柞水至山阳高速公路严坪村二号桥的浅析及桥墩基础稳定性增强策略

柞山高速，作为陕西省高速公路网中规划的18条联络线之一的丹宁线关键组成，同时也是国家高速公路网中福银高速与包茂高速之间的重要应急通道，对于加强商洛市内山阳县与柞水县之间的交通联系具有不可估量的价值，是两地间一条快速且便捷的通道。

该高速公路自柞水县城以南的下梁镇明星村起，巧妙地通过夜珠坪枢纽互通式立交与包茂高速公路无缝衔接，最终抵达并接入福银高速的山阳互通式立交，全程贯穿多个重要乡镇，包括柞水县的下梁镇、小岭镇、凤凰镇、杏坪镇、柴庄镇，以及山阳县的户家塬镇、色河铺镇和城关镇。

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柞山高速严格遵循双向四车道高速公路标准建设，设计行车速度80公里/小时，桥隧占路线总长的比例较高，其建设难度和技术含量相对也较高。

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$ L: V, t' B' X: k, S4 r2024年7月19日20时40分，柞山高速山阳方向K46+200处，即位于柞水县杏坪镇严坪村的二号桥（桥长366米，横跨金钱河）发生了局部单侧垮塌事故，这场突如其来的灾难造成了重大的人员伤亡，令人痛心疾首。
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, C" f- U9 q4 n7 q2 ^此次事故再次提醒我们，高速公路的安全问题不容忽视，同时，我们也应总结经验教训，采取更加有效的措施来预防类似事故的再次发生。
/ D4 p/ s% @. [# Y2 l! O" k1、桥与河的相对位置分析
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- d, z% K% l6 W4 K" ^由现场勘查及历史卫星图像比对可知，二号桥并未严格垂直横跨金钱河。在枯水季节，事故发生的具体位置并非位于河流中心，而是偏向于河滩区域。自桥梁2018年12月通车以来，这一相对位置关系在多个季节的卫星图像中均得到验证，特别是在2022年5月的图像中，事故段明确显示为“干滩”状态。

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2、桥梁结构初探

5 u& E/ |5 l  t基于事故后的现场照片，初步推断该桥梁结构可能属于连续梁体系，其桥墩间距约为20米，采用三点支撑设计。然而，亦不能排除其为简支梁结构，采用两点支撑的可能性。由于中间桥墩的坍塌，导致长约40米的桥面发生了显著的“V型”破坏。

3、坍塌原因初步剖析

$ B: I4 `" ?0 K3 y& S7 u8 {6 a1）岩土工程视角：地基与基础的破坏可能是导致坍塌的根本原因。考虑到建桥时可能采用的独立基础形式，地基承载力的不足或基础施工中的缺陷均可能埋下隐患。
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2）挡土墙连锁反应：事故现场另一显著现象是公路挡土墙的坍塌。从相对位置关系推断，挡土墙的破坏可能先行发生，其崩塌的材料直接冲击桥墩，造成桥墩位移，进而诱发整个桥梁结构的坍塌。

: L) \  b" P) I7 }3）自然因素触发：强降雨引发的山洪成为此次坍塌的导火索。该地段水力坡度大，山洪的迅猛冲击显著增加了对桥墩的侧向压力，加速了桥墩的失稳过程，最终导致了不可挽回的灾难。
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综上所述，此次桥梁坍塌是多因素共同作用的结果，包括设计施工中的潜在问题、自然环境的极端变化以及结构间的相互影响等。未来应加强对桥梁基础工程的监管与维护，提高桥梁设计的防洪标准，以预防类似事故的再次发生。
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4、河流桥梁桥墩与桩基础设计的关键考量因素

/ l) G& ?2 z" w( ~  g2 A在设计河流桥梁的桥墩与桩基础时，需综合考量以下关键方面，以确保桥梁结构的安全性与耐久性：
- a( q  [+ w) x: o$ Z1）水文条件分析：
! ~* B. }1 H% I( r（1）深入了解河流的流向、流速、水位季节性及极端情况下的变化等水文特征，以精确评估桥墩基础所受的水力作用。
（2）细致分析河床底质的物理性质，包括其含水量、抗冲刷能力等，从而确定基础所需的稳定性和抗冲刷设计标准。
  t/ M& @2 m& C. R6 C( x9 }2）基础形式选择：
" [! E. c4 L. C& N% p3 ?（1）依据水深、河床地质条件等实际情况，科学选择最适宜的基础形式，如直接基础、桩基础或钻孔灌注桩等。
; {4 H3 R8 A1 B# f, o（2）合理确定基础的尺寸、形状及埋置深度，以满足承载能力、稳定性及抗冲刷等多重要求。
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3）抗冲刷设计：
1 W+ e) o9 V1 t! }1 R# I（1）强化桥墩基础的抗冲刷能力，通过设置护底结构、增加基础埋深、构建截流墙等措施，有效抵御水流冲刷。
1 y6 d+ z. {3 V+ ~& j- Z8 J: M1 M（2）充分考虑基础周边区域的冲刷、侵蚀情况，采取必要的防护措施，确保基础长期稳固。
; p: K3 R* C# q; m: `$ p% }8 ?7 N# N4）地质条件评估：
（1）对河床地质条件进行全面细致的勘察，掌握地层结构、地下水状况等关键信息，为基础设计提供坚实依据。
（2）根据地质条件特点，选用最适合当地环境的基础形式和构造，确保设计的合理性与可行性。

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5）施工可行性分析：
2 H$ U) O  |* J（1）综合考虑施工工艺、设备选型、季节性施工影响等因素，评估基础施工的可行性。
（2）制定科学合理的施工方案，确保施工过程的顺利进行，同时严格控制施工质量和安全标准。
6）监测与维护规划：
+ x5 ^8 E' f2 f9 V2 U: q（1）建立完善的监测体系，对桥墩基础在施工及使用过程中的变形、破坏等情况进行定期监测，及时发现并处理问题。
* l4 a( t: u  B1 V% w（2）制定并实施有效的养护措施，确保桥梁基础的长期安全使用，延长桥梁整体使用寿命。
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5、事故借鉴与增强桥墩基础稳定性的多维度策略

: ~4 W6 ?8 X0 L9 D为确保桥墩基础的稳固与安全，可采取以下多种措施来增强其稳定性：
7 K* `8 o" @4 x6 Q/ U1）深化基础设计：
/ @3 C0 t5 J2 t7 |  m依据实际地质条件，适度增加桥墩基础的埋深，使其嵌入稳定的地层之中，从而显著提升基础的抗滑与抗倾覆能力。

2）实施基础加固：
2 H* t0 U2 c. ?6 a8 \2 |（1）引入钻孔灌注桩、微型桩等先进的加固技术，有效提升基础的承载能力与稳定性。
; c% q. R3 ]; Q" f（2）在基础底部增设钢筋混凝土或钢管混凝土等强化结构，进一步增强其力学性能。
+ X, k7 q, D3 L  j5 H9 j/ _0 V' j( Z) h3）优化基础基脚处理：
（1）在基础基脚部位设置加强筋或桥墩底板，以提高其抗剪与抗弯能力。
（2）采用预应力锚固技术，强化基础的抗滑与抗倾覆稳定性。
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% T( _' Y7 v, K" J: U+ g4）强化基础与上部结构的连接：
（1）灵活运用刚性连接或柔性连接技术，增强桥墩基础与上部结构的整体性，实现力的有效传递与分配。
6 B; o7 O+ O' P（2）精心设计基础与上部结构的连接节点，确保整体结构在受力状态下的性能优越。
1 |; t% a: H. V) T) O/ n8 f5）完善基础周边防护措施：
（1）在基础周边构建护坡、护岸等结构，以抵御水流冲刷与土壤滑坡，保护基础安全。
# g- E0 y) p  I- w' m（2）必要时，采用围堰、挡墙等临时性措施，确保基础施工及后续使用的稳定性。

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( i9 ~. v  N& v) m% D" N* B6）建立监测预警系统：
（1）在桥梁竣工后，安装位移监测、应力监测等先进设备，对桥墩基础的实际运行状态进行持续监控。
（2）建立健全的预警机制，及时发现并妥善处理基础可能出现的变形、损坏等问题，确保基础长期保持安全稳定状态。