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    路基與橋頭差異沉降的原因分析及施工對策

    2015-10-21 19:08:14蘇立群
    建筑工程技術(shù)與設(shè)計 2015年17期
    關(guān)鍵詞:質(zhì)量通病橋頭

    蘇立群

    摘要本問通過橋頭高填方工程實例,總結(jié)介紹了一些關(guān)于路基與橋頭差異沉降產(chǎn)生的原因及今后在設(shè)計和施工中對此類質(zhì)量通病的一些建議做簡要闡述。

    關(guān)鍵詞:橋頭;差異沉降;質(zhì)量通病

    引言:

    路基與橋梁橋頭結(jié)構(gòu)物的差異沉降引起橋頭跳車現(xiàn)象在現(xiàn)實生活中非常典型,也是多年來技術(shù)領(lǐng)域研究的重要課題。如路基與橋梁結(jié)構(gòu)物差異沉降處理不好,交通流量比較大的時候,沒幾秒鐘就會發(fā)成一次橋頭跳車現(xiàn)象。同時由于橋頭路基的高度受橋下凈空的限制,一般填土高度可達5~6米,有時候還會更大,成都龍?zhí)豆I(yè)園區(qū)E線西沿線工程主線橋橋頭路基填土高度大14之高,加之橋梁受施工工期限制,橋梁引道或臺背回填都是在橋梁主體結(jié)構(gòu)后進行施工填筑,所以橋頭路基的壓實度、固結(jié)時間與正當路段的路基有時間差問題,因此,通車后造成路基與結(jié)構(gòu)物之間的差異沉降是導致跳車的必然結(jié)果。

    路基與結(jié)構(gòu)物的差異沉降問題涉及到地基處理、路基填筑、橋臺搭板幾何尺寸、橋臺構(gòu)造形式及路面結(jié)構(gòu)等諸多設(shè)計與施工的原因。差異沉降綜合防治措施合理性不但減少工程量,重要的是保證行車的舒適性和安全性,具有明顯的社會和經(jīng)濟效益。

    工程概況:龍?zhí)禘線西延線(理工大學-成華大道)主線立交工程,位于成都市城市核心區(qū)的成華區(qū)范圍內(nèi),該工程內(nèi)容包括:龍?zhí)禘線西延線東風渠及東側(cè)回頭橋工程、龍?zhí)禘線西延線跨成華大道橋工程、中間填方道路工程。立交主線總平面設(shè)計起點為12+28.381,設(shè)計終點為18+55.500。龍?zhí)豆I(yè)區(qū)E線西延線(理工大學-成華大道)的規(guī)劃紅線寬度為40米。為方便敘述,本次主線立交主體工程分為三部分①東側(cè)橋部分(含主線立交主體工程、南北側(cè)慢行系統(tǒng)坡道部分)②中間填方道路部分③西側(cè)橋梁部分(即主線跨成華大道橋工程)

    路基與結(jié)構(gòu)之間的差異沉降原因分析

    結(jié)構(gòu)工程是剛性體,臺背部分雖然通過摻拌(石灰、礫石、粉煤灰)等異型材料進行加固處理,但畢竟存在強度及回彈模量不同的差異問題。而臺背后的一般素土路基又不必進行處理,就導致橋臺與臺背,臺背與路基之間產(chǎn)生不同程度壓縮和沉降。橋臺與臺背一般情況下同處于相同的地質(zhì)層,但不是一類結(jié)構(gòu)體,雖然橋臺作用在地基上的壓力大于臺背壓力,因具有足夠的摩擦力而產(chǎn)生豎向沉降變形,但臺背以后的段落畢竟存在剛性、半剛性、彈性或塑性之間的材料的強度差異,在行車軸載的作用下,產(chǎn)生不同程度的差異沉降。

    施工質(zhì)量問題:對于一般的臺背回填及U型橋臺施工過程中,因為工作面小,重型壓路機很難靠近,考慮施工機械注意避免破壞砼結(jié)構(gòu),成品保護等問題,存在靠近橋臺邊緣的很難達到設(shè)計的壓實度。造成填方整體產(chǎn)生豎向固結(jié)變形,形成嚴重的工后沉降,臺背與路基之間造成沉陷并出現(xiàn)臺階。

    臺后填料滲水侵蝕及變形:在橋臺和臺后填方之間或錐坡之間,自然降水極易延路面或錐坡(壓實度未達到要求的松散狀態(tài))內(nèi)滲透,并產(chǎn)生侵蝕和軟化造成沉降變形。

    路基與結(jié)構(gòu)之間的差異沉降的技術(shù)處理對策

    橋頭搭板的設(shè)計:在路基和橋臺結(jié)構(gòu)物連接段范圍內(nèi),因遠離橋臺的路基壓力逐漸減弱,既沉降逐漸減小,加之從橋臺到臺背,從臺背到路基又是不同材料的特點,應(yīng)該設(shè)置一定長度的過渡段,主要分為一下集中形式:

    一、 路面類型過度形式

    橋涵兩端路堤的施工,在一定長度范圍內(nèi)鋪設(shè)不同厚度或不同材料的過度路面,待路堤沉降基本完成以后改為鋪筑原設(shè)計路面,該措施對水泥混凝土路面的施工效果尤其顯著。

    二、 搭板過度形式

    設(shè)置搭板可使柔性結(jié)構(gòu)路段產(chǎn)生的較大沉降通過搭板逐漸過度到橋頭結(jié)構(gòu)物上,車輛行駛不至于產(chǎn)生跳車,目前設(shè)計搭板長度一般為6~8米不等。雖然搭板的功能在一定時間內(nèi)使用效果良好,但是隨著行車時間增長,遠離橋臺搭板末端的部分極易發(fā)生凹陷。因此,在端部設(shè)置半剛性材料做成的枕梁,效果會更好。該理論依據(jù)是假設(shè)行車輪載的影響深度與路基影響深度相同,使附加應(yīng)力逐漸歸零并減少沉降。

    設(shè)置較長的橋頭搭板,根據(jù)路堤的填筑高度不同可酌情增減搭板的長度,假設(shè)軟土路基上的橋頭路基不必限制橋頭搭板的長度,使搭板遠端與路基的正常段達到同步沉降。加大橋頭搭板的長度有利于減少差異沉降對行車舒適度的影響。

    設(shè)置特異的橋頭搭板或采用輕質(zhì)及永久性材料,設(shè)計為膨脹性聚苯乙烯、閉孔的泡沫塑料,即EPS,雖然該產(chǎn)品設(shè)計一次性投資較昂貴,但使用穩(wěn)定性及耐久性很好,養(yǎng)護維修費用極大降低。

    三、 增加設(shè)置

    路基與橋臺構(gòu)造物之間設(shè)置排水槽,或在橋臺與填方段結(jié)合除及過度段的路面下設(shè)置墊層,防止路面滲水侵入填方體內(nèi),減少對路基、路面材料的沖刷和侵蝕,以致保持橋頭及臺背的穩(wěn)定性。

    四、 使用輕質(zhì)材料

    采用液態(tài)粉煤灰進行橋頭臺背的填筑,可以很好的降低橋頭的自重及減少沉降。

    五、 采用加筋擋土墻的形式

    采用加筋擋土墻作為橋頭路基的基本形式,連接橋頭兩側(cè)路肩方向的翼墻,以約束路基的側(cè)向變形,最大限度的減少橋頭路基的沉降量。

    六、 采用加筋整體式橋臺形式

    由帶筋與填料成層交替鋪設(shè),并緊密壓實而成的一種復合材料,其內(nèi)部穩(wěn)定性是由帶筋與填料之間摩擦力作用而控制,該橋臺固有整體普通橋臺的受力作用,梁通過墊梁搭在筋體上面,加筋結(jié)構(gòu)整體承受梁作用的荷載,在加筋體下部有設(shè)普通結(jié)構(gòu)的樁基礎(chǔ),而加筋體的高度和地基的壓力與路堤相同,避免路基與結(jié)構(gòu)物的沉降現(xiàn)象。

    路基與結(jié)構(gòu)之間的差異沉降的施工質(zhì)量控制

    采用增大臺背施工作業(yè)面的措施,雖然該工作面必須使用大型壓實機械而工作效率低,但是必須堅持使用大型機械設(shè)備進行壓實達到設(shè)計理想的壓實度,改變傳統(tǒng)的施工工藝,順橋向底部的施工長度以15cm為宜,頂部施工長度以15m+H(H為路基填筑高度)為宜,施工虛鋪厚度不大于20cm,層位做出標記并留有橫坡,壓實度應(yīng)不小于98%進行嚴格控制,邊角部位使用機械夯務(wù)必嚴格夯實。

    橋梁臺背施工一般應(yīng)先于路基完成,其上部沿路基方向的長度不小于臺身長度,下部長度按橋臺高度1:2計算,采用橫向分層填筑。斜交臺背填筑應(yīng)從臺身兩側(cè)填筑,同時按水平分層填筑和橫向碾壓,以減除偏土壓力的影響。

    對于高填方的臺背回填要使用摩擦角大的填料,盡量做到材料品質(zhì)一致以減少因材料自重不同產(chǎn)生不平衡的沉降。

    錐坡及臺背的施工應(yīng)做到在橋臺樁、墩臺身或U型臺臺身的蓋梁或臺帽施工之前完成臺背的施工,以提前預壓以減少沉降。

    結(jié)束語:綜上問題是工程實踐中屢見不鮮的技術(shù)問題,也是一直困擾設(shè)計與施工的技術(shù)難題,只要加強科學的設(shè)計理念和嚴格執(zhí)行施工技術(shù)規(guī)范,就可使得問題得到解決,同時也體現(xiàn)交通技術(shù)生產(chǎn)力的科學性,具有明顯的社會價值。

    參考文獻:

    [1] 陳敏杰.橋梁施工.中國鐵道出版社,2003.

    [2] 《路基路面工程》人民交通出版社(第三版)

    [3] 王元. 橋梁工程. 北京:人民交通出版社,2001.

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