一种崖下公路桥墩防崩落结构及构筑方法

1.本发明提供一种崖下防崩落结构及构筑方法主要用于崩落频发山区公路桥墩的防冲击和损伤，属于桥梁保护领域。


背景技术：

2.我国山区面积广阔，山区公路桥梁为不破坏植被及周边环境多采用高墩基础直接跨越山谷。在一些靠近山区的桥梁，时常会发生落石撞击桥梁事故，桥梁墩柱的安全质量是保障行车安全以及公路通畅的关键。因此桥梁墩柱防落石撞击保护结构是必不可少的，能有效提高山区桥梁的日常运维效率。但如今大部分桥梁墩柱防落石撞击保护装置一类是防护网和围栏等，存在防护范围有限，防撞击能力弱，使用寿命短的缺点；另一类是防撞设施与桥墩结构相连接，也就是在桥墩外包裹刚性或者柔性材料，存在材料价格昂贵，易老化，耐久性差，维护成本高等缺点。因此，本专利提出了一种桥墩防落石结构及构筑方法，以便于解决上述提出的问题。


技术实现要素：

3.本发明采用先消能后拦导的组合防护模式对存在风险的桥墩进行有效防护，主要针对落石频发山区公路桥墩的防冲击和损伤，对于落石先消减其重力势能，然后再进行阻拦和引导，改变其崩落的方向和位置。最大程度减小落石对桥墩的影响，保证公路桥梁的安全运营。因此，采用本设计进行桥墩的防护，可以有效保障山区公路桥梁的安全运营，一次施工完成后能够对桥墩实现终身维护，有效节约维护成本。
4.本发明采用的技术方案为一种崖下公路桥墩防崩落结构，该结构包括二元型土石垫层消能槽与牛轭式防护挡墙结构两个部分；
5.二元型土石垫层消能槽的周向由砖或片石砌筑而成，内部由两种粒径的土石垫层压实填充组成；下部填充由粉土与粉细砂组成的细粒土，填充厚度为800-1000mm；上部填充粒径范围为20-200mm碎石，填充厚度为500mm。
6.牛轭式防护挡墙结构为装配式挡墙，该装配式挡墙为钢筋混凝土结构；所述装配式挡墙的地基若为风化岩则设置混凝土垫层；若为坡积土则设置基础；所述装配式挡墙的地基固定在混凝土垫层上或基础上并回填。所述装配式挡墙标准件和装配式挡墙端构件采用工厂预制的方式进行制作。
7.进一步地，所述二元型土石垫层消能槽布置在崖下落石最容易发生的地点，主要对落石起到消能作用，即对落石的重力势能进行消减，避免落石撞击地面后弹出过高威胁到桥面。牛轭式防护挡墙布置在靠近桥墩处，主要作用是保护桥墩不受到落石的影响，落石在经过消能后重力势能转化为动能，牛轭式防护挡墙有效对动能进行消减，对落石的运动方向起到导向作用，落石运动向桥墩的两侧，避免落石在经过消能槽消能以后仍携带较高的动能直接冲击桥墩。二元型土石垫层消能槽主要起到消能作用有效防护桥面，牛轭式防护挡墙结构主要起到导向作用有效防护桥墩。
8.一种崖下公路桥墩防崩落结构的构筑方法，在陡坡山体(1)山脚下设立排水沟(2)，在排水沟(2)远离山体一侧开挖二元型土石垫层消能槽(3)，在二元消能槽开挖到设计标高后，四周用砖或片石砌筑，在二元型土石垫层消能槽(3)内部下层填充细粒土(4)800-1000mm，上层填充碎石(5)填充厚度为500mm。在桥墩(11)和二元型土石垫层消能槽(3)之间设置排水沟(2)，靠近桥墩一侧开挖基槽并设置混凝土垫层或基础(8)，在混凝土垫层上固定装配式挡墙标准件(6)以及装配式挡墙端构件(7)。装配式挡墙标准件(6)以及装配式挡墙端构件(7)通过弧形螺栓(10)穿过预留孔(9)连接，组成牛轭式挡墙，并回填基槽。
9.进一步地，装配式挡墙标准件6、装配式挡墙端构件7采用梯形截面挡墙结构，底部墙厚≥800mm，顶部墙厚≥500mm，挡墙截面从上部到下部均匀设置三组半弧形预留孔，每组两个，预留孔从侧面穿到挡墙正面或背面，预留孔大小及弧度根据弧形螺栓的具体值而定。弧形螺栓10采用≥m30
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550(mm)的即可。
10.本发明具有绿色经济、施工便捷的优势，二元型土石垫层消能槽内的碎石填充物可以就地取材，将施工现场的岩石破碎成规定的粒径范围进行填充即可，能有效节约成本，绿色经济。牛轭式防护挡墙具有施工便捷的优势，构件在工厂加工，现场安装连接即可，能大幅减少工时，且两幅挡墙连接部位可以视为变形缝，无需单独设置。此组合防护结构一次施工完成后可以长期对桥墩及桥面进行有效防护，对比现有技术具有防护范围广，防撞击能力强，使用寿命长的优点，且施工完成后维护成本极低。
附图说明
11.图1是防崩落结构侧视图。
12.图2是防崩落结构俯视图。
13.图3是二元土石垫层消能槽图。
14.图4是装配式挡墙标准件、端构件及整体装配图。(a)为整体装配后牛轭式防护挡墙结构示意图；(b)为装配式挡墙构示意图。
15.图中：1-陡坡山体；2-排水沟；3-二元土石垫层消能槽；4-细粒土(粉细砂、粉砂)；5-碎石；6-装配式挡墙标准件；7-装配式挡墙端构件；8-混凝土垫层或基础；9-预留孔；10-弧形螺栓；11-桥墩。
具体实施方式
16.以下结合附图和实施例对本发明进行详细说明。
17.本发明的技术方案是一种崖下公路桥墩防崩落结构及构筑方法，在崩落频发的崖下设置二元型土石垫层消能槽，其主要作用是对高处落下的落石进行消能，消减其重力势能，有效抑制落石撞击地面后的弹出高度。在桥墩处设置一定高度的牛轭式挡墙结构防护，具有阻拦和导向作用，其作用主要是防止消能后的落石弹出后再次威胁桥墩安全，起到对桥墩的保护作用。牛轭式挡墙采用预制钢筋混凝土结构，安装简单，能有效阻挡落石崩落弹出威胁到桥墩，整体消能防护装置示意图如图1、2所示。
18.主要解决的技术问题如下：
19.(1)有效对崩落物进行消能：采用二元土石垫层消能池消减落石的重力势能，有效降低崩落物落地后弹出高度。
20.(2)有效拦导崩落物撞击桥墩：采用牛轭式挡墙结构，对桥墩进行有效防护，对经消能后再次弹出的崩落物阻拦和引导改变其崩落方向和位置，以免威胁到桥墩，保障交通安全，维护公路桥梁的有序运营。
21.一种崖下公路桥墩防崩落结构及构筑方法，该结构包括两个部分，二元型土石垫层消能槽、牛轭式防护挡墙结构，其构筑方法如下：
22.结构一：二元土石垫层消能槽
23.构筑方法：二元土石垫层消能槽长(20-30m)
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宽(8-10m)埋深约为2-3m，消能槽四周由砖或片石砌筑而成。消能槽内由两种粒径的土石垫层压实填充组成，消能槽下部填充细粒土(主要由粉土与粉细砂组成)，填充厚度为800-1000mm；上部填充碎石(主要由粒径范围为20-200mm)填充厚度约为500mm。如图3所示。
24.结构二：牛轭式防护挡墙结构
25.构筑方法：采用装配式挡墙为钢筋混凝土结构，由于防护挡墙近于落石高发地区，挡墙地基若为风化岩则设置垫层，若为坡积土则设置基础(可选用砌体结构)。首先开挖基槽深度不小于1.5m，并设置混凝土垫层不小于0.5m，将装配式挡墙基座固定在混凝土垫层或基础上并回填基槽。装配式挡墙标准件和装配式挡墙端构件可以采用工厂预制的方式进行制作，便于减少现场施工步骤，只需直接运到现场安装，其外观如图4所示。
26.在陡坡山体(1)山脚下设立排水沟(2)，在排水沟(2)远离山体一侧开挖二元型土石垫层消能槽(3)，在二元消能槽开挖到设计标高后，四周用砖或(片石)砌筑，在消能槽内部下层填充细粒土(4)800-1000mm，上层填充碎石(5)填充厚度约为500mm。在桥墩(11)和二元垫层消能槽(3)之间设置排水沟(2)，靠近桥墩一侧开挖基槽并设置混凝土垫层或基础(8)，在混凝土垫层上固定装配式挡墙标准件(6)以及装配式挡墙端构件(7)。装配式挡墙标准件(6)以及装配式挡墙端构件(7)通过弧形螺栓(10)穿过预留孔(9)连接，组成牛轭式挡墙，并回填基槽。