地震對公路的危害及防治措施

陳康林

地震是地殼某處發生快速顫動的現象,是地殼運動激化的一種特殊表現形式。我國是地震災害多發的國家之一,長久以來,我國人民與地震災害進行了艱苦的斗爭。地震是無情的,但它有著自己的發生與發展規律,研究和探索它的發生和發展規律對于公路建設是十分重要的。我們在防震抗震的斗爭中,應當努力探索地震災害的規律,使我們的防震抗震工作取得較好的效果。本文主要從公路建設方面分析地震災害對我國公路建設的影響,以便從中找出減少地震災害影響的措施,保證公路建設與交通運輸的順利進行,保障國民經濟發展與人民生命財產的安全。

一、地震對公路的危害

1.四川汶川地震的危害

青藏高原東緣的北川斷層(Beichuan fault)和彭灌斷層(Pengguan fault)為晚更新世-全新世活動斷層,表現為逆沖-右旋運動性質,形成走滑斷層,其走滑位移量大于垂直位移量,斷層的長度足以產生強地面震動的地震,成為區域地震危險性的潛在震源。以致2008年5月12日14時28分,四川汶川發生8級地震,其釋放的能量是1976年唐山7.8級地震的3倍,對公路交通造成較大損害。

(1)公路震害。汶川地震發生后,據不完全統計全國公路受損里程累計達53295公里。成(都)綿(陽)高速公路交通中斷;綿廣高速公路因地震全線雙向封閉。都江堰通往汶川的公路完全中斷,四川阿壩州境內多條國省干線公路交通中斷,途經汶川震中的G213道路松潘縣境內、安宏縣道松平路雙河以下,小金境內省道303、210交通全部中斷。尤其是阿壩州公路交通損失嚴重。全州國省干線公路、農村公路、道班房、橋梁、安保設施等均受到嚴重破壞,特別是汶川縣、茂縣、理縣和黑水縣交通設施毀壞極為嚴重。截止5月18日,全州交通設施損失金額初步統計達166億元,全州公路大部分出現邊坡滑坡、崩塌、開裂和沉陷,受災里程達6043公里;橋梁出現斷裂、落梁等震害,受災橋梁896座。

(2))橋梁震害。據西南交通大學土木學院橋梁工程系李亞東教授統計,汶川地震中,全國有6140多座橋梁遭受到不同程度的損毀,有的主梁產生了裂縫,有的橋墩壓潰。

2.遼寧、海城、營口地震的危害

1975年2月4日19時36分,遼寧海城、營口地區發生了7.3級強烈地震。震中在北緯40.6度,東經122.8度。這次地震,發生在遼南丘陵地區和遼河沖積平原的交界地帶。因工程地質的差異,遼南丘陵地區,基巖露頭,第四紀覆蓋層較薄,構造物震害較輕;西部為遼河沖積平原,第四紀沉積層較厚,構造物震害較重。

(1))公路路基震害。海城、營口、盤錦、鞍山地區公路受震害影響較為嚴重,遼陽、本溪、錦州等地也受到影響。由于受災地區公路路基都比較低,而填筑材料多為砂型土,造成路基沉陷、路堤塌滑、邊溝淤塞等路基損壞現象:

一是路基沉陷。一種是成段的不均勻沉陷,路基出現縱向和橫向裂縫。橋頭引道路堤沉陷,使橋面與引道路面出現明顯的垂直裂縫,最大沉陷量為20余厘米。另一種是路基塌陷形成大陷坑。營口市震后公路路基相繼出現比較大的陷坑16處,平均每個陷坑搶修時填入片石約50立方米,最大陷坑面積120平方米,深約2米左右,填方160立方米。盤錦地區震后公路路基出現陷坑50余處,最大陷坑面積49平方米,填石方50立方米。海(城)釉(巖)線牌樓至孤山段3米多高的路堤都沉落陷下。

二是路堤塌滑。橋頭引道和河灘上的高填土路堤除了邊坡有滑坡現象外,有些路堤是邊坡向河心滑移,出現順河岸的裂縫,個別段岸坡及路堤一起向河心滑移。田莊臺橋兩側河岸的裂縫對路堤影響的范圍達100至204米,裂縫寬度由幾厘米至幾十厘米,最大縫寬一米左右。

三是邊溝淤塞。在震區西部由于砂土液化,公路兩側邊溝出現了大量噴水冒砂。有的水砂積滿邊溝,有的連取土坑也淤滿。

(2)橋梁震害。通過震區的公路共有橋梁513座,遭受震害被毀的96座,占震區橋梁總數的18.3%。橋梁毀損情況有:基礎或墩臺不均勻下沉、滑移、傾斜、斷裂;梁的局部擠壞,縱橫向移動、整體坍塌;拱橋上部結構局部擠壞,拱圈變形開裂、折斷; 支座錨固螺栓剪斷,擺動支座位移、脫落等。在這些遭受震害橋梁中,以盤山雙臺子河大橋和在建中的營口田莊臺遼河大橋損毀最為嚴重。

3.河北唐山地震的危害

1976年唐山地震極震區內幾乎所有建筑物均蕩然無存,在震區及周圍地區,出現大量的裂縫帶,噴水冒沙、井噴、重力崩塌,滾石、公路邊坡崩塌,橋梁地基沉陷,巖溶洞陷落以及采空區坍塌等。震區橋梁十之三、四遭到破壞。在地震≥10度烈度區內,建于軟弱地基上的橋梁全部遭到極其嚴重的破壞;在一般地基上的橋梁出現墩臺裂縫、因土壓力增大水平方向抵抗力降低而引起墩臺的水平位移和傾斜等。

二、在公路建設中對地震災害的防治措施

1.公路路基的防震措施

(1)平原地區路基的防震措施。盡量避免在地勢低洼地帶修筑路基;在軟弱地基上修筑路基時,要注意鑒別地基中可液化砂土、易觸變黏土的埋藏范圍與厚度,并采取相應的加固措施;加強路基排水,避免路側積水;嚴格控制路堤壓實,特別是高路堤的分層壓實;注意新老路基的結合;盡量采用粘性土做填筑路堤的材料,避免使用低塑性的粉土或砂土;加強橋頭路堤的防護工程。

(2)山嶺地區路基的防震措施。沿河路線應盡量避開地震時可能發生大規模崩塌、滑坡的地段;盡量減少對山體自然平衡條件和自然植被的破壞,嚴格控制挖方邊坡高度,并根據地震烈度適當放緩邊坡坡度;在山坡上宜盡可能避免或減少半填半挖路基,如不可能,則應采取適當加固措施;在≥7度烈度區內,擋土墻應根據設計烈度進行抗震強度和穩定性驗算。

2.橋梁的防震措施

(1)充分利用有利地段選定橋位。

(2)在可能發生河岸液化滑坡的軟弱地基上建橋時,可適當增加橋長、合理布置橋孔,避免將墩臺布設在可能滑動的岸坡上和地形突變處。

(3)當橋梁基礎置于軟弱黏性土層或嚴重不均勻土層上時,應注意減輕荷載、加大基底面積、減少基底偏心,采用樁基礎。

(4)盡量減輕橋梁的總重量,盡量采用比較輕型的上部構造,避免頭重腳輕。

(5)加強上部構造的縱橫向聯結,加強上部構造的整體性。

(6)多孔長橋宜分節建造,化長橋為短橋,使各分節能互不依存地變形。

(7)用磚、石圬工和水泥混凝土等脆性材料修建的建筑物,抗拉、抗沖擊能力弱,接縫處是弱點,易發生裂紋、位移、坍塌等病害,應盡量少用,并盡可能選用抗震性能好的鋼材或鋼筋混凝土。