据桥位河段水流特征,合理地选定导流堤平面型式、尺寸、提供一个理想的水流几何边界,是导流堤设计的首先问题。
3.1.17导流堤按平面型式可分为三类(图),即封闭式长大导流堤(A)、曲线导流堤(B)和梨形堤(c)。一般河流上的桥梁大都修建曲线导流堤;只有十分宽浅的山前变迁性河段、平原游荡性河段,河宽很大,而桥孔长度较小时才应用封闭式长大导流堤;梨形堤只用于河滩流量不大或桥头引道凹向上游的桥位上;另外在冲积扇修建一河多桥时。用由两个反向曲线堤组成的分水堤将各股流导入桥孔。
A束水堤B曲线堤C梨形堤
图3.1.17 导流堤的类型及其布置
3.1.18导流堤设计洪水频率应与桥梁设计洪水频率相同,其他类型的调治构造物的设计洪水频率视工程重要性而定。
3.1.19桥墩、桥台平面防护的范围及尺寸根据冲刷水流的结构及其作用范围确定。平面铺砌顶面在应埋在一般冲刷线以下或齐平。加固深度、宽度与边缘垂裙冲刷深度可按桥墩护坦垂直冲刷深度公式计算。
3.1.20水利工程下游的桥梁墩台,可采用为消除水流剩余过大动能的消力槛、多级跌水、急流槽、消力池等组合的海漫式防护,使水流与下游平顺相接。其主要作用是固定桥孔下游冲刷基准面。
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图3.1.20 桥下还漫式防护
3.2泥石流防治工程
3.2.1泥石流的防治,一般分为防止泥石流发生、控制泥石流流动、防止泥石流危害三种类型。防止泥石流发生一般通过流域综合治理进行方能见效,一般的措施包括种植林草、水土保持等途径。泥石流防治工程,一般包括修建导流工程、桥涵和渡槽工程、停淤工程、拦挡工程和沟道整治工程。大中型泥石流一般频率较小,但防治的难度和代价都较大。试点工程可选择频发的小型泥石流进行治理。
3.2.2坡面型泥石流汇水面积小、流程短、纵坡大,以淤积危害为主,只有采取综合措施才能根治。一般可在稳定坡面松散物质的前提下栽种林草、防止水土流失,逐步达到治理目的。在泥石流没有消退的情况下,拦挡工程只能起到暂时的防护作用。稳固坡面的工程措施有修建谷坊坝群、锚网体系等,简单的树枝篱笆、桩林有时也能稳固坡面。
3.2.3沟谷型泥石流有一定长度的流程和较大的汇水流域,纵坡相对较小,危害公路的方式分冲击和淤积。流域综合治理的代价太大,试点工程可根据具体情况采取工程措施。以冲击危害为主的情况下,上游有停淤条件时可修建拦挡坝、停淤场;没有停淤条件时,可修建导流设施、加大过流净空。淤积危害为主的情况下,如果堆积扇坡度接近停淤坡度,可修建排导槽以免泥石流漫流减速淤积,使泥石流快速达到下游;如果堆积扇坡度大于停淤坡度,可修建拦挡坝、导流堤来调导泥石流流向和停淤位置。
3.2.4如果泥石流通道高出路面或有条件降低路面时,可修建渡槽、防泥走廊等设施;泥石流通道较低、路面有条件抬高时,可修建排导设施以桥涵通过;无前两种条件,则可修建过
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水路面防止灾害扩大。
3.2.5排导槽和渡槽断面、桥涵净空设计应以泥石流流量和龙头高度测算为依据。
3.3路基病害防治工程
3.3.1道路设计建筑限界内不允许边坡岩土体侵入。为不中断交通,威胁行车安全的路基病害应一次根治、不留后患。
3.3.2做好水的调治工作是防治各类路基病害的有效措施。调治地表水的措施包括:设置上方的截水沟截排后山坡面汇水、排除坡顶洼地积水、填塞坡面裂缝减少径流进入坡体。调制地下水的措施包括:设置建深切明沟和盲沟、仰斜排水孔截排地下水,地下水供应特别丰富时可修建集水井或泄水洞。
3.3.3截排水设施必须形成完整的系统,并经过必要的水力计算。应特别注意做好防渗处理,以免形成集中渗水恶化边坡稳定状况。
3.3.4边坡失稳变形,因岩土结构和地下水条件不同,破坏机理和变形特点不同。边坡加固方案应针对边坡失稳破坏特点确定。各种病害常用的治理措施见表3.3.4。
表3.3.4 边坡病害的特点及其治理措施 类型 变 形 特 点 坡面侵蚀 滚石 崩塌 滑坡 坍塌 治 理 措 施 松软岩土因表面径流冲蚀形成冲沟,可发展成坍塌。 边坡上部的孤立块石、松动的节理化岩块滚落。 设置坡顶和坡面截水沟,或挂网结合植物防护,特别严重时全封闭。 清除危石,嵌补坡面,或者挂网锚喷、锚固。 边坡上部岩土体发生倒塌、崩落,以翻滚、清除危岩或锚固。 解体为特征。 岩土体沿着滑动面整体下滑。下滑后可能解体,但滑动过程是整体的。 斜坡岩土体解体塌落。其特点是由外向内逐块塌落,没有统一的滑动面。 有条件时进行减重,否则采取支挡加固和截排水工程。不可盲目削坡。 放缓边坡,或采取柱挡加固措施,截排水工程是必要的。 3.3.5崩塌多发生在边坡上部岩土体存在裂缝的情况下,其块体强度较高。在有条件的情况下,放缓坡率、清除不稳定体是最好的方法。没有清除条件时,只能采取加固措施。崩塌以倾倒的拉张破坏为主,柔性支护是最有效的方法。防止地面水渗入边坡降低岩体强度的截排水措施是必需的。
3.3.6坍塌基本上都是岩土体的强度不足以维持自重的原因造成,最好的办法是放缓边坡,改善边坡应力状态。地表水深入边坡会降低岩土体强度,完善截排水设施是防止边坡坍塌的
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有效方法。
3.3.7边坡滑坡是沿着滑动面的滑动剪切破坏。防治的措施有减重卸载、抗滑支挡和排水措施三种。在排除诱发更大范围失稳的可能的前提下,减重卸载是首先考虑的措施。排水措施理论上说是有效的,但由于地下水的准确判断并不容易,一般只作为安全贮备的辅助措施。抗滑支挡工程可以起到立竿见影的作用,而且可靠,常作为除了减重卸载之外的主要方法。 3.3.8软弱面在路面附近的情况下,设置纵向疏干地下水的盲沟和支挡工程。路基开挖切断倾向临空面的软弱层时,首先考虑降低边坡高度;只有在经过检算,放缓坡率能够减小下滑力并且不会引发大面积失稳的情况下才能考虑削缓坡率、增加坡面防护的方案;否则,应该采用坚强的支挡工程。软弱层高悬于半坡时,预应力锚索框架是可靠实用的工程措施。 3.3.9在排除边坡失稳的可能后,滚石、坡面侵蚀等坡面病害,只采取表面加固或清除措施既可。但要强调的是,有时候坡面滚石、冲蚀的原因是边坡整体失稳变形引起孤石、岩块的重心失稳和坡面裂缝。
3.3.10路堑边坡的表层一定厚度的岩土会松弛和风化,常在雨季中因受地表水和地下水浸润软化,向下蠕动。其特点是变形体松散并带有塑性蠕动的性质。防治的方案是设置挡土墙,并将基础置于稳定地层上,墙后设置支撑盲沟或者仰斜排水孔。
3.3.11各种工程措施都有不同适用条件和作用特点。根据边坡变形特点选择适当的工程措施及其组合,是边坡灾害防治的关键。
表3.3.11 边坡稳定措施及其适用条件 工程措施 作用机理 适用条件 减重卸载 削除上部土体减小自重荷载 确认不会诱发大范围失稳 堆载反压 在滑坡出口堆土增加抗滑力 滑动面在路面下而且反翘 地面截排水 减少地表水下渗 各类边坡病害 盲沟/排水孔 截排地下水增加坡体强度 流动地下水且位置清楚 护岸工程 防治流水冲刷坡脚 变形荷载不作用且有空间 挡土墙 抗滑、支挡增加边坡稳定 荷载小于20t/m且地基良好 抗滑桩 增加抗滑力稳定滑坡 边坡整体性好且地基良好 锚固工程 用锚索(杆)加固变形体 有锚固条件,无地基要求 实施顺序 最早实施 尽早实施 先临时后永久 减重工程之后 支挡工程之后 减重后 减重后 减重后 3.3.12路基变形破坏防治只有根据不同的成因采取针对性措施方可见效。路基随滑坡变形的情况,只要能够稳定滑坡,路基也就能够稳定;路基沿地面滑动和路基本身的破坏,多数通过设置疏水沟和加固路基可也得到解决;地表径流造成的路基滑塌要通过调制水流的办法来解决。
3.3.13位于活动滑坡上的路基,彻底解决问题的办法是稳定滑坡。在试点工程中,可以考虑
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