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【摘 要】 桥涵搭板处路基在竣工后的正常使用过程中,大多存在一定的病害问题。本文主要分析了我国桥涵搭板处路基的施工病害及其原因,提出了相应的防治措施,以最大程度地降低病害的发生。
【关键词】 桥涵搭板处;路基施工;病害;防治
一、桥涵搭板处路基病害和原因分析
1、桥涵搭板处路基的常见病害
工程竣工以后,在早期的正常使用过程中,桥涵搭板处的路基容易出现不均匀沉降病害,对正常行驶的车辆造成跳车现象,影响车辆行驶过程中的舒适性,迫使正常行驶中的车辆突然刹车,增加了车辆的磨损程度和成本费用。由于过渡段的不均匀沉降问题,增加了路面的养护成本,增大了养护公司的经济损失。
2、桥涵搭板处路基压实度不足
桥涵搭板处路基的压实度不足,经研究发现,在路基的填土压实施工过程中,由于桥涵搭板处所处的位置比较独特,大型的压路机械设备无法充分全面地全面辗压,而小型机械又无法压实到所要求的强度,致使路基处的填土压实度不够,造成沉降病害。
3、桥头引道软土地基处治不当
若对软土地基没有给予足够的重视,再加上处理不当,就会造成地基承载力不足,进而引起桥头路面产生病害,影响其正常的通行,是造成桥涵搭板处出现不均匀沉降原因,原因大多是施工人员为了赶工期,加快施工进度,在地质钻探施工中,钻孔数量相对较少,或者钻孔深度没能到达软土地基处,施工时路基下面就存在未处治的软土地基,使得公路通车以后,经长时间重载车辆的竖向荷载的碾压以后,路基往往出现不均匀沉降,引起路面不同程度的沉降。
4、桥涵搭板处结构设计不合理
桥涵搭板处为了减少不均匀沉降的出现,通常将过渡段设计成搭板的结构构造。可是在桥头设计成搭板构造以后,仍会出现过渡段的不均匀现象,同时桥头常出现断裂现象,给路面行车造成跳车现象。桥头搭板的长度划分与桥梁长度的关系如下:在大中桥中,桥头搭板的总长度为8m;小桥、填土高度小于0.5m的通道以及涵洞,搭板长度为5m。由于桥梁桥头的高程相对较高,造成桥头引道处的填土量必然增加,尤其特大桥桥头填土量会更大。填土量的增大,继而间接使得填土的压实工序相对繁琐,增加了压实的总负担,导致桥头路段填土压实度差、承载力不足,在路面车辆的竖向荷载作用下,出现桥头不均匀沉降。若桥头搭板的设计长度不足,无法起到顺接,致使车辆的行驶出现桥车隐患。
5、桥头引道路堤边坡防护问题
在对路桥的桥头施工过程中,桥头路堤填土通常用压实性好、渗水性好的土体,确保压实以后有充足的承载能力。但在公路竣工后的正常使用过程中,仍会发现桥涵搭板处发生不均匀沉降的路段,路坡被雨水冲刷的現象比较严重,可能使得桥头填土松动流失,造成承载力不足,从而引起路面下沉,出现路面的不均匀沉降和桥头跳车现象。
二、桥涵搭板处路基施工病害防治对策
路面层遭受损坏不仅对行车造成很大的安全隐患,同时可能加深路基破坏,下面针对桥涵搭板处路基施工病害防治进行探讨。
1、设置合理的桥头搭板
为了减少过渡段病害的发生,确保过渡段的稳定性,往往在过渡段设计时,设置合理的桥头搭板,将原来集中部位不均匀变为均匀分散于搭板的整个长度范围。在设置合理的桥头搭板以后,原来柔性路堤产生的不均匀沉降量得以均匀过渡,实现纵坡均匀过渡的目的。桥头搭板的布置如图1。
图1 桥头搭板布置
图2 桥头搭板设置在纵向反坡
当对桥头搭板处进行病害治理时,需要对原已破坏的路基进行清理,重新换填性能比较好的土,并进行充分的压实;在合适的沉降范围内,设置桥头搭板,从而避免车辆发生跳跃现象。设置桥头搭板方法的不足之处就是桥头搭板与老路面结合之处,容易发生错台现象。
2、选择合适的路堤填料
路堤填料对于路堤的压实度有很大的影响,要根据工程的特点,选择合适的路堤填料。不同类型的土壤在同一压实机械作用下,压实度与压实次数和松铺厚度有一定的关系,在路堤填土施工时,应选用最佳类别的土壤作为填料。集料的选取要注意确定合适的骨料级配及二灰碎石混合料的配合比。由工程经验可知,传统的连续级配颗粒偏小,在实际工程施工时应该增加粗骨料的配合百分比,同时减少胶结材料的使用,减小填料的收缩。
设置变刚度路面结构就是设置一种特殊的梯形搭板,同时在其上面铺设柔性路面材料,从而使路面结构实现刚度变化,进而达到顺坡的目的。
3、采用过渡性路面,预防不均匀沉降的发生
对于易产生不均匀沉降现象的台背填土处,可将其铺筑成条石铺砌、沥青过渡层以及半刚性过渡层等类型的过渡性路面,以提高过渡段的承载能力,从而最大程度地降低不均匀沉降。采用中条石铺砌过渡性路面的优点是修复处理的速度快,不影响正常交通;缺点是路面平整度差,使得行车出现颠簸现象。工程施工时常采用半刚性沥青材料铺筑过渡层,其明显的好处是在出现沉降时,可以及时在沉降处铺一层沥青混凝土,尽可能地减少车辆颠簸现象。
4、采用可起吊的活动搭板
对于一些桥涵搭板处施工进度快、桥头路基填土高等特殊情况,考虑到运用后剩余沉降量较大,跳车现象很有可能发生,可以将桥头搭板设计成能起吊的活动搭板,在运营一段时间之后如果存在跳车现象,就可以把搭板吊起,调整基层标高,然后将搭板放回原位即可。可起吊的活动搭板是一种快捷、工艺简单的方法。
5、提高搭板处路基的压实度,预防病害的发生
为提高过渡段路基的压实度,预防病害的发生,需要注意:在路堤的压实施工中,要使桥台的台背路堤与护坡同时施工,确保两者有相似的力学性能。在路堤分层填土时,应使一层填土覆盖全部铺设面以后,才可以进行压实施工。在分层压实时,取每层松铺土厚度为15cm,并进行充分的压实。在路堤的压实过程中,要特别注意施工顺序:卸土→平土→洒水→晾晒→压路机碾压→压实度检测。在施工时采用机械进行现场搅拌,避免粗细骨料产生离析窝的现象,保证压实质量。 6、设置纵向反坡
纵向反坡是指存根据沉降的经验值在可能产生沉降的范围之内设置一定的纵向路面超高,从而抵消在运营过程当中路基沉降,进而达到避免桥头跳车的目的。桥头踏板设置纵向反坡图(如图2)
7、HD掺胶混凝土修补处治
由于水泥混凝土的强度高,强度形成的龄期较长,往往在28天左右,弹性模量大等原因,使得水泥混凝土路面桥头跳车的处治技术具有非常大的复杂性,假如采用同种水泥混凝土材料进行修复,不仅仅有最小厚度的要求,原来路面混凝土的凿出工作量非常的大,同时由于其强度形成的龄期较长,在已经开始运营的高等级公路上,需要封闭较长的时间,这显然是不符合现代高速公路运营的要求。经过实验表明,采取HD掺胶混凝土快速修补水泥混凝土路面具有早期强度与粘接强度高、抗冷热交变性好、抗折强度及模量大、通车时间短、路面视觉效果好等等优点,该方法在高等级公路水泥混凝土路面处治桥头跳车问题中效果好。
三、台背填筑的工艺和施工方法
路堤的沉降可分为瞬时沉降、固结沉降和次固结沉降,其中影響桥头跳车的主要是固结沉降和次固结沉降。台后填筑的材料和质量极大的影响路堤的沉降,下面讲台背填筑的方法。
1、台背填料的选择
在桥台后5~10m范围内应填筑工程性质良好的填料。填料的刚度应介于路基材料的刚度和桥台材料的刚度之间。要使用易压实的材料。填料还要求有良好的透水性。常用的填料有中粗砂、碎石土、砂砾土以及强度高的工业废渣等。如采用非渗水性土,应在土中加入石灰、水泥等稳定材料进行处理。在台背回填时应注意:填料要求级配得当,沿纵向的填筑长度在基底处不小于2m,并按1:1设置斜坡或台阶,保证在顶面的填筑长度略大于搭板长度。桥台背后填土宜于锥坡同步进行,涵洞缺口填土应在两侧对称均匀分布,并回填压实。回填处如有水浸入时,要设置碎石、粗砂或沙砾层排除渗水。结构物回填应分层平铺,密切关注紧接结构物处的压实度。
2、台背压实工艺
台背回填料的压实质量是影响台背回填沉降及跳车的一个重要因素。公路受排洪和通车净高的影响,连接桥涵的台背路基填方高度相对较高,而作业面相对狭窄,大型填筑和碾压机械难以展开,能否控制好台背回填料的压实质量是一大难点,施工时应作为关键部位来控制。施工前,应将台背填土界定为重点夯实区,并划定出宽度(一般不小于3m),其间的压实度要高于平常压实度。严格分层填筑,逐层压实,回填料的松铺厚度宜小于路基填土的松铺厚度5~10cm,每层填筑厚度应控制在20cm以下。通道、涵洞施工可采用整体填筑路堤后在开挖的施工工艺,台背处理采用回填级配沙砾或浇筑贫混凝土。做好桥(路)面排水工作,防治雨水渗入台背,引起台背填土沉降。
3、台背回填特殊处理措施
①水撼砂法。台背填料选用强度高,稳定性强、透水性好的低压缩性材料天然砂砾作为后台填筑材料,分层填筑,分层围挡注水压实。为保证沙砾密实,水要饱满,路基两侧要有水渗出。②钻孔注浆法。钻孔注浆法是以渗透注浆为主,先钻好孔利用注浆泵将配置好的水泥浆液通过注浆管注入到台背填料,浆液在高压作用下渗入填土孔隙,与土粒骨架产生固化反应,来提高台背填土的密实度,而减少沉降。此种方法通常在台背填土和搭板完成一段时间后进行,注浆加固范围一般为搭板长度加2m。③缓膨胀材料加固法。缓膨胀材料一般选用生石灰砂袋。将烧透的膨胀量大的生石灰粉碎成一定粒径的自然级配的颗粒,掺入一定比例的砂、石屑等矿料并混合均匀,装入编织布缝制的袋中捣实扎牢,制成砂袋。砂袋在台后路基横向分层摆放,摆放数量自下层至上层、自近台端至远台端逐渐减少,各层间分层填土并夯实。④加筋土法。在过渡段路堤填土中埋设一定数量的拉筋形成加筋土路基结构。加筋土既能增加路基强度,也能大幅度提高路基刚度,从而达到减小路基变形的目的。施工时可根据设计确定的过渡段长度路堤和桥台刚度的差值来调整拉筋材料的布置间距和位置,使桥涵搭板处结构的刚度变化平缓。⑤土工格栅法。即在台背沿路基方向分层布设土工格栅,并锚固于台背。格栅长度自下而上由短变长,间距由宽变窄。各层土工格栅间分层填土夯实。
参考文献:
[1]陈英龙.桥涵搭板处路基施工及病害的防治[J].工程技术,2009
[2]刘洪刚.刍议桥涵搭板处路基施工技术[J].工程技术,2009
【关键词】 桥涵搭板处;路基施工;病害;防治
一、桥涵搭板处路基病害和原因分析
1、桥涵搭板处路基的常见病害
工程竣工以后,在早期的正常使用过程中,桥涵搭板处的路基容易出现不均匀沉降病害,对正常行驶的车辆造成跳车现象,影响车辆行驶过程中的舒适性,迫使正常行驶中的车辆突然刹车,增加了车辆的磨损程度和成本费用。由于过渡段的不均匀沉降问题,增加了路面的养护成本,增大了养护公司的经济损失。
2、桥涵搭板处路基压实度不足
桥涵搭板处路基的压实度不足,经研究发现,在路基的填土压实施工过程中,由于桥涵搭板处所处的位置比较独特,大型的压路机械设备无法充分全面地全面辗压,而小型机械又无法压实到所要求的强度,致使路基处的填土压实度不够,造成沉降病害。
3、桥头引道软土地基处治不当
若对软土地基没有给予足够的重视,再加上处理不当,就会造成地基承载力不足,进而引起桥头路面产生病害,影响其正常的通行,是造成桥涵搭板处出现不均匀沉降原因,原因大多是施工人员为了赶工期,加快施工进度,在地质钻探施工中,钻孔数量相对较少,或者钻孔深度没能到达软土地基处,施工时路基下面就存在未处治的软土地基,使得公路通车以后,经长时间重载车辆的竖向荷载的碾压以后,路基往往出现不均匀沉降,引起路面不同程度的沉降。
4、桥涵搭板处结构设计不合理
桥涵搭板处为了减少不均匀沉降的出现,通常将过渡段设计成搭板的结构构造。可是在桥头设计成搭板构造以后,仍会出现过渡段的不均匀现象,同时桥头常出现断裂现象,给路面行车造成跳车现象。桥头搭板的长度划分与桥梁长度的关系如下:在大中桥中,桥头搭板的总长度为8m;小桥、填土高度小于0.5m的通道以及涵洞,搭板长度为5m。由于桥梁桥头的高程相对较高,造成桥头引道处的填土量必然增加,尤其特大桥桥头填土量会更大。填土量的增大,继而间接使得填土的压实工序相对繁琐,增加了压实的总负担,导致桥头路段填土压实度差、承载力不足,在路面车辆的竖向荷载作用下,出现桥头不均匀沉降。若桥头搭板的设计长度不足,无法起到顺接,致使车辆的行驶出现桥车隐患。
5、桥头引道路堤边坡防护问题
在对路桥的桥头施工过程中,桥头路堤填土通常用压实性好、渗水性好的土体,确保压实以后有充足的承载能力。但在公路竣工后的正常使用过程中,仍会发现桥涵搭板处发生不均匀沉降的路段,路坡被雨水冲刷的現象比较严重,可能使得桥头填土松动流失,造成承载力不足,从而引起路面下沉,出现路面的不均匀沉降和桥头跳车现象。
二、桥涵搭板处路基施工病害防治对策
路面层遭受损坏不仅对行车造成很大的安全隐患,同时可能加深路基破坏,下面针对桥涵搭板处路基施工病害防治进行探讨。
1、设置合理的桥头搭板
为了减少过渡段病害的发生,确保过渡段的稳定性,往往在过渡段设计时,设置合理的桥头搭板,将原来集中部位不均匀变为均匀分散于搭板的整个长度范围。在设置合理的桥头搭板以后,原来柔性路堤产生的不均匀沉降量得以均匀过渡,实现纵坡均匀过渡的目的。桥头搭板的布置如图1。
图1 桥头搭板布置
图2 桥头搭板设置在纵向反坡
当对桥头搭板处进行病害治理时,需要对原已破坏的路基进行清理,重新换填性能比较好的土,并进行充分的压实;在合适的沉降范围内,设置桥头搭板,从而避免车辆发生跳跃现象。设置桥头搭板方法的不足之处就是桥头搭板与老路面结合之处,容易发生错台现象。
2、选择合适的路堤填料
路堤填料对于路堤的压实度有很大的影响,要根据工程的特点,选择合适的路堤填料。不同类型的土壤在同一压实机械作用下,压实度与压实次数和松铺厚度有一定的关系,在路堤填土施工时,应选用最佳类别的土壤作为填料。集料的选取要注意确定合适的骨料级配及二灰碎石混合料的配合比。由工程经验可知,传统的连续级配颗粒偏小,在实际工程施工时应该增加粗骨料的配合百分比,同时减少胶结材料的使用,减小填料的收缩。
设置变刚度路面结构就是设置一种特殊的梯形搭板,同时在其上面铺设柔性路面材料,从而使路面结构实现刚度变化,进而达到顺坡的目的。
3、采用过渡性路面,预防不均匀沉降的发生
对于易产生不均匀沉降现象的台背填土处,可将其铺筑成条石铺砌、沥青过渡层以及半刚性过渡层等类型的过渡性路面,以提高过渡段的承载能力,从而最大程度地降低不均匀沉降。采用中条石铺砌过渡性路面的优点是修复处理的速度快,不影响正常交通;缺点是路面平整度差,使得行车出现颠簸现象。工程施工时常采用半刚性沥青材料铺筑过渡层,其明显的好处是在出现沉降时,可以及时在沉降处铺一层沥青混凝土,尽可能地减少车辆颠簸现象。
4、采用可起吊的活动搭板
对于一些桥涵搭板处施工进度快、桥头路基填土高等特殊情况,考虑到运用后剩余沉降量较大,跳车现象很有可能发生,可以将桥头搭板设计成能起吊的活动搭板,在运营一段时间之后如果存在跳车现象,就可以把搭板吊起,调整基层标高,然后将搭板放回原位即可。可起吊的活动搭板是一种快捷、工艺简单的方法。
5、提高搭板处路基的压实度,预防病害的发生
为提高过渡段路基的压实度,预防病害的发生,需要注意:在路堤的压实施工中,要使桥台的台背路堤与护坡同时施工,确保两者有相似的力学性能。在路堤分层填土时,应使一层填土覆盖全部铺设面以后,才可以进行压实施工。在分层压实时,取每层松铺土厚度为15cm,并进行充分的压实。在路堤的压实过程中,要特别注意施工顺序:卸土→平土→洒水→晾晒→压路机碾压→压实度检测。在施工时采用机械进行现场搅拌,避免粗细骨料产生离析窝的现象,保证压实质量。 6、设置纵向反坡
纵向反坡是指存根据沉降的经验值在可能产生沉降的范围之内设置一定的纵向路面超高,从而抵消在运营过程当中路基沉降,进而达到避免桥头跳车的目的。桥头踏板设置纵向反坡图(如图2)
7、HD掺胶混凝土修补处治
由于水泥混凝土的强度高,强度形成的龄期较长,往往在28天左右,弹性模量大等原因,使得水泥混凝土路面桥头跳车的处治技术具有非常大的复杂性,假如采用同种水泥混凝土材料进行修复,不仅仅有最小厚度的要求,原来路面混凝土的凿出工作量非常的大,同时由于其强度形成的龄期较长,在已经开始运营的高等级公路上,需要封闭较长的时间,这显然是不符合现代高速公路运营的要求。经过实验表明,采取HD掺胶混凝土快速修补水泥混凝土路面具有早期强度与粘接强度高、抗冷热交变性好、抗折强度及模量大、通车时间短、路面视觉效果好等等优点,该方法在高等级公路水泥混凝土路面处治桥头跳车问题中效果好。
三、台背填筑的工艺和施工方法
路堤的沉降可分为瞬时沉降、固结沉降和次固结沉降,其中影響桥头跳车的主要是固结沉降和次固结沉降。台后填筑的材料和质量极大的影响路堤的沉降,下面讲台背填筑的方法。
1、台背填料的选择
在桥台后5~10m范围内应填筑工程性质良好的填料。填料的刚度应介于路基材料的刚度和桥台材料的刚度之间。要使用易压实的材料。填料还要求有良好的透水性。常用的填料有中粗砂、碎石土、砂砾土以及强度高的工业废渣等。如采用非渗水性土,应在土中加入石灰、水泥等稳定材料进行处理。在台背回填时应注意:填料要求级配得当,沿纵向的填筑长度在基底处不小于2m,并按1:1设置斜坡或台阶,保证在顶面的填筑长度略大于搭板长度。桥台背后填土宜于锥坡同步进行,涵洞缺口填土应在两侧对称均匀分布,并回填压实。回填处如有水浸入时,要设置碎石、粗砂或沙砾层排除渗水。结构物回填应分层平铺,密切关注紧接结构物处的压实度。
2、台背压实工艺
台背回填料的压实质量是影响台背回填沉降及跳车的一个重要因素。公路受排洪和通车净高的影响,连接桥涵的台背路基填方高度相对较高,而作业面相对狭窄,大型填筑和碾压机械难以展开,能否控制好台背回填料的压实质量是一大难点,施工时应作为关键部位来控制。施工前,应将台背填土界定为重点夯实区,并划定出宽度(一般不小于3m),其间的压实度要高于平常压实度。严格分层填筑,逐层压实,回填料的松铺厚度宜小于路基填土的松铺厚度5~10cm,每层填筑厚度应控制在20cm以下。通道、涵洞施工可采用整体填筑路堤后在开挖的施工工艺,台背处理采用回填级配沙砾或浇筑贫混凝土。做好桥(路)面排水工作,防治雨水渗入台背,引起台背填土沉降。
3、台背回填特殊处理措施
①水撼砂法。台背填料选用强度高,稳定性强、透水性好的低压缩性材料天然砂砾作为后台填筑材料,分层填筑,分层围挡注水压实。为保证沙砾密实,水要饱满,路基两侧要有水渗出。②钻孔注浆法。钻孔注浆法是以渗透注浆为主,先钻好孔利用注浆泵将配置好的水泥浆液通过注浆管注入到台背填料,浆液在高压作用下渗入填土孔隙,与土粒骨架产生固化反应,来提高台背填土的密实度,而减少沉降。此种方法通常在台背填土和搭板完成一段时间后进行,注浆加固范围一般为搭板长度加2m。③缓膨胀材料加固法。缓膨胀材料一般选用生石灰砂袋。将烧透的膨胀量大的生石灰粉碎成一定粒径的自然级配的颗粒,掺入一定比例的砂、石屑等矿料并混合均匀,装入编织布缝制的袋中捣实扎牢,制成砂袋。砂袋在台后路基横向分层摆放,摆放数量自下层至上层、自近台端至远台端逐渐减少,各层间分层填土并夯实。④加筋土法。在过渡段路堤填土中埋设一定数量的拉筋形成加筋土路基结构。加筋土既能增加路基强度,也能大幅度提高路基刚度,从而达到减小路基变形的目的。施工时可根据设计确定的过渡段长度路堤和桥台刚度的差值来调整拉筋材料的布置间距和位置,使桥涵搭板处结构的刚度变化平缓。⑤土工格栅法。即在台背沿路基方向分层布设土工格栅,并锚固于台背。格栅长度自下而上由短变长,间距由宽变窄。各层土工格栅间分层填土夯实。
参考文献:
[1]陈英龙.桥涵搭板处路基施工及病害的防治[J].工程技术,2009
[2]刘洪刚.刍议桥涵搭板处路基施工技术[J].工程技术,2009