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摘要:在软土地区修建桥梁,容易出现桥头跳车等病害。针对这一软土地区桥梁比较普遍的病害,该文通过对桥头跳车危害性分析,提出台州地区桥头接线地基处理的一些建议,为软土地基桥头跳车防治提供参考。
关键词:软土地基;桥头跳车;地基处理
1概述
台州市区道路路基为典型的软土地基,桥头跳车是桥头及伸缩缝处的沉降数值不同或伸缩缝破坏而使路面纵坡方向出现台阶引起车辆通过时产生跳车的现象,是道路建设中常见的通病之一,严重影响了行车的舒适性,降低了道路的通行能力和车辆的行驶速度,是道路交通安全的重要隐患之一,损害了高等级道路建设的经济效益和社会效益。
因此,如何有效地让桥头跳车消除或尽量使桥头跳车现象减少,已成为道路桥梁设计中急需解决的问题。故深入开展台州市桥梁桥头跳车防治办法研究,提出既经济又能有效地防治道路结构物台背沉降差的解决措施,对尽量使桥头跳车现象减少甚至消除跳车现象,满足桥梁接线段道路对行车高速、安全及舒适的要求,以及延长桥梁接线段道路的使用寿命等,具有十分重要的现实意义。
2桥头跳车的危害
桥头跳车的危害主要表现为:行车速度减慢、行车安全、车辆运营费用增加(损坏修为)和桥梁接线段道路损坏,这些病害会使道路桥梁的使用受极大影响。
3桥头跳车的成因
引起桥头跳车的主要原因有桥梁与道路的沉降差、刚性桥台突变到柔性道路和车辆本身与车速的抗振性能等。针对城市道路路况来说,主要是柔性道路与刚性桥台之间的连接处产生沉降差,导致错台所致。桥梁与路基、路面的组成材料、刚度、强度及胀缩性等存在差异,并且桥头连接处受力时易形成集中应力。在车辆荷载、结构自重、自然因素作用下,桥梁与道路同时发生沉降,但两者的沉降量有很大差异,道路的沉降量远远大于桥梁的沉降量,形成错台,导致行车时发生桥头跳车。
4常用的桥头跳车防治办法
4.1合理设置桥梁构造物
在设置桥梁构造物时,必须允分考虑台背填方道路路基的地质情况、填方的高度、路堤的长度、填料的来源及路堤不均匀沉降等问题,选择适当的桥梁位置、桥梁跨径以及桥台的防护工程,尽量避免河面很大而跨径很小的桥梁。
4.2加固处理台背填筑前的地基
对台背软弱地基进行处理,是控制(减少)桥头跳车的重要措施。目前对软基处理已经有不少比较成熟的处理方法,比如排水固结法、换土法、复合地基法等,都是行之有效的方法。可以根据实际地质情况进行应用,以改善地基土地性能,提高软土地基承载力,减少道路沉降,缩小桥台与路堤的沉降差,避免错台,形成跳车。
4.3严格控制填料质量
桥台后宜填筑内摩擦角大的透水性材料(砂性土等),分层填筑碾压,以便于控制压实施工质量,减小道路路基压缩沉降;同时,选用内摩擦角大的填料(砂性土等)也对台背缝隙中渗入的雨水沿盲沟或泄水管顺利排到路基外有利。
4.4桥头路面作特殊结构处理
考虑桥台与台背路面在结构、刚柔、胀缩、材料等方面存在的差异,为了在其纵向和横向都能平顺逐渐过渡,可采取设置搭板、搭板后设置变厚式埋板的措施。
5台州地区桥头跳车防治办法
台州地区桥头接线路基为典型的软土地基。道路在大面积填土的影响下,将有较大的沉降产生,若不事先进行处理,其完成固结的历时将很长。为节约工程造价,吹填区块桥梁接线路基处理方案可采用排水固结法和气泡混凝土。普通软土地区并没有采用真空预压方式处理,如采用排水固结法的话工期较长,为缩短工期,建议采用复合地基法和气泡混凝土。
5.1吹填区桥头路基处理方法
根据ABAQUS有限元软件计算分析,以下三种方法能满足台后工后沉降要求(≤0.1m)。①排水固结法可采用真空联合堆载6个月。②真空6个月后再堆载9个月。③真空6个月后再填筑气泡混凝土。
以上三种方案优缺点汇总如下:
方案一优点:工期短(6个月),造价低(80/m?);缺点:堆载对河道稳定有影响,需对河道部分插打排水板,增加工程造价;真空和堆载不是由同一家施工单位完成,衔接比较困难。
方案二优点:造价低(80/m?),不存在多家施工单位衔接问题;缺点:工期长(9个月),土体固结效果没有方案一好。
方案三优点:工期短,气泡混凝土对桥台造成的侧向力较小,有利于桥梁桩基设计,消除桩基负摩阻力影响;缺点:造价高(300/m?)。
结论:在工期能满足要求时,推荐采用方案二,工期较紧时,推荐采用方案三。
5.2普通软土地区桥头路基处理方法
复合基础桥头地基处理一般有以下五种方法:①普通水泥搅拌桩。②高压旋喷桩。③低强度混凝土桩。④预应力混凝土管桩。
低强度混凝土桩、预应力混凝土管桩等刚性桩不能有效的改变土体抗剪性能,结合本工程地质特性,如采用此方法进行地基处理,当台后荷载施加后,土体滑移容易出现桥梁桩基滑移甚至断裂的风险,故不建议采用。
台州地区桥头地基处理常采用水泥搅拌桩、高压旋喷桩进行处理,高压旋喷桩每延米单价为水泥搅拌桩的两倍,根据本工程的具体地质情况,以及为达到技术经济指标的最优,桥头地基可采取水泥搅拌桩处理。为避免由于机械设备及施工等原因在搅拌桩低部成桩性能不佳,在进行地基处理时桩长可采用12m。
城市主干路,台后工后沉降≤0.1m,具体处理方法如下:
a)桥头路段前15m路段,采用水泥搅拌桩复合地基处理,桩长12m,桩径0.6m,间距1.0×1.0m,梅花形布置。
b)桥头15m过渡段采用水泥搅拌桩复合地基处理,桩长12m,桩径0.6m,间距1.2×1.2m,梅花形布置。
c)台后路基回填采用气泡混凝土进行回填。
城市次干路,台后工后沉降≤0.2m,具体处理方法如下:
a)桥头路段前15m路段,采用水泥搅拌桩复合地基处理,桩长12m,桩径0.6m,间距1.2×1.2m,梅花形布置。
b)桥头15m过渡段采用水泥搅拌桩复合地基处理,桩长12m,桩径0.6m,间距1.5×1.5m,梅花形布置。
c)台后路基回填采用气泡混凝土进行回填。
6总结
软土的性质虽极为恶劣,但只要在设计中充分考虑各种不利因素的影响,针对软土的特性做好方案的设计,在施工中采用正确合理的方法,完全可以避免类似病害发生。
参考文献:
[1]龚晓南.《浙江省复合地基技术规程》浙江大学土木工程学系,2008
[2]张振勤,詹晶萍,陈起《公路桥头跳车的预防及处理》黑龙江交通科技,1994
关键词:软土地基;桥头跳车;地基处理
1概述
台州市区道路路基为典型的软土地基,桥头跳车是桥头及伸缩缝处的沉降数值不同或伸缩缝破坏而使路面纵坡方向出现台阶引起车辆通过时产生跳车的现象,是道路建设中常见的通病之一,严重影响了行车的舒适性,降低了道路的通行能力和车辆的行驶速度,是道路交通安全的重要隐患之一,损害了高等级道路建设的经济效益和社会效益。
因此,如何有效地让桥头跳车消除或尽量使桥头跳车现象减少,已成为道路桥梁设计中急需解决的问题。故深入开展台州市桥梁桥头跳车防治办法研究,提出既经济又能有效地防治道路结构物台背沉降差的解决措施,对尽量使桥头跳车现象减少甚至消除跳车现象,满足桥梁接线段道路对行车高速、安全及舒适的要求,以及延长桥梁接线段道路的使用寿命等,具有十分重要的现实意义。
2桥头跳车的危害
桥头跳车的危害主要表现为:行车速度减慢、行车安全、车辆运营费用增加(损坏修为)和桥梁接线段道路损坏,这些病害会使道路桥梁的使用受极大影响。
3桥头跳车的成因
引起桥头跳车的主要原因有桥梁与道路的沉降差、刚性桥台突变到柔性道路和车辆本身与车速的抗振性能等。针对城市道路路况来说,主要是柔性道路与刚性桥台之间的连接处产生沉降差,导致错台所致。桥梁与路基、路面的组成材料、刚度、强度及胀缩性等存在差异,并且桥头连接处受力时易形成集中应力。在车辆荷载、结构自重、自然因素作用下,桥梁与道路同时发生沉降,但两者的沉降量有很大差异,道路的沉降量远远大于桥梁的沉降量,形成错台,导致行车时发生桥头跳车。
4常用的桥头跳车防治办法
4.1合理设置桥梁构造物
在设置桥梁构造物时,必须允分考虑台背填方道路路基的地质情况、填方的高度、路堤的长度、填料的来源及路堤不均匀沉降等问题,选择适当的桥梁位置、桥梁跨径以及桥台的防护工程,尽量避免河面很大而跨径很小的桥梁。
4.2加固处理台背填筑前的地基
对台背软弱地基进行处理,是控制(减少)桥头跳车的重要措施。目前对软基处理已经有不少比较成熟的处理方法,比如排水固结法、换土法、复合地基法等,都是行之有效的方法。可以根据实际地质情况进行应用,以改善地基土地性能,提高软土地基承载力,减少道路沉降,缩小桥台与路堤的沉降差,避免错台,形成跳车。
4.3严格控制填料质量
桥台后宜填筑内摩擦角大的透水性材料(砂性土等),分层填筑碾压,以便于控制压实施工质量,减小道路路基压缩沉降;同时,选用内摩擦角大的填料(砂性土等)也对台背缝隙中渗入的雨水沿盲沟或泄水管顺利排到路基外有利。
4.4桥头路面作特殊结构处理
考虑桥台与台背路面在结构、刚柔、胀缩、材料等方面存在的差异,为了在其纵向和横向都能平顺逐渐过渡,可采取设置搭板、搭板后设置变厚式埋板的措施。
5台州地区桥头跳车防治办法
台州地区桥头接线路基为典型的软土地基。道路在大面积填土的影响下,将有较大的沉降产生,若不事先进行处理,其完成固结的历时将很长。为节约工程造价,吹填区块桥梁接线路基处理方案可采用排水固结法和气泡混凝土。普通软土地区并没有采用真空预压方式处理,如采用排水固结法的话工期较长,为缩短工期,建议采用复合地基法和气泡混凝土。
5.1吹填区桥头路基处理方法
根据ABAQUS有限元软件计算分析,以下三种方法能满足台后工后沉降要求(≤0.1m)。①排水固结法可采用真空联合堆载6个月。②真空6个月后再堆载9个月。③真空6个月后再填筑气泡混凝土。
以上三种方案优缺点汇总如下:
方案一优点:工期短(6个月),造价低(80/m?);缺点:堆载对河道稳定有影响,需对河道部分插打排水板,增加工程造价;真空和堆载不是由同一家施工单位完成,衔接比较困难。
方案二优点:造价低(80/m?),不存在多家施工单位衔接问题;缺点:工期长(9个月),土体固结效果没有方案一好。
方案三优点:工期短,气泡混凝土对桥台造成的侧向力较小,有利于桥梁桩基设计,消除桩基负摩阻力影响;缺点:造价高(300/m?)。
结论:在工期能满足要求时,推荐采用方案二,工期较紧时,推荐采用方案三。
5.2普通软土地区桥头路基处理方法
复合基础桥头地基处理一般有以下五种方法:①普通水泥搅拌桩。②高压旋喷桩。③低强度混凝土桩。④预应力混凝土管桩。
低强度混凝土桩、预应力混凝土管桩等刚性桩不能有效的改变土体抗剪性能,结合本工程地质特性,如采用此方法进行地基处理,当台后荷载施加后,土体滑移容易出现桥梁桩基滑移甚至断裂的风险,故不建议采用。
台州地区桥头地基处理常采用水泥搅拌桩、高压旋喷桩进行处理,高压旋喷桩每延米单价为水泥搅拌桩的两倍,根据本工程的具体地质情况,以及为达到技术经济指标的最优,桥头地基可采取水泥搅拌桩处理。为避免由于机械设备及施工等原因在搅拌桩低部成桩性能不佳,在进行地基处理时桩长可采用12m。
城市主干路,台后工后沉降≤0.1m,具体处理方法如下:
a)桥头路段前15m路段,采用水泥搅拌桩复合地基处理,桩长12m,桩径0.6m,间距1.0×1.0m,梅花形布置。
b)桥头15m过渡段采用水泥搅拌桩复合地基处理,桩长12m,桩径0.6m,间距1.2×1.2m,梅花形布置。
c)台后路基回填采用气泡混凝土进行回填。
城市次干路,台后工后沉降≤0.2m,具体处理方法如下:
a)桥头路段前15m路段,采用水泥搅拌桩复合地基处理,桩长12m,桩径0.6m,间距1.2×1.2m,梅花形布置。
b)桥头15m过渡段采用水泥搅拌桩复合地基处理,桩长12m,桩径0.6m,间距1.5×1.5m,梅花形布置。
c)台后路基回填采用气泡混凝土进行回填。
6总结
软土的性质虽极为恶劣,但只要在设计中充分考虑各种不利因素的影响,针对软土的特性做好方案的设计,在施工中采用正确合理的方法,完全可以避免类似病害发生。
参考文献:
[1]龚晓南.《浙江省复合地基技术规程》浙江大学土木工程学系,2008
[2]张振勤,詹晶萍,陈起《公路桥头跳车的预防及处理》黑龙江交通科技,1994