高速公路改擴(kuò)建工程中橋臺(tái)拼接及其防護(hù)處理方案探討

黃周

摘 要：高速公路改擴(kuò)建工程的橋梁施工，在新建橋梁和舊橋拆除重建橋臺(tái)施工時(shí)，需要挖除舊橋的錐坡及臺(tái)后的部分路基，容易影響路基穩(wěn)定，引起臺(tái)后路基垮塌，導(dǎo)致路面結(jié)構(gòu)破壞，危及結(jié)構(gòu)安全和交通安全。采用合理的橋臺(tái)拼接方案以及在施工過程中采取合適的防護(hù)處理方案，既可以有利于工程施工的開展，又能充分保證道路結(jié)構(gòu)安全和交通安全。

關(guān)鍵詞：高速公路；改擴(kuò)建；橋臺(tái)拼接；防護(hù)處理；方案

中圖分類號(hào)：U412 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

高速公路改擴(kuò)建工程是通過增加行車道數(shù)量來提高道路的通行能力和服務(wù)水平的高速公路建設(shè)工程，通常是在保障交通通行的前提下實(shí)施的。高速公路改擴(kuò)建中的橋梁拼寬和舊橋拆除重建施工，在橋臺(tái)拼接時(shí)，常常需要挖除舊橋的錐坡及臺(tái)后的部分路基，容易影響路基穩(wěn)定，引起臺(tái)后路基垮塌，導(dǎo)致路面結(jié)構(gòu)破壞，危及道路結(jié)構(gòu)安全和交通安全。如何在保障道路結(jié)構(gòu)安全和交通安全的前提下開展工程施工，是高速公路改擴(kuò)建工程建設(shè)者們應(yīng)充分考慮并妥善處理的問題。筆者將結(jié)合自身的工作體會(huì)，就高速公路改擴(kuò)建工程的橋臺(tái)設(shè)置以及在施工過程中采取的防護(hù)處理方案進(jìn)行探討。

1 開挖式橋臺(tái)拼接施工

新建橋梁與舊路利用的橋梁之間的拼接是高速公路改擴(kuò)建工程中的重點(diǎn)、難點(diǎn)。橋梁拼接要求是最大限度利用原有橋梁結(jié)構(gòu)以節(jié)省投資，采取有效措施降低對(duì)原有交通的影響，拼接后橋梁達(dá)到受力協(xié)調(diào)以保證結(jié)構(gòu)安全，上部結(jié)構(gòu)采用同結(jié)構(gòu)、同跨徑，下部結(jié)構(gòu)相類似，使外部尺寸、形狀相協(xié)調(diào)?；谏鲜鲆筮M(jìn)行的新舊橋梁之間的拼接，新建橋梁通常采用挖除舊橋錐坡及臺(tái)后部分路基進(jìn)行橋臺(tái)施工，即開挖式橋臺(tái)拼接施工。

舊橋錐坡及臺(tái)后路基被挖除后，舊橋橋臺(tái)及臺(tái)后路基受力發(fā)生變化，受地質(zhì)情況、土體性狀、填土高度、壓實(shí)度等因素影響，在車輛荷載和坡面水的作用下，臺(tái)后路基及錐坡土體易發(fā)生崩塌、滑動(dòng)、坍塌等整體失穩(wěn)破壞和坡面侵蝕、坡面剝落等坡面破壞。橋臺(tái)在側(cè)向土壓力的作用下易產(chǎn)生推移，發(fā)生位移變形。改擴(kuò)建工程中開挖式橋臺(tái)拼接施工常用的防護(hù)處理方案有以下幾種。

1.1 鋼板樁防護(hù)

鋼板樁防護(hù)是將鋼板樁打入土體中，用來抵抗土和水產(chǎn)生的水平壓力，并依靠它打入土中的水平阻力，以及設(shè)在鋼板樁上部的拉錨或支撐來保持其穩(wěn)定的一種防護(hù)處理方案，它是一種臨時(shí)支護(hù)。鋼板樁因其強(qiáng)度高、施打方便被廣泛使用。鋼板樁支護(hù)的具體方案應(yīng)結(jié)合現(xiàn)場開挖深度、土質(zhì)情況、地質(zhì)條件等因素，通過計(jì)算確定，通常有三種類型。頂端不設(shè)支撐或錨桿，完全依靠打入足夠的深度來維持其穩(wěn)定性的鋼板樁為懸臂式鋼板樁；上端為固定支撐，下端為自由支撐（淺埋式）或固定支撐（深埋式）的鋼板樁為單錨式鋼板樁；設(shè)置多層支撐或錨桿的鋼板樁為多錨式鋼板樁。

1.2 鋼花管注漿防護(hù)

對(duì)臺(tái)后路基和錐坡進(jìn)行鋼花管注漿加固，再對(duì)開挖面進(jìn)行防沖刷處理，是對(duì)填筑密實(shí)度不理想的土體的一個(gè)比較有效的防護(hù)處理方案。鋼花管注漿就是將鋼花管打入土體中，通過鋼花管上預(yù)設(shè)的小孔，在一定壓力下向周圍土體壓注水泥砂漿或添加適量添加劑的水泥漿液的一種技術(shù)處理。注入的漿液在壓力作用下以填充、滲透和擠密等方式排出土顆粒間裂隙中的水分和空氣，并占據(jù)土顆粒間的空間，使土體孔隙比減少，強(qiáng)度提高，水泥凝結(jié)后將原來松散的土顆?；蛄严赌z結(jié)成一個(gè)整體，形成一個(gè)強(qiáng)度大、防水性能高和化學(xué)穩(wěn)定性好的結(jié)合體。此外，留在土體中的鋼花管本身具有一定的抗彎和抗剪強(qiáng)度，鋼管與注漿體形成一個(gè)鋼管混凝土樁，使原有地基形成加筋復(fù)合地基，當(dāng)注漿鋼花管樁形成群樁時(shí)，其集合效應(yīng)可大大提高土體的強(qiáng)度。

1.3 噴錨防護(hù)

噴錨防護(hù)是在開挖面上用機(jī)械鉆孔，在孔內(nèi)安放鋼筋并注漿，坡面安裝鋼筋網(wǎng)并噴射混凝土的一種防護(hù)處理方式。土體的抗剪強(qiáng)度低，基本沒有抗拉強(qiáng)度，但具有一定的結(jié)構(gòu)整體性，在土體內(nèi)安置錨筋，插筋錨體形成的骨架彌補(bǔ)了土體抗拉強(qiáng)度和抗剪強(qiáng)度低的弱點(diǎn)，使插筋錨體與土體形成復(fù)合體，發(fā)揮共同作用，顯著提高土體的承載能力和穩(wěn)定性。插筋錨體對(duì)土體的約束作用、應(yīng)力分擔(dān)作用、應(yīng)力傳遞與擴(kuò)散作用，增強(qiáng)了土體變形的延性，荷載達(dá)到一定的程度后，土體變形速率增加，而土體保持完好的整體性，無明顯滑裂面形成。噴錨防護(hù)具有設(shè)備簡單、施工方便、施工時(shí)間短、經(jīng)濟(jì)效益好的特點(diǎn)，一般認(rèn)為可用于地下水位以上的普通粘土和非松散砂土。噴錨防護(hù)的具體方案應(yīng)結(jié)合現(xiàn)場開挖深度、土質(zhì)情況、地質(zhì)條件等因素，通過計(jì)算確定。

1.4 方案的選擇

改擴(kuò)建工程應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場的實(shí)際情況，結(jié)合各種影響因素，采取適當(dāng)?shù)姆雷o(hù)處理方案。防護(hù)處理方案的確定，并不局限于某一種形式，可視具體情況選擇一種方案或多種方案的組合。對(duì)于開挖式橋臺(tái)拼接施工，無論采用何種防護(hù)方案，都必須加強(qiáng)穩(wěn)定性的監(jiān)測，在施工過程中采取必要的技術(shù)措施，減少對(duì)舊路的擾動(dòng)，如樁基礎(chǔ)采用回旋鉆機(jī)施工等，做好路面水的疏導(dǎo)和雨水的阻隔，防止雨水沖刷和滲入，加快施工進(jìn)度，避免不確定因素的影響，以確保道路結(jié)構(gòu)安全和交通安全。

2 非開挖式橋臺(tái)拼接施工

高速公路改擴(kuò)建工程中，部分橋梁的改擴(kuò)建比較特殊，如通道橋因交通需要無法進(jìn)行封閉施工，因路網(wǎng)規(guī)劃或升級(jí)改造需要新增橋梁，部分橋梁橋臺(tái)填方過高等。因其特殊性，這些橋梁在橋臺(tái)施工時(shí)并不適合開挖施工，只宜對(duì)橋臺(tái)結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理設(shè)置。

2.1 高填方橋臺(tái)

對(duì)于高填方橋臺(tái)或不適宜開挖舊橋錐坡和臺(tái)后路基施工的橋臺(tái)，可通過調(diào)整橋臺(tái)設(shè)置方式來減少對(duì)舊橋錐坡及臺(tái)后路基的開挖、減輕對(duì)舊橋橋臺(tái)的影響。除了舊橋錐坡位置按路基搭接方式挖臺(tái)階施工外，不再進(jìn)行其它開挖，橋臺(tái)和錐坡位置按填土路基施工至舊橋橋臺(tái)蓋梁底部，以此為平臺(tái)進(jìn)行樁基礎(chǔ)施工，澆筑承臺(tái)，承臺(tái)頂與舊橋蓋梁頂銜接。這種處理方式既可避免開挖施工對(duì)舊路帶來的安全隱患，利于舊路穩(wěn)定，又可降低施工難度，加快施工進(jìn)度。

2.2 樁柱式橋臺(tái)endprint

樁柱式橋臺(tái)是基樁直接蓋梁的一種橋臺(tái)形式，通常采用樁基礎(chǔ)以長短樁小凈距間設(shè)的密排樁方式形成橋臺(tái)，頂部通過蓋梁將長短樁連接在一起，其中長樁按照承載力要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，起到支撐作用，短樁按照深基坑圍護(hù)樁設(shè)計(jì)，起到擋土作用。樁柱式橋臺(tái)結(jié)構(gòu)簡單，施工難度低，施工進(jìn)度快，利于舊路穩(wěn)定，施工質(zhì)量易控制。在高速公路改擴(kuò)建工程中，因要綜合考慮交通通行和防護(hù)處理以及施工進(jìn)度等因素，在舊橋拆除重建和新增橋梁時(shí)較為常用。

采用樁柱式橋臺(tái)，可以直接以舊路為平臺(tái)進(jìn)行密排樁施工，開鑿樁頭后澆筑蓋梁，挖除部分舊路面后安裝梁板，最后全斷面開挖基坑，澆筑底板及對(duì)橋臺(tái)進(jìn)行整飾。對(duì)于臺(tái)后土體，可用水泥攪拌樁或本文1.2鋼花管注漿防護(hù)的方式進(jìn)行加固，以防橋臺(tái)在臺(tái)后土體及路面荷載的作用下產(chǎn)生位移變形。

3 舊橋拆除重建提前防護(hù)

高速公路改擴(kuò)建工程中，部分舊橋因使用性能不能滿足要求而需拆除重建，為保證道路的通行，舊橋重建一般是在新橋投入使用，進(jìn)行交通流轉(zhuǎn)換后進(jìn)行。重建的橋梁在開挖進(jìn)行橋臺(tái)拼接施工時(shí)，需對(duì)新橋臺(tái)及臺(tái)后路基進(jìn)行防護(hù)。實(shí)踐證明，采取提前防護(hù)能顯著地降低施工難度，加快施工進(jìn)度，并有效地降低結(jié)構(gòu)安全風(fēng)險(xiǎn)。

新橋臺(tái)背采用氣泡輕質(zhì)土填筑，因其固化后具有良好的自立性，可加強(qiáng)臺(tái)背填筑的整體性，有效減少土壓力，在開挖進(jìn)行重建橋梁的橋臺(tái)拼接施工時(shí)，無需對(duì)其進(jìn)行過多的防護(hù)，具有一個(gè)方案兩個(gè)效果的作用。新橋橋臺(tái)近舊路一側(cè)沿臺(tái)背方向設(shè)置擋土墻亦是舊橋拆除重建提前防護(hù)的一種有效方法。

結(jié)語

高速公路改擴(kuò)建工程中橋臺(tái)拼接及其防護(hù)處理關(guān)乎道路結(jié)構(gòu)安全和交通安全，必須引起廣大建設(shè)者的重視，除了在設(shè)計(jì)階段要技術(shù)介入外，更多的是依靠廣大參建者根據(jù)現(xiàn)場的實(shí)際情況和各種不確定因素去動(dòng)態(tài)探索。

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