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      公路橋梁過渡段軟基路基的施工技術分析

      發布時間:2020-10-10 09:11所屬分類:路橋建設加入收藏

      摘要:公路橋梁過渡段水文和工程地質條件較差、道路與橋梁的銜接部分結構復雜,對地基處理和路基施工質量要求極高。本文首先闡釋了公路橋梁過渡段

        摘要:公路橋梁過渡段水文和工程地質條件較差、道路與橋梁的銜接部分結構復雜,對地基處理和路基施工質量要求極高。本文首先闡釋了公路橋梁過渡段的施工特點和要求,分析了軟基路基施工的技術難點和常見問題,進而探討了如何在軟基加固、臺背路堤修筑和橋頭路基填料選擇、搭板設置和排水系統施工等環節采取有效措施,有效控制公路橋梁過渡段基礎的不均勻沉降和路基、路面結構變形。

        關鍵詞:軟基路基施工;技術難點;過渡段;公路橋梁

      公路工程師論文

        引言:

        公路橋梁通常架設在溝壑、河谷等地勢低洼、地下水水位較高的地段,所以,過渡段的路基與橋臺基礎大多為軟土層。在施工技術方案設計和實施過程中,既必須保障基底承載力達到設計要求,又需要考慮因路基、橋臺結構剛性、荷載差異帶來的沉降差和塑性變形風險。

        一、公路橋梁過渡段的施工特點和技術要求

        由于處于復雜的工程與水文地質路段,公路橋梁過渡段施工存在很多技術難點。如若處理不當,極易發生不均勻的基礎沉降和結構變形,并且在公路橋梁使用過程中很快出現各類病害。首先,過渡段軟土地基的含水率等指標通常達不到設計條件,需要結合現場勘察結果,依據相關技術規范合理選擇加固措施;其次過渡段地下水水位通常較高,橋頭路基和橋臺背后路堤填料較易受到侵蝕和引發結構失穩,要求施工時嚴格控制填筑材料的性能和施工工藝。此外,由于修筑橋臺和路基所用材料物理性質有所差異,使得二者的剛性明顯不同,當車輛經過過渡段時會出現變形差,容易出現橋頭跳車現象。

        二、過渡段軟基路基施工技術難點和常見問題

        (一)基礎承載力和沉降量控制

        軟土路基由于含水量大等原因導致其穩定性和承載力均達不到公路橋梁設計要求,而且在行車荷載的長期作用下,還容易出現土層的側向變形和移動,導致基礎結構失穩。并且在橋臺、路基剛性和靜載差異作用下,發生不均勻沉降的概率較高。首先,軟土地基孔隙率高、含水量大且大多質地不均,在公路橋梁靜載和行車動載長期作用下,會出現縱向和橫向的壓縮和變形,導致路基結構變形和出現不同部位的沉降差,進而影響邊坡、路面和橋臺結構穩定性;其次,在施工荷載、結構靜載、行車荷載作用下,軟土地基和路基填料會由于物理性質差異產生不同程度的塑性變形,導致橋梁和路基內部產生應力,如果不能將變形差控制在合理范圍,會影響公路橋梁的結構耐久性。

        (二)路基和橋臺剛性不一致帶來的風險

        公路路基通常由土石方砌筑而成,而在過渡段與之相銜接的橋臺大多是鋼筋混凝土結構,二者的剛性存在明顯差別。所以,當軟土地基發生沉降時,二者所受的內部應力作用和變形量明顯不同,極易在剛性突變的連接部位發生應力集中,并且在行車荷載的反復作用下造成結構病害。

        (三)臺背路堤的變形控制

        橋臺背后的路堤填筑施工條件相對特殊,不僅需要控制軟基沉降和保障其承載力,還面臨如何控制地表和地下水侵蝕、保障回填土壓實度的難點。首先,臺背路堤填筑的施工作業空間相對較小,不利于壓實設備的操作。而且為了避免影響橋臺、橋頭過渡段路基等結構的穩定性,不宜使用振動壓實設備[1];其次,橋臺背后的回填土面臨雨水侵蝕等問題,而且由于其高度、體積明顯超出橋頭過渡段路基,還需要考慮降低二者重力差以減少不均勻沉降風險。所以,橋臺背后的回填土材料和施工工藝設計非常關鍵。

        三、過渡段軟基路基施工技術要點

        針對公路橋梁過渡段軟基路基的施工技術難點,應結合具體工程的現場工程和水文地質勘察資料,根據設計要求合理選擇軟土地基加固工藝和橋頭過渡段路基、橋臺背后路堤填筑材料,并且做好施工過程中的沉降差、變形量等參數的監測,有效控制搭板施工、臺背路堤填筑等關鍵環節的施工質量。

        (一)軟基加固

        為了確保公路橋梁過渡段路基結構的穩定性與承載力,必須結合具體的土質、地下水水位、施工技術條件等因素合理選擇軟基加固工藝,對路基施工范圍內的軟土層進行處理。目前排水固結、超載預壓、深層攪拌樁等都是比較成熟和有效的工藝,其中深層攪拌樁是施工工藝簡單且效率相對較高的方法,在目前的公路橋梁過渡段軟基路基施工中的應用較多,適用于飽和粘性軟土地基的加固。其原理是根據公路橋梁的基礎承載力需要,利用機械設備將水泥漿或石灰粉與一定深度的軟基土層攪拌并固化成樁[2]。利用樁體傳遞公路橋梁荷載并支撐整體結構,而且按照設計間距、深度排列的攪拌樁起到了擠壓周邊土體,防止其側向變形和位移的作用,可以有效控制過渡段路基的不均勻沉降。

        (二)臺背路堤和橋頭路基的施工

        為了均衡臺背路堤和橋頭過渡段路基結構的自重,并且有效控制二者的變形量和沉降差,保障過渡段整體結構的穩定性,原則上臺背路堤填筑材料必須在具有較大強度、摩擦角的同時,透水性良好且密度較小,以利于排水和保障壓實度[3]。因此,在施工過程中,根據當地條件既可以選擇沙礫、碎石等硬度大和較易壓實的填料,也可以使用密度小且強度指標能夠達到設計標準的粉煤灰等廢渣,以降低沉降差和路基、橋臺銜接部位的內部應力。在填筑施工過程中,要按照設計要求控制每一層的松鋪厚度和壓實度,根據現場條件合理選擇壓實設備。而橋頭過渡段路基的填土則要保障其含水量等指標達到設計要求,否則應采取翻曬或灑水等措施,確保路基結構密實且均質。

        (三)搭板施工

        設置搭板是實現橋頭道路結構與橋臺剛性漸變性過渡的有效技術措施,在施工后的基礎沉降過程中,能夠均衡各部分結構受力并控制變形差,在路基結構受力趨于平衡前,避免出現結構失穩和路基、路面破壞的現象。首先,搭板長度取決于施工后路基允許沉降量,原則上不超過15m;其次,搭板和橋臺頂部利用錨栓連接固定,而另一端則搭接在橋頭路基之上[4]。當其長度大于8米時應分段搭設,以便均勻控制路基沉降帶來的內部應力和變形。此外,在搭板設置過程中,要嚴格控制連接其與橋臺的錨筋間距等參數,并且在路面施工過程中避免其位移超出允許值。

        (四)排水系統的設計和施工

        由于公路橋梁過渡段地下水水位偏高、地表水流向復雜,既要在路基施工過程中防范地下水和地表水的侵擾,也要設計必要的排水系統,控制其對使用中路基的侵蝕和沖刷,保持過渡段基礎結構的穩定性。首先,當地下水水位高于設計要求時,應在施工前采取措施降低水位,并且通過使用土工格柵、敷設反濾層等方式排水和防水;其次,通過設計排水管溝排除進入臺背路堤的地表水,在保障回填土壓實度的同時,防止公路橋梁使用過程中出現路基積水而引發基礎沉降和變形。

        四、結束語

        過渡段在公路橋梁工程施工中質量要求高、現場環境條件復雜,實踐中必須根據設計要求和現場的工程、水文地質勘察結果合理設計施工技術方案。并且在施工過程中嚴密監測軟土地基、路基、橋臺的沉降和變形,當相關參數超出允許值時查明原因并進一步優化既定方案,保障過渡段結構的穩定性和公路橋梁的使用安全。

        參考文獻:

        [1]歐陽書. 公路橋梁過渡段軟基路基的施工技術研究[J]. 裝飾裝修天地, 2016, 000(012):312-312.

        [2]劉長鋒, 吳雪彬. 公路橋梁過渡段軟基路基的施工技術研究[J]. 工程技術(引文版), 2016, 000(002):00123-00123.

        [3]鄭杰. 公路橋梁過渡段軟基路基的施工技術及橋頭軟基處理[J]. 科技風, 2016, No.287(05):12-12.

        [4]胡貽建. 公路橋梁過渡段軟基路基的施工技術分析[J]. 建筑工程技術與設計, 2018, 000(002):325.

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