探討橋梁施工技術(shù)及應(yīng)用

1、探討橋梁施工技術(shù)及應(yīng)用摘 要: 隨著我國高速公路的發(fā)展, 由于線型要求, 橋梁在公路工程中所占比重大大增加, 而高速公路對(duì)路面平整度要求高, 橋頭跳車對(duì)高速行駛車輛的行車舒適性乃至安全性所構(gòu)成的威脅日見突出。因此, 橋梁過渡段上的路面的合理結(jié)構(gòu)形式、高質(zhì)量的材料和先進(jìn)的施工工藝等問題引起了工程界的關(guān)注, 必須對(duì)之進(jìn)行研究, 從而提出了施工質(zhì)量控制措施。關(guān)鍵詞：橋梁；高速公路；施工技術(shù); 施工工藝一過渡段路基路面施工技術(shù)1施工常見病害分析在橋涵、通道等構(gòu)造物與兩端路堤聯(lián)接的橋梁過渡段,路基、橋涵常因不均勻沉降而出現(xiàn)臺(tái)階, 當(dāng)此臺(tái)階達(dá)到一定數(shù)值, 會(huì)使行車產(chǎn)生明顯的顛簸跳動(dòng)。由于車輛荷載的作用,

2、一般的臺(tái)階呈現(xiàn)中間低兩邊略高的形態(tài)。橋涵兩端臺(tái)階的產(chǎn)生和形成, 使車輛的行駛速度受到不同程度的影響。車速的降低幅度視公路等級(jí)、路面類型、臺(tái)階高度、車輛種類和行車速度而異。公路等級(jí)越高所設(shè)置的結(jié)構(gòu)物也越多, 成許多高低不一的橋頭臺(tái)階。因?yàn)闃蝾^臺(tái)階導(dǎo)致汽車減速行駛, 使得車輛不可能在高等級(jí)公路的全線(或某一區(qū)段) 以設(shè)計(jì)速度運(yùn)行。根據(jù)觀察和測試, 汽車遇到橋頭臺(tái)階, 一般要提前150 m 200 m 減速, 駛過臺(tái)階以后還需要大約相同的距離加速以恢復(fù)正常行駛速度。高速公路線形標(biāo)準(zhǔn)高, 橋頭引道路堤高, 極易產(chǎn)生沉陷和變形, 出現(xiàn)橋臺(tái)與引道錯(cuò)臺(tái)、橋臺(tái)路基下沉、路面裂縫、不平, 甚至積水等病害。這些病

3、害使快速行駛的車輛顛簸、振動(dòng)、跳車, 產(chǎn)生噪音。為解決這一問題, 應(yīng)從設(shè)計(jì)與施工兩方面著手研究。設(shè)置搭板搭板的設(shè)置方法有三種: 方法一從理論上講是完美的,在搭板長度L范圍內(nèi), 在車輛荷載作用下, 路面的彎沉逐漸變化, 但這種方法給實(shí)際施工帶來很大困難。方法二,它的特點(diǎn)是克服了方法一的施工困難, 而且又有效地解決剛?cè)徇^渡的問題, 其中圖1中的b值應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況經(jīng)計(jì)算而定, 一般不應(yīng)小于8 cm。第三種方法是采用預(yù)留反向坡度, 即搭板與橋臺(tái)連接處標(biāo)高一致, 而與路面連接端則高于設(shè)計(jì)標(biāo)高, 形成一個(gè)預(yù)留的反向坡, 坡度大小根據(jù)橋梁之間的沉降差而定, 此法的關(guān)鍵在于考慮路線縱斷面平順的前提下, 確定沉

4、降差和預(yù)留反向坡度。搭板與橋臺(tái)間的錨固有豎向和水平向兩種方法?？紤]到搭板自由端在車輛荷載作用下必然發(fā)生豎向位移, 而水平向的錨固更符合這一受力狀態(tài), 并有利于橋臺(tái)受力, 因而搭板與橋臺(tái)間宜采用水平錨固。對(duì)于是否設(shè)置枕梁, 國內(nèi)曾有人研究后認(rèn)為枕梁布置在搭板尾端對(duì)于搭板受力沒有影響。我們進(jìn)一步研究后認(rèn)為, 枕梁設(shè)在搭板尾端對(duì)于控制板底彎拉應(yīng)力是不利的, 它可使板底最大彎拉應(yīng)力增大約三分之一, 如果板端枕梁附近一定范圍內(nèi)板下地基處理不當(dāng), 將發(fā)生局部下沉, 造成二次跳車。但是, 枕梁可以將搭板傳遞下來的荷載分布到較大面積的地基上, 還可以增加搭板的橫向抗彎剛度, 故加設(shè)枕梁確是有利的。有關(guān)資料表明

5、, 枕梁下的路基內(nèi)設(shè)置碎石樁或水泥石屑樁,可以改善枕梁及其下部路基土承載能力, 減少該處沉降。經(jīng)實(shí)踐檢驗(yàn), 這種處理方法效果顯著, 而所需費(fèi)用不大。因此, 我們認(rèn)為搭板可作成不設(shè)枕梁和設(shè)枕梁兩類, 若設(shè)枕梁, 將其分為設(shè)置碎石樁或水泥石屑樁和不設(shè)兩類, 對(duì)這三種情況應(yīng)在實(shí)踐中進(jìn)一步檢驗(yàn)其優(yōu)劣。圖1 搭板的設(shè)置有關(guān)研究表明, 設(shè)置1􀀁5 m 寬路肩可以使搭板底部最大彎拉應(yīng)力減少20%, 因此, 設(shè)置搭板時(shí), 應(yīng)注意修筑好路肩, 以改善搭板的受力狀況。搭板的長度確定至關(guān)重要,其長度與路堤填高成正比, 并與路基狀況有關(guān)。依據(jù)實(shí)際沉降差的大小來確定搭板的總長, 是成功防止橋頭跳車的重

6、要技術(shù)措施。一般地說, 設(shè)置與否需論證確定, 如設(shè)置,搭板長度可為5 m。小橋涵搭板、中橋的搭板長為5 m 8m, 大橋搭板長度為8 m 12 m。搭板下面地基的非均勻特別是脫空, 能顯著地增大板底的彎拉應(yīng)力, 對(duì)搭板效用發(fā)揮極為不利。由搭板的受力分析可知, 當(dāng)?shù)鼗鶑木鶆虻椒蔷鶆蛟俚矫摽? 其相應(yīng)的最大豎向位移各增大100%左右。而增加搭板厚度能顯著地增大搭板抵抗彎拉應(yīng)力和變形的能力, 研究表明, 板厚從20cm 增到30 cm, 板底最大彎拉應(yīng)力減少30􀀁60%, 相應(yīng)的豎向位移也減少19􀀁85%。因此按彈性地基板和脫空板分別計(jì)算板厚, 根據(jù)實(shí)際情況確定厚

7、度, 對(duì)鋼筋混凝土搭板可取板厚為30 cm 左右。3 不設(shè)置搭板目前, 國內(nèi)高等級(jí)公路在大中橋頭處均設(shè)置搭板, 但搭板一旦破壞, 不僅嚴(yán)重影響車輛的正常通行, 而且施工難度大、維修費(fèi)用高。如果不設(shè)置搭板, 則應(yīng)對(duì)臺(tái)后填筑作周密設(shè)計(jì)和認(rèn)真施工, 對(duì)填料和壓實(shí)應(yīng)有更高要求, 或采用專門的結(jié)構(gòu)措施, 如鋪土工格網(wǎng)、填筑聚乙烯塊等。具體做法在臺(tái)后填筑和地基處理中加以論述。4 臺(tái)后填筑橋梁兩端路堤沉降由地基、路基、路面三部分壓縮變形組成。其中, 地基的壓縮變形由路基路面的恒載和車輛荷載引起, 填料的壓縮、固結(jié)、次固結(jié)引起路基路面結(jié)構(gòu)層因行車作用而被壓縮。對(duì)于面層, 若搭板上和橋面上的面層結(jié)構(gòu)和厚度相同,

8、 則不會(huì)產(chǎn)生沉降差, 因此搭板上和橋面上應(yīng)采用相同的面層結(jié)構(gòu)和厚度。車輛荷載的作用的影響深度一般2 m 左右, 因此一般搭板下的加強(qiáng)層不超過2 m。但實(shí)踐證明, 由于填料自身固結(jié)和施工要求不嚴(yán), 若不對(duì)整個(gè)臺(tái)背填方作加固處理, 則不能徹底解決橋頭跳車問題, 國內(nèi)一些成功解決橋頭跳車的實(shí)例也證明需對(duì)整個(gè)臺(tái)背填方作加固處理, 對(duì)整個(gè)臺(tái)背填筑從地基開始應(yīng)采取適當(dāng)?shù)募庸檀胧? 采用砂性土、砂礫、碎石土填筑, 必要時(shí)用石灰或水泥進(jìn)行穩(wěn)定處理, 也可采用半剛性材料填筑, 以此減少路基工后沉降, 同時(shí)相應(yīng)提高壓實(shí)度要求。臺(tái)背回填的壓實(shí)質(zhì)量是影響臺(tái)背路基沉降與跳車的一個(gè)重要因素, 臺(tái)背回填因位于臺(tái)背這個(gè)特殊位

9、置成為碾壓的一個(gè)薄弱部位, 壓路機(jī)難以碾壓, 且機(jī)械振動(dòng)力太大時(shí),對(duì)臺(tái)墻有影響。因此, 臺(tái)背回填處的壓實(shí)宜選用小型壓實(shí)機(jī)具, 分層壓實(shí)厚度宜薄, 一般應(yīng)在10 cm 15 cm 范圍內(nèi)。在材料選擇上, 應(yīng)選用易于壓實(shí)的材料。否則要使用小型壓實(shí)機(jī)具壓實(shí)是相當(dāng)困難的。5 地基處理處理好橋背軟弱地基是控制橋頭跳車的重要措施。對(duì)軟基處理目前國內(nèi)已有換土法、超載預(yù)壓法、減少附加應(yīng)力法、排水固結(jié)法、深層攪拌法和高壓噴射注漿法、振動(dòng)碎石樁法等處理方法, 可以根據(jù)實(shí)際情況應(yīng)用, 以改善地基性能, 提高承載力, 減少沉降, 縮小橋臺(tái)與路堤的沉降差, 避免錯(cuò)臺(tái)。修建在軟土地基上的橋臺(tái)通常采用樁基礎(chǔ)。如果在相當(dāng)厚的

10、軟土層修筑高路堤, 則軟土?xí)蚧靥畈牧系馁|(zhì)量而向側(cè)向擠動(dòng)并對(duì)基樁施加很大的力。其后果是使橋臺(tái)產(chǎn)生水平位移或轉(zhuǎn)動(dòng)。這將損壞支座、伸縮縫, 有時(shí)還會(huì)損壞橋面和橋臺(tái)。為了避免不正常的位移的出現(xiàn), 必須減輕回填材料,或者增強(qiáng)地基土或用基樁, 達(dá)到抵抗側(cè)向流動(dòng)的強(qiáng)度。此外在橋頭采用樁板法、輕質(zhì)填料、連接箱式橋臺(tái)、支撐連續(xù)板等措施可有效地減少路基的沉降。6 臺(tái)背排水在橋梁過渡段如果排水處理不當(dāng), 會(huì)使水沿橋臺(tái)路基連接處下滲, 降低路面結(jié)構(gòu)層的穩(wěn)定性, 路基和地基的穩(wěn)定性, 加劇錯(cuò)臺(tái)和跳車。因此應(yīng)根據(jù)臺(tái)背填料類型、降雨資料及滲水量等選擇適宜的排水方式, 以疏干臺(tái)后填料的水分。臺(tái)背路基填筑前, 在原地基土拱上

11、亦設(shè)置泄水管或盲溝。在基底上, 先作必要的處理。然后填筑橫坡為3% 4%的夯實(shí)粘土形成土拱, 再在土拱上挖成雙向坡的地溝( 地溝尺寸一般寬為40 cm 60 cm, 深為30 cm 50 cm )。在臺(tái)背后全寬范圍內(nèi)滿鋪一層隔水材料( 可用油氈或下墊尼龍薄膜上蓋油氈) 。在地溝內(nèi)四周鋪設(shè)有小孔的硬塑料管( 塑管直徑一般不小于10 cm。其上小孔孔徑為5 mm, 布成梅花形, 間距控制在10 cm 以內(nèi))。塑料泄水管的出口應(yīng)伸出路基外或橋頭錐坡外。在硬塑料管四周填筑透水性好、粒徑較大的砂石材料。再分層填筑臺(tái)后透水性材料, 直到路基頂面。橫向盲溝的設(shè)置與上相同, 取消泄水管, 以滲透系數(shù)較大的透水

12、性材料填筑地溝(加大粒徑碎石)。用土工布包裹盲溝出口處, 并對(duì)其作必要的處理。有時(shí)視需要可在臺(tái)后填方中設(shè)排水墊層。排水墊層的作用: ( 1) 促使地基和其下軟弱層能在施工期內(nèi)基本上完成滲透固結(jié), 減少后期下沉量; ( 2) 排走上部填方因降雨等原因下滲的多余水分;( 3) 孔隙壓力增大時(shí)有滲透出路, 不會(huì)由于地下水和潛水在底層的積聚, 而降低土體的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。墊層的厚度為1 m 2 m, 并要高過原地面不少于0.5m, 使地基沉陷后, 原地面和地下水位不高過墊層。橋臺(tái)背面應(yīng)設(shè)置防水涂層以避免滲水對(duì)結(jié)構(gòu)物的侵蝕。對(duì)于回填區(qū)頂面與底面排水, 回填表面應(yīng)夯實(shí)并設(shè)置截、排水設(shè)施, 必要時(shí)表面予以封閉

13、, 以減少地面水下滲。當(dāng)回填范圍較大且表面滲水較多時(shí), 應(yīng)沿回填區(qū)底部原地面設(shè)置橫向水平滲溝或透水管, 滲溝或透水管水平間距一般為1 m 2 m, 排水管管徑10 cm 15 cm。為保證施工質(zhì)量, 橋頭回填處不能設(shè)置料廠或預(yù)制廠,并保證預(yù)留回填段不小于15 m, 以便滿足各類重型壓實(shí)機(jī)械的最小工作長度?？紤]到橋頭路基施工的特殊性, 宜適當(dāng)提高工程費(fèi)用定額, 使工程量和技術(shù)要求與工程費(fèi)用相協(xié)調(diào), 以便調(diào)動(dòng)施工單位的積極性, 同時(shí), 對(duì)橋頭路基施工宜采用固定的專業(yè)施工隊(duì), 以便積累施工經(jīng)驗(yàn)。對(duì)于橋頭路基容許工后沉降, 國內(nèi)外規(guī)定不一, 但是,據(jù)實(shí)際調(diào)查, 當(dāng)車輛以80 km /h的速度行駛時(shí),

14、對(duì)2 cm 的沉降差即有明顯感覺, 對(duì)沉降差達(dá)5 cm 時(shí), 則可能出現(xiàn)交通事故或者明顯降低車速, 因此, 高速公路的橋頭路堤工后沉降值不宜大于5 cm。另外, 高等級(jí)公路上小跨徑構(gòu)造物較多, 平均每200 m 300 m 即有一個(gè), 如其兩頭發(fā)生跳車, 較大跨徑構(gòu)造物對(duì)行車影響更大, 因此, 應(yīng)對(duì)小跨徑構(gòu)造物和大中橋同等重視。二 存在的問題及改進(jìn)措施 橋頭跳車形成的最主要原因是臺(tái)背回填壓實(shí)度、灰劑量達(dá)不到設(shè)計(jì)要求, 整體強(qiáng)度差, 在車輛荷載作用下產(chǎn)生沉陷, 從而形成橋頭跳車。橋梁為剛性結(jié)構(gòu), 基本不產(chǎn)生沉陷, 而路基要存在允許變形, 因此剛性橋面與柔性路面的銜接必然產(chǎn)生沉陷變化, 這個(gè)問題在施工中仍沒有徹底解決的方法, 只能采用適當(dāng)加長過渡路段長度予以緩解。由于施工場地狹窄不利于操作及人為的疏忽, 過渡段與路基銜接處往往是橋頭的薄弱環(huán)節(jié), 易發(fā)生裂縫和橋頭沉陷現(xiàn)象, 因此臺(tái)背回填土最好能與相鄰路基同體施工, 若確實(shí)不具備同體施工條件的則必須逐層加寬至少10cm 成倒臺(tái)階施工, 嚴(yán)禁直上直下填筑臺(tái)背填土。在實(shí)際施工中, 有可能因路面結(jié)構(gòu)層和橋面結(jié)構(gòu)層施工不同步, 在標(biāo)高控制上產(chǎn)生誤差。4 伸縮縫施工不好也可能產(chǎn)生橋頭跳車現(xiàn)象, 伸縮縫的常規(guī)作法為先在伸縮縫處填土或砂并壓實(shí), 待整體瀝青混凝土鋪筑完成后, 再挖出伸縮縫內(nèi)填土, 進(jìn)行伸縮縫施工, 則在瀝青攤