寇 林
(深州市華通公路工程有限公司,河北 深州053800)
在我國公路工程中,無論是橋梁施工、通道施工還是明涵施工,幾乎全部要進(jìn)行臺(tái)背填土的相關(guān)處治。一般而言,臺(tái)背填土是否具有可靠的壓實(shí)度,主要取決于施工用料、施工順序、施工機(jī)械、施工經(jīng)驗(yàn)、施工作業(yè)面等[1]。受上述因素的影響,臺(tái)背壓實(shí)度無法達(dá)到設(shè)計(jì)和使用要求的情況經(jīng)常出現(xiàn)。除此之外,在公路正式服役期間,受車輛載荷以及自然因素的雙重影響,將會(huì)使土基塑性變形發(fā)生由淺到深的積累,最終造成路橋二者間發(fā)生明顯的差異沉降,這對(duì)于路面平整度十分不利。
在軟基路段中,地基沉降導(dǎo)致的橋頭跳車問題長期以來一直困擾著人們,其主要原因是沒能做好施工圖紙?jiān)O(shè)計(jì),在此過程中,地質(zhì)鉆探布孔數(shù)量及深度不符標(biāo)準(zhǔn),沒能發(fā)現(xiàn)軟基,或者沒能準(zhǔn)確探明軟基的相關(guān)數(shù)據(jù)(范圍、深度以及物理力學(xué)性質(zhì)等)。對(duì)軟基進(jìn)行相關(guān)計(jì)算過程中,所采用的方法以及參數(shù)不能滿足實(shí)際需要,造成軟基處治設(shè)計(jì)無法滿足既定的目標(biāo)。另外,在雨水的長期侵蝕下,路堤將會(huì)發(fā)生填土流失以及強(qiáng)度降低的問題,進(jìn)而導(dǎo)致沉降。
(1)在橋頭搭板的設(shè)計(jì)中,行業(yè)內(nèi)還沒有就計(jì)算方法達(dá)成共識(shí),另外,《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》(JTG D60—2004)也沒有針對(duì)這一問題給出具體規(guī)定。
(2)橋頭引道路堤有相當(dāng)一部分處于高填方路段,橋涵結(jié)構(gòu)、橋頭路堤之間存在相對(duì)沉降量偏大的問題,將會(huì)導(dǎo)致搭板長度不足,使其無法起到順接作用,最終導(dǎo)致橋頭跳車的發(fā)生。
(3)在臺(tái)背路堤沉降的作用下以及雨水沖刷的影響下,臺(tái)背路堤容易出現(xiàn)脫空,進(jìn)而造成搭板強(qiáng)度不足,甚至斷板,最終導(dǎo)致橋頭跳車的發(fā)生[2}。
橋臺(tái)軟基路堤處理有很多方法,施工過程中要根據(jù)不同方法的作用機(jī)理,以及適應(yīng)性等特點(diǎn),結(jié)合當(dāng)?shù)毓こ虒?shí)際情況加以選擇。高速公路橋梁軟基路堤施工的研究結(jié)果表明,超載預(yù)壓施工方便,可利用施工荷載作為軟基預(yù)壓荷載,但是缺點(diǎn)是剩余沉降量大、工期長。水泥粉噴樁復(fù)合地基施工工期短,加固軟土效果明顯,但缺點(diǎn)是工程造價(jià)高。塑料排水板法加固工期較粉噴樁法長,較超載法短。此外,處理軟土地基的方法還有爆破法和強(qiáng)夯法等[3]。
為了提高高速公路橋梁軟基路堤的排水固結(jié)的施工質(zhì)量,消除軟基路堤由于不均勻沉降而出現(xiàn)橋頭跳車的現(xiàn)象,應(yīng)提前軟土地基路段的施工時(shí)間,尤其是橋臺(tái)地段的施工時(shí)間。為了減少軟基路堤工后沉降,應(yīng)盡可能地爭取更長的預(yù)壓時(shí)間。路堤一般采用袋裝砂井或塑料排水板處理,根據(jù)軟土的土層性質(zhì)、地質(zhì)條件以及路堤填筑高度,其在鄰近橋頭路段附近間距應(yīng)加密。在橋臺(tái)處設(shè)置攪拌樁過渡段,為了協(xié)調(diào)變形,可以在塑料排水板加密區(qū)交接處或攪拌樁過渡段末端與袋裝砂井之間設(shè)置土工織物砂墊層。
高速公路橋梁的一般填土路堤與過渡段路堤的施工,應(yīng)按大致相同的高度,盡快安排在橋臺(tái)結(jié)構(gòu)完成后進(jìn)行。過渡段路堤與一般路堤的碾壓面,使用具有同等壓實(shí)度能量的壓實(shí)機(jī)械進(jìn)行填筑碾壓。同時(shí),同步預(yù)壓填土、填筑和碾壓路堤與錐坡處,在使用大型機(jī)械碾壓困難時(shí),可改用小型振動(dòng)壓實(shí)機(jī)械充分壓實(shí)路堤與橋臺(tái)連接部位[4]。
要有目的地選擇施工路段的填料。路橋過渡段路堤填筑之前,必須進(jìn)行各種土壤的對(duì)比試驗(yàn),包括實(shí)施篩分和擊實(shí)試驗(yàn),聯(lián)合測定土壤的液限和塑限,以及在相同壓實(shí)機(jī)具下,達(dá)到同等壓實(shí)度時(shí)的各種土壤松鋪厚度與壓實(shí)遍數(shù)的關(guān)系。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果,對(duì)各種土壤的技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行對(duì)比,從中選出最適宜的土壤,作為過渡段路堤的填料。應(yīng)選用滲水性較好的材料或干容重較大的砂類土。
水泥粉噴樁復(fù)合地基是一種專門用來加固軟土的方法,不僅效果良好,而且工期較短,缺點(diǎn)是施工成本偏高。超載預(yù)壓法簡單易行,缺點(diǎn)是工期偏長,且伴有剩余沉降量偏大的問題。除了上述兩種處治方法之外,還有塑料排水板法、強(qiáng)夯法以及爆破法等,它們各具不同的機(jī)理和適用范圍,應(yīng)該結(jié)合實(shí)際情況合理選用。水泥粉噴樁復(fù)合地基處理如圖1所示[5]。
圖1 水泥粉噴樁復(fù)合地基處理
當(dāng)橋臺(tái)結(jié)構(gòu)施工結(jié)束后,應(yīng)在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行路堤(包括過渡段路堤和一般路堤)的施工。對(duì)路堤、橋臺(tái)之間的連接處進(jìn)行處理時(shí),應(yīng)保證路堤的預(yù)壓填土和錐坡的預(yù)壓填土同步進(jìn)行。除此之外,對(duì)于那些存在嚴(yán)重工后沉降問題的路基(如橋頭高路堤等),除采取常規(guī)措施之外,還應(yīng)考慮優(yōu)先施工,如采取靜置預(yù)壓的辦法,當(dāng)其滿足設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)才允許進(jìn)行后續(xù)施工。容許工后沉降詳見表1(參考現(xiàn)行《公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTG D30—2004))。
表1 容許工后沉降 單位:m
對(duì)路堤進(jìn)行填筑前,應(yīng)保證填料的合理性,具體的做法是對(duì)各類土壤進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn),從中找出最為合適的一種。其試驗(yàn)項(xiàng)目主要包括:(1)液限及塑限的測定;(2)篩分及擊實(shí)試驗(yàn);(3)壓實(shí)遍數(shù)和松鋪厚度之間的關(guān)系。對(duì)各項(xiàng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,比較各自的技術(shù)指標(biāo),最終選擇出最為合適的填料。一般情況下,優(yōu)先選擇那些干容重較大的砂類土,或者選擇那些滲水性較好的材料,從而保證材料的水穩(wěn)定性以及壓實(shí)性滿足要求。
在地表水及地下水的影響之下,路基容易發(fā)生坍塌或者翻漿,瀝青路面容易發(fā)生松散、剝落以及龜裂的質(zhì)量問題,水泥混凝土路面容易發(fā)生錯(cuò)臺(tái)或者斷裂等不同程度的病害。所以,在進(jìn)行臺(tái)背路堤施工的過程中,應(yīng)注意相關(guān)的排水工作,避免水給填土帶來不利的影響。常見的方法有兩種,一種是設(shè)置橫向泄水管,另一種是設(shè)置盲溝。如果施工位置的地下水位偏高,那么臺(tái)背路堤不建議采用直接填筑的做法,建議以碎石砂為材料進(jìn)行盲溝的鋪筑,以收到良好的排水效果。
在沉降監(jiān)測的幫助下,有助于保證軟基路堤的強(qiáng)度以及穩(wěn)定性,控制工后沉降。實(shí)際施工過程中,應(yīng)認(rèn)真落實(shí)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn),采用分級(jí)的方法進(jìn)行路堤的填筑,另外,應(yīng)注意填土速度的控制,不允許出現(xiàn)前慢后快的問題。
在沉降監(jiān)測的幫助下,有助于計(jì)算并控制路面施工時(shí)間。通常采用雙標(biāo)準(zhǔn)控制明確路面施工時(shí)間:(1)要求對(duì)沉降曲線換算的工后沉降量小于設(shè)計(jì)容許值;(2)要求連續(xù)3個(gè)月的沉降量均符合每月6mm以下的標(biāo)準(zhǔn)。以上兩個(gè)條件是必要條件,必須嚴(yán)格執(zhí)行,只有如此,才能有效保證路面的平順程度,防范橋頭跳車事故的發(fā)生,保證行車安全。
在高速公路橋梁路堤處理的設(shè)計(jì)階段,要盡可能考慮處理搭板與橋臺(tái)連接處的構(gòu)造,設(shè)置橋頭搭板,在可能的條件下將橋臺(tái)處的伸縮縫移到橋墩上,減少橋臺(tái)處的變形因素。同時(shí),對(duì)橋臺(tái)地基土層情況進(jìn)行認(rèn)真分析,確定具體方法,密實(shí)橋臺(tái)填土路堤。在長度允許的范圍之內(nèi),為了使路基剛度逐漸過渡,可以在連接搭板的路堤路基上,設(shè)置一層鋼筋網(wǎng),或者采用水泥穩(wěn)定碎石層處理。針對(duì)填方高度、地質(zhì)情況、填料來源、路堤長度以及路堤沉降等問題,應(yīng)充分考慮臺(tái)背填方路基的設(shè)計(jì)方案,同時(shí)為了盡量避免高速公路施工建設(shè)中出現(xiàn)大河面小跨徑橋涵,還需選擇恰當(dāng)?shù)臉蚝恢?,同時(shí)對(duì)跨徑及橋臺(tái)后部進(jìn)行必要的防護(hù)。
根據(jù)產(chǎn)生公路橋梁軟基沉陷的具體原因,施工單位要制定具體防治措施,嚴(yán)格按設(shè)計(jì)文件、合同條款、施工規(guī)范以及相關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)組織施工,加強(qiáng)對(duì)施工原材料和施工工藝的控制,完善質(zhì)量自檢程序和質(zhì)量自檢體系,加強(qiáng)對(duì)高速公路橋梁軟基路堤的施工工序的檢查,預(yù)防橋梁安全事故的發(fā)生。
[1] 李思清,李衛(wèi)民,周濱,等.廣東佛—開高速公路軟基填砂路堤拓寬的關(guān)鍵技術(shù)分析[J]. 中外公路, 2009,(4):32-34.
[2] 高紅梅,王韶君.高速公路拓寬工程軟基處理路堤打入樁施工質(zhì)量控制[J]. 內(nèi)蒙古公路與運(yùn)輸,2010,(1):36-39.
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[4] 鄂海清,魏曙紅.佛開高速公路軟基路堤拓寬沉降控制標(biāo)準(zhǔn)研究[J].公路,2012,(2):82-87.
[5] 王立新.高等級(jí)公路路面施工問題研究[J].科技致富向?qū)В?011,(9):25-36.