強(qiáng)度。通過一定的工程技術(shù)措施，改善邊坡巖土體的力學(xué)強(qiáng)度，提高其抗滑力，減小滑動力。常用的措施有：①削坡減載，用降低坡高或放緩坡角來改善邊坡的穩(wěn)定性；②修筑擋土墻、護(hù)墻等支擋不穩(wěn)定巖體；③鋼筋混凝土抗滑樁或鋼筋樁作為阻滑支撐工程；④預(yù)應(yīng)力錨桿或錨索，適用于加固有裂隙或軟弱結(jié)構(gòu)面的巖質(zhì)邊坡；⑤固結(jié)灌漿或電化學(xué)加固法加強(qiáng)邊坡巖體或土體的強(qiáng)度；⑥SNS邊坡柔性防護(hù)技術(shù)等，如圖15所示。
圖15 滑坡防治措施示意圖
三、滑坡、落石導(dǎo)致的橋梁倒塌事故
山體滑坡、落石等地質(zhì)災(zāi)害導(dǎo)致的橋梁倒塌事故屢有發(fā)生：
（1）西康高速橋梁倒塌（山體滑坡導(dǎo)致橋梁倒塌）
2014年9月16日9時24分，包茂高速公路安康至西安方向K1056＋100M處（安溝隧道北口）發(fā)生山體大面積滑坡，造成該路段安康至西安方向羅羌灣大橋（西安方向）約30米橋梁垮塌，安溝隧道北口被完全掩埋；西安至安康方向路面落石，羅羌灣大橋(安康方向)橋面發(fā)生位移。
圖16西康高速殘骸現(xiàn)場
（2）漢旺橋梁垮塌（山體滑坡導(dǎo)致橋梁倒塌）
2013年7月8日14時至9日7時，綿竹市遭遇特大暴雨，清平鄉(xiāng)圓包村最高雨量達(dá)435.4mm，主要河流石亭江高景觀流量達(dá)2710立方米每秒，綿遠(yuǎn)河流量1560立方米每秒。清平鄉(xiāng)雍家溝發(fā)生泥石流20萬立方米，鹽井村、圓包村發(fā)生山體滑坡，形成坡面泥石流，災(zāi)害致漢旺牛鼻子大橋垮塌，興隆綿遠(yuǎn)河大橋垮塌。
圖17漢旺殘骸現(xiàn)場
（3）重慶彭水縣紅泥石拱橋主跨垮塌（山體滑坡導(dǎo)致橋梁倒塌）
2010年5月26日，全長約90米、重慶彭水縣境內(nèi)國道319線彭水縣城至武隆方向約5公里處的紅泥石拱橋主跨垮塌，正在橋上行駛的一輛工程車墜橋。
圖18彭水殘骸現(xiàn)場
（4）雅西高速（落石致橋梁倒塌）
2020年9月20日，9月20日12時左右，G5京昆高速雅西段成都至西昌方向K2084處姚河壩橋處發(fā)生高位塌方，落石導(dǎo)致姚河壩橋（2跨預(yù)應(yīng)鋼筋砼T梁橋）斷落，雅西高速雙向交通中斷，經(jīng)核實(shí)現(xiàn)場無人員傷亡。
圖19雅西高速殘骸現(xiàn)場
（5）徹底關(guān)大橋（落石致橋梁倒塌）
2009年7月25日5時左右，由于連日大雨沖擊，國道213線汶川段徹底關(guān)大橋橋墩被巨石砸斷，造成橋面搗毀，橋上正在行駛的車輛和人員掉入岷江河中，國道213線中斷，已造成3人死亡、12人受傷、7輛車輛損毀。
圖20徹底關(guān)大橋殘骸現(xiàn)場
四、結(jié)論與建議
1、山區(qū)橋梁選址時，要盡量避免有滑坡、危巖落石等風(fēng)險的地質(zhì)災(zāi)害區(qū)；如不能避免，應(yīng)采取有效工程手段提高地質(zhì)災(zāi)害區(qū)域穩(wěn)定性；
2、針對此類事件，應(yīng)以預(yù)防監(jiān)測為主，重點(diǎn)關(guān)注陡坡、臨崖、危巖以及易發(fā)生泥石流、滑坡、落石等危險區(qū)域，加強(qiáng)山區(qū)橋梁周邊地質(zhì)條件監(jiān)測預(yù)警，動態(tài)掌握周邊地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)的穩(wěn)定狀況，建立健全山區(qū)橋梁地質(zhì)災(zāi)害響應(yīng)機(jī)制，預(yù)防事故發(fā)生并及時避免次生災(zāi)害的發(fā)生，消除安全隱患。
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