2023年7月6日凌晨,G5012恩廣高速達萬段萬州至達州方向6號大橋周邊山體巖石突發崩塌,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。
(圖源:央視新聞)
事故橋梁位于G5012恩廣高速達萬段萬州至達州方向K230+679處,于2012年12月18日建成通車,詳細橋位情況如圖1所示。橋梁上部結構為斜交的雙幅裝配式簡支T梁,下部結構為柱式墩,其中1#橋墩高度約為35m,跨徑布置為3×40m,如圖2所示。
根據現場圖片及視頻資料顯示,事故段具有以下特征:
(1)1#橋墩墩頂設有蓋梁,墩身位置沒有設置中間橫系梁,可能導致橋墩穩定性較弱。
(2)1#橋墩布置在山谷底部。該布置有利于橋梁標準跨徑的應用,同時也有充足的橋墩施工空間,方便施工設計。然而,谷底靠近陡峭坡岸處易受危巖落石影響,橋墩應避免類似選址。
根據事故現場破壞情況,東側1#橋墩倒塌,1號、2號梁體墜落,現場殘骸情況如圖3所示,坍塌段橋梁主要部件破壞情況為:
(1)下部結構破壞情況:外側橋墩斷裂為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;內側橋墩,墩頂與蓋梁脫離,向西側傾倒,且墩身部分混凝土破碎。
(2)上部結構破壞情況:1號梁梁體掉落至南側巖面,并沿山體走向斷裂為多段;2號梁梁體向西側掉落至谷底。
根據現場殘骸情況,外側橋墩斷面平整,呈現出撞擊下的沖切破壞特點,類似破壞形態可見2020年海張高速車撞橋事故,橋墩在一輛大型設備運輸車輛撞擊下導致橋墩斷裂,如圖4所示。
據此推斷,本次事故為當地近期大量降雨,引起南側沿河堤岸落石松動坍塌,坍塌的落石沖擊1#外側橋墩導致橋墩斷裂,推倒內側橋墩,進而引發的橋梁整體坍塌,如圖5所示。
根據上述分析,破壞過程還原如圖6所示。
高速撞擊導致沖切破壞:由事故現場圖片可見,外側墩柱破壞斷面平整,呈現沖剪破壞特點。而在靜力作用下,沖剪破壞發生在剪跨比很小的構件中,細長的墩柱更容易發生彎曲破壞。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生了剪切破壞。
柔性柱式高橋墩應設置系梁:根據《公路橋梁抗震細則》,對于地震烈度8度區,高度大于7m的柱式橋墩和排架墩應設置橫系梁。根據相關工程經驗,在柱式墩設計時,墩高在7~20m時,宜設置一道樁頂間橫系梁;墩高21~ 30m時設置一道柱間系梁;墩高31~40m時設置兩道柱間系梁。事故橋墩墩高約為35m,兩根墩柱之間沒有設置橫系梁。是否設置系梁與本次倒塌事故沒有直接關系,僅作為設計需要注意的地方提出。
(1)橋位選擇應盡量避免危險落石地段。不能繞避時,應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)危巖落石路段應做好落石防治。危巖落石防治技術措施可分為兩大類別:主動防護技術體系和被動防護技術體系。
主動防護技術的防治理念在于增強危巖體的穩定性,阻止其發生崩落,而不至于致災。常用的方法有:支撐、錨固、填充、嵌補、排水等;
被動防護系統的防治理念在于假設危巖發生崩落,但通過阻止落石到達威脅對象范圍而提供防護功能。常用的方法有:設置攔石墻、攔石網等。
(3)某落石區域橋位選擇案例如下:
某特大橋橋位范圍內共存在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,施工及運營期存在較大安全隱患。如圖8所示。
3號危巖體為地災主要控制區域,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微調。據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害影響,如圖9所示。
調整后距離最危險危巖體約15m以上右線適當調整線形,圓曲線半徑由原初步設計的900m變為800m。道路選線與橋位確定遵循地質選線基本原則,適當降低了道路局部平曲線線型指標,遠離了危巖體,確保橋梁安全。
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,途經該區段的列車已被安排迂回、折返或停運,橋梁坍塌未造成人員傷亡。
駟步河鐵路橋為單線橋,位于萬涼鐵路魚背山站至羅田站間。根據相關資料,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。事故段由三跨連續梁的主橋部分及4跨簡支預制T梁橋引橋部分組成,詳細橋位及橋梁信息如圖11、圖12所示。
事故發生時,宜昌方向部分山體發生明顯滑坡痕跡,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跨連續梁未發生坍塌,邊跨懸空,如圖14所示。進一步的原因分析,需要搜集倒塌橋墩處清晰的照片和破壞痕跡。
根據官方公布的當地氣象資料,重慶市萬州區持續多日降雨,該橋梁位置遭遇暴雨襲擊,駟步橋周邊多個鄉鎮降雨量極大,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。連續降雨導致山體滑坡可能是此次事故的主要原因。
為防范滑坡對工程結構的不利影響,搜集整理了滑坡防治的相關規范條文和工程措施。
(1)橋位應避開滑坡區域。根據《公路工程地質勘察規范》路線應避開規模大、性質復雜、穩定性差、處治困難的滑坡及滑坡群地段;當滑坡的規模較小,整治方案技術可行、經濟合理時,路線應選擇在有利于滑坡穩定的安全部位通過;路線通過滑坡地段時,不得開挖坡腳,且不應在滑坡體的上方以填方形式通過;具體選擇時,根據實際地質條件進行全面分析、綜合比較后確定。
(2)滑坡防治措施?;碌陌l生常和水的作用有密切的關系,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:
1.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。
2.改善邊坡巖土體的力學強度。通過一定的工程技術措施,改善邊坡巖土體的力學強度,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定性;②修筑擋土墻、護墻等支擋不穩定巖體;③鋼筋混凝土抗滑樁或鋼筋樁作為阻滑支撐工程;④預應力錨桿或錨索,適用于加固有裂隙或軟弱結構面的巖質邊坡;⑤固結灌漿或電化學加固法加強邊坡巖體或土體的強度;⑥SNS邊坡柔性防護技術等,如圖15所示。
山體滑坡、落石等地質災害導致的橋梁倒塌事故屢有發生:
2013年7月8日14時至9日7時,綿竹市遭遇特大暴雨,清平鄉圓包村最高雨量達435.4mm,主要河流石亭江高景觀流量達2710立方米每秒,綿遠河流量1560立方米每秒。清平鄉雍家溝發生泥石流20萬立方米,鹽井村、圓包村發生山體滑坡,形成坡面泥石流,災害致漢旺牛鼻子大橋垮塌,興隆綿遠河大橋垮塌。
2010年5月26日,全長約90米、重慶彭水縣境內國道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。
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處姚河壩橋處發生高位塌方,落石導致姚河壩橋(2跨預應鋼筋砼T梁橋)斷落,雅西高速雙向交通中斷,經核實現場無人員傷亡。
圖19雅西高速殘骸現場
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。
1、山區橋梁選址時,要盡量避免有滑坡、危巖落石等風險的地質災害區;如不能避免,應采取有效工程手段提高地質災害區域穩定性;
2、針對此類事件,應以預防監測為主,重點關注陡坡、臨崖、危巖以及易發生泥石流、滑坡、落石等危險區域,加強山區橋梁周邊地質條件監測預警,動態掌握周邊地質災害隱患點的穩定狀況,建立健全山區橋梁地質災害響應機制,預防事故發生并及時避免次生災害的發生,消除安全隱患。
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