探討楔形柔性搭板新技術(shù)的應(yīng)用

精品文檔-下載后可編輯探討楔形柔性搭板新技術(shù)的應(yīng)用【摘要】橋頭跳車是指在橋頭構(gòu)造物與引道路堤填土銜接處產(chǎn)生較大差異沉降,使得路面形成臺階式顯著縱坡變化,導(dǎo)致高速行駛的車輛在這一區(qū)段產(chǎn)生顛簸跳躍現(xiàn)象。本文結(jié)合工程實(shí)例，介紹了一種新型的橋頭跳車防治技術(shù)即楔形柔性搭板技術(shù)在公路施工中的應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】楔形柔性搭板；橋頭跳車；防治技術(shù)

前言

楔形柔性搭板技術(shù)防治橋頭跳車是利用土工格室加固層新穎的立體結(jié)構(gòu)和獨(dú)特的加固機(jī)理,形成整體性好、剛度較大的柔性結(jié)構(gòu)層,采用模量漸變原理,同時考慮地基和路基兩部分沉降因素,在路橋過渡段設(shè)置楔形加固區(qū),柔性結(jié)構(gòu)層一端固定于橋臺,另一端與路基相連,實(shí)現(xiàn)剛性橋臺與柔性路基模量的平穩(wěn)過渡,消除過大的差異性沉降,形成平緩的沉降過渡段,達(dá)到防治橋頭跳車之目的。

1、楔形柔性搭板的技術(shù)要點(diǎn)

(1)根據(jù)臺背填土高度,采用焊距為40cm、高度為10cm或15cm規(guī)格的土工格室作為加筋材料,格室中充填滿足路基填筑要求的填料,經(jīng)機(jī)械壓實(shí)后,在楔形區(qū)形成一定間距的多層柔性搭板結(jié)構(gòu)層,提高該區(qū)的路基模量,實(shí)現(xiàn)路橋過渡段模量的剛?cè)崞椒€(wěn)過渡;

(2)柔性搭板采用上密下疏,上長下短的楔形布置形式,布置間距在1～2m之間,由下而上的斜率緩于1∶1;

(3)在橋臺混凝土圬工體上,按一定間距布置“冂”型連接件,采用φ10～φ12的防腐錨釘與橋臺錨固;

(4)在頂層柔性搭板與橋臺連接部位,緊靠柔性搭板層,設(shè)置柔性支撐(亦稱“牛腿”支撐)結(jié)構(gòu)層;

(5)采用專用連接件使柔性搭板結(jié)構(gòu)層與橋臺固定連接,以嚴(yán)格控制剛性橋臺與柔性搭板結(jié)構(gòu)層之間的差異性沉降,;

2、楔形柔性搭板的結(jié)構(gòu)型式

柔性搭板布置按橋臺類型(重力式、樁柱式、肋板式)的不同而分為3種基本型式。重力式橋臺中各層土工格室均固定于臺背上,肋板式和樁柱式橋臺無法固定于臺背的土工格室層伸入錐坡中一定長度,臺背布置層數(shù)的確定視路堤填高和地基狀況而定。

3、施工工藝

3.1柔性搭板施工流程

柔性搭板施工工藝流程為:

土工格室材料檢查驗(yàn)收整平地面并振壓安裝土工格室與臺背固定件張拉鋪設(shè)土工格室裝載機(jī)或汽車填料推土機(jī)初平填料人工掛線整平填料壓路機(jī)碾壓檢查驗(yàn)收。

3.2柔性搭板施工要求

3.2.1施工設(shè)備要求

為了保證臺背填料的充分壓實(shí),施工單位除準(zhǔn)備一般路堤填筑所必需的壓實(shí)機(jī)械外,還應(yīng)準(zhǔn)備足量和性能適宜的小型振動壓實(shí)設(shè)備和打夯設(shè)備,以保證邊角的壓實(shí)度達(dá)到設(shè)計和規(guī)范要求。

3.2.2填料要求

臺后填料可與路基填料一致,有條件時可優(yōu)先換填模量大、透水性強(qiáng)的填料。填料中最大粒徑不得大于5cm,并符合路基設(shè)計規(guī)范的要求。

3.2.3土工格室材料檢查驗(yàn)收

施工前必須對購進(jìn)的土工格室材料進(jìn)行檢查驗(yàn)收,材料必須有出廠合格證和測試報告,每5000m2應(yīng)隨機(jī)抽樣并測試,結(jié)果必須達(dá)到材料規(guī)格和性能要求。

土工格室規(guī)格:土工格室片材厚1.25mm,格室高度15cm,格室焊距40cm,相鄰格室方陣采用合頁式專用構(gòu)件整體連接;

土工格室強(qiáng)度指標(biāo):拉伸強(qiáng)度≥25MPa,拉伸模量≥650MPa,焊縫常溫剝離強(qiáng)度≥100N/cm,低溫脆化溫度≤-50℃。

3.2.4施工方法

(1)整平地面并振壓。

鋪設(shè)土工格室前,臺背的地基應(yīng)進(jìn)行整平振壓,其壓實(shí)度要達(dá)到施工規(guī)范的要求。橋臺附近的路基填土稍高于設(shè)計標(biāo)高,防止土工格室固定于橋臺后,當(dāng)發(fā)現(xiàn)設(shè)計標(biāo)高不夠而加填土,或土工格室被浮于土基之上而在土工格室之下形成一層沒有壓實(shí)的虛土,而影響土工格室壓實(shí)效果。

(2)固定件安裝。

土工格室與橋臺連接的質(zhì)量直接影響著土工格室柔性搭板的使用性能。安裝固定件前必須精確定位,施工時先用墨汁線按設(shè)計標(biāo)高要求在橋臺上彈出一條水平線,然后用鋼卷尺以20cm間距在水平線上劃出十字標(biāo)志點(diǎn),然后用射釘槍(或電轉(zhuǎn)機(jī))把φ10～φ12錨釘或同樣尺寸的膨脹螺栓打入橋臺中,再安裝固定件。全部安裝完以后,檢查安裝質(zhì)量。

(3)張拉并鋪設(shè)土工格室。

鋪設(shè)土工格室前,應(yīng)根據(jù)布置區(qū)域的大小對土工格室的不同規(guī)格尺寸進(jìn)行合理配置。首先,采用φ6的鋼纖(須采取一定的防腐措施)或合頁式插銷將土工格室連接在固定件上,把土工格室一側(cè)拉到指定尺寸,用鋼釬或填料固定,再用力張開整塊土工格室,相鄰?fù)凉じ袷野鍓K采用合頁式插銷整體連接。完全張拉開土工格室后,在四周用鋼釬或填料固定,否則,嚴(yán)禁進(jìn)行下一工序施工。

(4)格室填料。

土工格室柔性搭板按現(xiàn)有路基施工規(guī)范施工。首先檢查填料,鋪料采用人工和機(jī)械相結(jié)合的方式,用推土機(jī)把含水量均勻的填料逐漸填充格室,機(jī)械虛填厚度到達(dá)25cm左右時,用人工填充橋臺附近死角,然后整平。格室未填料前,嚴(yán)禁機(jī)械設(shè)備在其上行駛。

(5)壓實(shí)。

臺背路基壓實(shí)與現(xiàn)行規(guī)范要求基本一致。施工中采用振動壓路機(jī)壓實(shí)。臺背附近,采用小型振動壓實(shí)機(jī)和打夯設(shè)備壓實(shí),格室層機(jī)械壓實(shí)次數(shù)應(yīng)高于其他層1～2遍。

(6)檢查驗(yàn)收。

①橋臺柔性搭板以壓實(shí)度標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢查驗(yàn)收,其結(jié)構(gòu)壓實(shí)度與該部位路基壓實(shí)度相同;

②橋臺固定錨釘按錨釘總數(shù)的2%進(jìn)行檢查,要求錨釘錨固力≥1kN;

③配合施工進(jìn)度,對各橋臺進(jìn)行沉降、回彈模量、變形模量等項(xiàng)目的現(xiàn)場測試,獲取必要參數(shù)。

4、工程實(shí)例

4.1工程概況

某高速公路沿線為風(fēng)積沙區(qū),地形以波狀沙丘和高差幾十米的黃土丘陵覆蓋沙為主,綠化較好,植被豐富。公路沿線地區(qū)最豐富的材料是砂狀黃土,由于砂狀黃土土質(zhì)松散、塑性指數(shù)很小、無粘聚力、不易形成整體,在外力作用下,容易產(chǎn)生位移,完成壓實(shí)后路基不能穩(wěn)定通車,從而導(dǎo)致該地區(qū)筑路材料較為匱乏,長期以來一直困擾著公路工程建設(shè)單位和施工單位。尤其在橋頭臺背回填中,因臺背填土高度較大,如采用砂狀黃土作填料,由于路基壓實(shí)效果不佳,將導(dǎo)致臺背產(chǎn)生較大的壓縮變形,從而引起臺背路基與橋臺的差異沉降。原設(shè)計中將臺背附近全部換填灰土,但由于當(dāng)?shù)厝鄙僬承酝梁褪?如換填灰土,原材料需大量外運(yùn),導(dǎo)致臺背換填造價明顯增加,同時,回填灰土也無法有效消除橋頭跳車。經(jīng)過方案的經(jīng)濟(jì)技術(shù)比選,采用土工格室楔形柔性搭板+剛性搭板的綜合處治方法。

試驗(yàn)工程位于該高速公路第四標(biāo)段的兩座分離式跨線橋,路面寬6.5m,臺背填土高度約7m,橋臺類型為肋板式,地面以下4m左右為風(fēng)積沙覆蓋層。

楔形柔性搭板臺背共布設(shè)楔形柔性搭板4層(其中頂層為雙層結(jié)構(gòu)),布置間距由密至疏,頂面兩層柔性搭板通過膨脹螺栓固定于臺帽上,底部兩層伸入橋臺70cm,楔形柔性搭板所用土工格室規(guī)格為15cm×40cm,填料全部采用當(dāng)?shù)厣盃铧S土,壓實(shí)度要求達(dá)95%以上。鋼筋混凝土搭板鋪設(shè)于柔性搭板頂層上面,長度為5m,厚度為35cm,其一端支承于牛腿上,另一端支承于路堤上。

該高速公路于2022年初動工,同年11月通車。柔性搭板施工期間,課題人員為保證施工質(zhì)量,實(shí)時跟蹤土工格室加固效果,開展了土工格室結(jié)構(gòu)層的承載板試驗(yàn),并于通車后1年對試驗(yàn)段進(jìn)行路面沉降觀測,基于對比分析需要,選擇了相鄰的兩跨線橋進(jìn)行比較。其中一立交臺背采用灰土換填+剛性搭板處治方法;另一跨線橋填高約2m,臺背僅鋪設(shè)鋼筋混凝土搭板,填料采用當(dāng)?shù)厣盃铧S土。

4.2處治效果

通過對路基頂面回彈模量測試值可以看出,楔形柔性搭板加固區(qū)的回填模量值相對于加固區(qū)外提高了45%以上。在該實(shí)驗(yàn)路段楔形柔性搭板布置區(qū)外(約11m處),路面出現(xiàn)約5cm深的車轍,主要原因可能是施工時路基壓實(shí)未達(dá)到要求,而相鄰臺背楔形柔性搭板區(qū)路面完好。測試結(jié)果和現(xiàn)場反饋均表明由于土工格室具有較強(qiáng)的側(cè)向限制作用,其側(cè)壁提供了向上的摩擦力,當(dāng)其加固無粘聚力的砂狀黃土?xí)r,類似于給砂狀黃土填料施加了一個等效視粘聚力,從而提高了砂狀黃土填料的整體性和強(qiáng)度,相應(yīng)增強(qiáng)了路基的強(qiáng)度和剛度。

橋臺與路堤之間的差異沉降是引起橋頭跳車的主要原因。因此,橋臺與路堤之間的相對高差能較好地反映臺背跳車處治效果。

通過實(shí)驗(yàn)可知單純采用剛性搭板進(jìn)行沉降過渡的方法,無法避免橋頭差異沉降病害的產(chǎn)生。而該實(shí)驗(yàn)標(biāo)段工程南北面橋臺與臺背路面之間的相對高差曲線基本呈線性關(guān)系,橋臺連接處無臺階差,路面無明顯縱坡變化,臺背楔形柔性搭板布置區(qū)路面完整,無車轍和裂縫出現(xiàn),表明臺背采用楔形柔性搭板處治方法,能較好地協(xié)調(diào)橋臺和路堤的沉降差,防治橋頭跳車病害的發(fā)生。

結(jié)語

楔形柔性搭板技術(shù)利用土工格室獨(dú)特的加固機(jī)理,采用模量