在中国土木工程界,有一个为纪念中国近代铁路工程专家詹天佑而命名“中国土木工程詹天佑奖”(简称“詹天佑奖”),旨在表彰奖励科技创新与新技术应用成绩显著的土木工程建设项目,是中国土木工程领域科技创新的最高奖项。年,这个奖项颁给了一个“难于上青天”的项目——雅安至泸沽高速公路。
詹天佑(年4月26日-年4月24日)
出席远东铁路会议前留影
雅安至泸沽高速公路,即雅安至西昌高速公路(简称“雅西高速”),起于雅安对岩镇,经雨城区、荥经、汉源、石棉,止于凉山州冕宁县泸沽镇,全长公里。
该项目于年开工,年4月全线建成通车,项目桥隧比达55%,跨越青衣江、大渡河、安宁河等水系,跨过了以地质条件复杂而著称的横断山脉,以及多条活跃的地震带和断裂带、滑坡高发区等。被国内外专家学者公认为是国内乃至全世界自然环境最恶劣、工程难度最大、科技含量最高的山区高速公路之一,被誉为“天梯高速”、“最美高速”、“云端上的高速公路”。
雅西高速位置及主要断裂带分布图
中国历史上一直有“蜀道难,难于上青天”的说法,而包括雅西高速在内的基建工程的建成可以说将“蜀道难”变成了历史。
该项目采用多项创新技术攻克了山区高速公路建设复杂地形及地质条件下路线方案选择、边坡稳定、高烈度地震区桥梁隧道抗震、超长隧道建设及营运安全、长大纵坡营运安全、冰雪雨雾条件下超前预报预测等六大技术难题。并成功经受住了年“4.20”芦山7.0级大地震的检验。
山区高速公路往往因为周边地质结构条件复杂,遭受地震灾害的风险更高。一旦发生地震,除了公路路基本身坍塌造成破坏以外,还因为公路交通运输网特别是高速公路是抢救人民生命财产、减轻次生灾害的重要通道,所以道路的破坏会直接影响抗震救灾的进程。
怎样有效提高山区高速公路的抗震水平
首先,应提高抗震设计的标准,做好线路规划选址工作。山区高速公路沿线地质构造极为复杂,其间山岭纵横,河沟交织,多“V”型及“U”山谷及冲沟,陡崖陡坎发育。出露基岩节理裂隙发育,风化强烈,并伴有断裂构造。在地质勘察工作中应准确确定断裂带与线路之间的确切位置,做好活动断层探测及地震安全性评价工作。
其次,做好路基防护工程抗震设计。山区高速公路通常设置有较多高填方和深挖方路段,如果高边坡的防护措施做得不好,在地震作用下路基极易发生滑坡、坍塌等破坏情况。设计中应严格控制路基填料的材质和密实度,保障路基压实度;采用柔和性钢绳网系统覆盖存在潜在落石危险的坡面,以防止地震发生时,大量落石下落阻断高速公路的通行;对易发生滑坡的深挖方路堑,在施工时可埋设测斜管,监测边坡变化,为今后边坡处理和边坡稳定性的评价提供数据支持。
第三,做好桥梁工程抗震设计。山区高速公路因场地限制,多采用桥梁结构,桥梁在地震中发生的最严重的灾害就是主梁坠落,落梁的主要原因是桥墩的倒塌倾斜、梁体相互碰撞、相邻墩之间位移大和支座损坏等,而主梁本身造成的破坏较少。在细部设计时采取有效的构造措施,增加铰、梁端和伸缩缝等上部接缝处的支承面宽度,或选择拉杆、挡块等措施,加强钢筋混凝土桥墩的横向约束,提高其抗剪强度和抗弯延性,防止桥墩的弯剪震害等。
此外,应综合使用减隔震技术措施。减隔震技术是通过选择合适的减隔震装置有效控制桥梁结构内力分布与大小的一种技术。与延性抗震设计相比,虽然都是通过延长周期以避开地震能量最集中的时间,并增大阻尼以消耗能量来达到降低地震破坏的目的,但二者根本性的不同在于,一是延性设计是在结构上施加很大的地震力,考虑如何为结构提供较强的抗震性能,而减隔震技术是让减隔震装置去承受传递到重要构件的地震能量;二是延性的设计思想通常意味着在强烈地震作用下会在设计塑料铰链的位置处破坏结构,而隔震技术可以延长设备的结构周期并增加阻尼能量的耗散,从而有效避免结构的损坏。在公路桥梁设计中,摩擦摆式减隔震支座是常用的减隔震装置。
公路桥梁摩擦摆式减隔震支座
摩擦摆式减隔震支座由上座板(含不锈钢板)、平面滑板、球冠衬板、防尘圈、球面滑板、减震球摆、隔震挡块、剪力销、减震滑板、减震底座等组成。
参考文献:
1、李琦,山区高速公路抗震设计及施工探讨,工程设计,年第17期。
2、夏富友,山区高速公路抗震、防震工程技术措施探讨,工程设计,年第7期。
3、部分内容来源央视新闻报道。
来源:震知卓见