论文部分内容阅读
摘要:主要随着高速公路的发展,由于线型要求,桥梁在公路工程中所占比重大大增加,而高速公路对路面平整度要求高,桥头跳车对高速行驶车辆的行车舒适性乃至安全性所构成的威胁日见突出。因此,路桥过渡段上的路面的合理结构形式、高质量的材料和先进的施工工艺等问题引起了工程界的关注,必须对之进行研究,从而提出了施工质量控制措施。
关键词:路桥施工技术;改进措施;分析
一、路桥过渡段路基路面施工技术
高速公路线形标准高,桥头引道路堤高,极易产生沉陷和变形,出现桥台与引道错台、桥台路基下沉、路面裂缝、不平,甚至积水等病害。这些病害使快速行驶的车辆颠簸、振动、跳车,产生噪音。为解决这一问题,应从设计与施工两方面着手研究。
1.设置搭板
搭板的设置方法有三种:方法一,在搭板长度L范围内,在车辆荷载作用下,路面的弯沉逐渐变化,该方法施工较为困难。方法二,它克服了方法一的施工困难,又有效地解决刚柔过渡问题,其中图1中的b值应根据实际情况经计算而定,一般不应小于8 cm。第三种方法是预留反向坡度,坡度大小根据路桥之间的沉降差而定,此法的关键在于确定沉降差和预留反向坡度。
搭板与桥台间的锚固有竖向和水平向两种方法,一般搭板与桥台间宜采用水平锚固。至于枕梁,我们认为,枕梁设在搭板尾端对于控制板底弯拉应力是不利的,容易造成二次跳车。但是,枕梁可以将搭板传递下来的荷载分布到地基上,还可以增加搭板的横向抗弯刚度,故加设枕梁是有利的。有关资料表明,枕梁下的路基内设置碎石桩或水泥石屑桩,可以改善枕梁及其下部路基土承载能力,减少该处沉降。因此,我们认为搭板可做成不设枕梁和设枕梁两类,若设枕梁,将其分为设置碎石桩或水泥石屑桩和不设两类。
图1 搭板的设置
有关研究表明,设置1.5 m宽路肩可以使搭板底部最大弯拉应力减少20%,因此,设置搭板时,应注意修筑好路肩。搭板的长度确定至关重要,依据实际沉降差的大小来确定搭板的总长,是成功防止桥头跳车的重要技术措施。一般地说,设置与否需论证确定,如设置,搭板长度可为5 m~12m。
搭板下面地基的非均匀特别是脱空,能显著地增大板底的弯拉应力,对搭板效用发挥极为不利。因此按弹性地基板和脱空板分别计算板厚,根据实际情况确定厚度,对钢筋混凝土搭板可取板厚为30 cm左右。
2.不设置搭板
目前,某国内高等级公路在大中桥头处均设置搭板,但搭板一旦破坏,不仅严重影响车辆的正常通行,而且施工难度大、维修费用高。如果不设置搭板,则应对台后填筑作周密设计和认真施工,对填料和压实应有更高要求,或采用专门的结构措施,如铺土工格网、填筑聚乙烯块等。
3.地基处理
处理好桥背软弱地基是控制桥头跳车的重要措施。对软基处理目前国内已有换土法、超载预压法、深层搅拌法和高压喷射注浆法、振动碎石桩法等处理方法,可以根据实际情况应用,以提高承载力,减少沉降,避免错台。
修建在软土地基上的桥台通常采用桩基础。如果在相当厚的软土层修筑高路堤,则软土会对基桩施加很大的力,使桥台产生水平位移或转动,这将产生严重后果。为了避免不正常的位移的出现,必须减轻回填材料,或者增强地基土或用基桩。
4.台背排水
根据台背填料类型、降雨资料及渗水量等选择适宜的排水方式,以疏干台后填料的水分,是非常必要的。
台背路基填筑前,应该设置泄水管或盲沟。首先,处理基底,随后填筑横坡为3%~4%的夯实粘土形成土拱,再在土拱上挖成双向坡的地沟,在台背后满铺隔水材料。在地沟内四周铺设有小孔的硬塑料管,出口应伸出基底。在硬塑料管四周填筑砂石材料,再分层填筑台后透水性材料,直到顶面。在横向盲沟的设置与上大致相同。
有时视需要可在台后填方中设排水垫层。排水垫层的作用:(1)使地基和其下软弱层完成渗透固结,减少后期下沉量;(2)排走上部填方下渗的多余水分;(3)孔隙压力增大时有渗透出路,不会降低土体的强度和稳定性。垫层的厚度为1 m~2 m,并要高过原地面不少于0.15m。
桥台背面应设置防水涂层以避免渗水对结构物的侵蚀。
5.其他
路基填土的固结时间随填土高度的变化而变化,由于工期要求,不可能使所有台背填土都有足够的自然沉降期,构造物的回填应在构造物完工后开工,使回填后的自然沉降能保证在三个月以上,对于设搭板的构造物,必须连续二个月的沉降都小于每月3 mm方允许施工。
为保证施工质量,桥头回填处不能设置料厂或预制厂,并保证预留回填段不小于15 m,以便满足各类重型压实机械的最小工作长度。
另外,高等级公路上小跨径构造物较多,平均每200 m~300 m即有一个,如其两头发生跳车,对行车影响更大,因此,应对小跨径构造物和大中桥同等重视。
6.桥头换填施工技术控制
在公路施工中,应当把台背处的路基全部挖开,统一填筑石灰土,不再保留周围的素土,这样重型压路机就可以开进台背处进行碾压。虽然提高了部分造价,但既保证了台背回填质量,又减少了人工与小型机具费用,同时有利于缩短工期,利大于弊。在台背回填施工中我们统一规定台背高于2 m的,从原地面填起;不足2 m,从原地面下挖至距台背顶2 m处开始施工。同时严格规定台背回填的施工程序,首先按每层20 cm计算出台背回填的用土量与用灰量,现场撒灰、搅拌,至少要倒翻3次,石灰土拌和必须均匀,颜色一致,现场铺平,、跟踪碾压至密实。现场抽检压实度及石灰剂量合格后,方可进入下一层施工。
7.混凝土搭板施工
桥台混凝土搭板及其顶层施工技术控制在混凝土搭板施工中,严格按规范规定要求立模。因搭板靠近桥头处混凝土顶面距基层顶面距离较小、基层较薄,容易被压碎或形成薄饼,故规定凡搭板混凝土顶面距基层顶面不足10cm的,在铺筑下面层时一律将铺好的水泥碎石基层凿除,统一用下面层沥青混凝土填筑、找平。
二、存在的问题及改进措施
(1)桥头跳车的最主要原因是台背回填压实度、灰剂量达不到设计要求,整体强度差,在车辆荷载作用下产生沉陷。
(2)桥梁为刚性结构,基本不产生沉陷,而路基要存在允许变形,因此必然产生沉陷变化,这个问题在施工中仍没有彻底解决的方法。
(3)由于施工场地狭窄不利于操作及人为的疏忽,渡段与路基衔接处往往是桥头的薄弱环节,因此台背回填土最好能与相邻路基同体施工,若确实不具备同体施工条件,则必须逐层加宽至少10cm成倒台阶施工。
(4)在实际施工中,有可能因路面结构层和桥面结构层施工不同步,在标高控制上产生误差。
(5)为增强桥面结构层强度,将原设计的沥青混凝土铺装变更为5 cm粗粒式沥青混凝土加4 cm中粒式沥青混凝土,并做了配套调整。为保证路桥结合顺畅,对变更前已施工的沥青混凝土统一用铣刨机进行铣刨处理。
(6)伸缩缝施工不好也可能产生桥头跳车,进行施工,在沥青摊铺时可能因伸缩缝内填土不实或伸缩缝、桥面、路桥过渡段三者标高不连续(具体见图2),影响摊铺厚度不均匀。
图2 伸缩缝结构形式示意图
三、结论
通过实体工程修筑实践,对路桥过渡段路基、路面的施工技术进行了较为系统的总结和研究,获得以下结论:
(1)分析了路桥过渡段路基、路面常见病害产生的原因,提出了施工质量控制措施。
(2)结合实体工程对上述了路桥过渡段路基路面的施工方法与工艺。
关键词:路桥施工技术;改进措施;分析
一、路桥过渡段路基路面施工技术
高速公路线形标准高,桥头引道路堤高,极易产生沉陷和变形,出现桥台与引道错台、桥台路基下沉、路面裂缝、不平,甚至积水等病害。这些病害使快速行驶的车辆颠簸、振动、跳车,产生噪音。为解决这一问题,应从设计与施工两方面着手研究。
1.设置搭板
搭板的设置方法有三种:方法一,在搭板长度L范围内,在车辆荷载作用下,路面的弯沉逐渐变化,该方法施工较为困难。方法二,它克服了方法一的施工困难,又有效地解决刚柔过渡问题,其中图1中的b值应根据实际情况经计算而定,一般不应小于8 cm。第三种方法是预留反向坡度,坡度大小根据路桥之间的沉降差而定,此法的关键在于确定沉降差和预留反向坡度。
搭板与桥台间的锚固有竖向和水平向两种方法,一般搭板与桥台间宜采用水平锚固。至于枕梁,我们认为,枕梁设在搭板尾端对于控制板底弯拉应力是不利的,容易造成二次跳车。但是,枕梁可以将搭板传递下来的荷载分布到地基上,还可以增加搭板的横向抗弯刚度,故加设枕梁是有利的。有关资料表明,枕梁下的路基内设置碎石桩或水泥石屑桩,可以改善枕梁及其下部路基土承载能力,减少该处沉降。因此,我们认为搭板可做成不设枕梁和设枕梁两类,若设枕梁,将其分为设置碎石桩或水泥石屑桩和不设两类。
图1 搭板的设置
有关研究表明,设置1.5 m宽路肩可以使搭板底部最大弯拉应力减少20%,因此,设置搭板时,应注意修筑好路肩。搭板的长度确定至关重要,依据实际沉降差的大小来确定搭板的总长,是成功防止桥头跳车的重要技术措施。一般地说,设置与否需论证确定,如设置,搭板长度可为5 m~12m。
搭板下面地基的非均匀特别是脱空,能显著地增大板底的弯拉应力,对搭板效用发挥极为不利。因此按弹性地基板和脱空板分别计算板厚,根据实际情况确定厚度,对钢筋混凝土搭板可取板厚为30 cm左右。
2.不设置搭板
目前,某国内高等级公路在大中桥头处均设置搭板,但搭板一旦破坏,不仅严重影响车辆的正常通行,而且施工难度大、维修费用高。如果不设置搭板,则应对台后填筑作周密设计和认真施工,对填料和压实应有更高要求,或采用专门的结构措施,如铺土工格网、填筑聚乙烯块等。
3.地基处理
处理好桥背软弱地基是控制桥头跳车的重要措施。对软基处理目前国内已有换土法、超载预压法、深层搅拌法和高压喷射注浆法、振动碎石桩法等处理方法,可以根据实际情况应用,以提高承载力,减少沉降,避免错台。
修建在软土地基上的桥台通常采用桩基础。如果在相当厚的软土层修筑高路堤,则软土会对基桩施加很大的力,使桥台产生水平位移或转动,这将产生严重后果。为了避免不正常的位移的出现,必须减轻回填材料,或者增强地基土或用基桩。
4.台背排水
根据台背填料类型、降雨资料及渗水量等选择适宜的排水方式,以疏干台后填料的水分,是非常必要的。
台背路基填筑前,应该设置泄水管或盲沟。首先,处理基底,随后填筑横坡为3%~4%的夯实粘土形成土拱,再在土拱上挖成双向坡的地沟,在台背后满铺隔水材料。在地沟内四周铺设有小孔的硬塑料管,出口应伸出基底。在硬塑料管四周填筑砂石材料,再分层填筑台后透水性材料,直到顶面。在横向盲沟的设置与上大致相同。
有时视需要可在台后填方中设排水垫层。排水垫层的作用:(1)使地基和其下软弱层完成渗透固结,减少后期下沉量;(2)排走上部填方下渗的多余水分;(3)孔隙压力增大时有渗透出路,不会降低土体的强度和稳定性。垫层的厚度为1 m~2 m,并要高过原地面不少于0.15m。
桥台背面应设置防水涂层以避免渗水对结构物的侵蚀。
5.其他
路基填土的固结时间随填土高度的变化而变化,由于工期要求,不可能使所有台背填土都有足够的自然沉降期,构造物的回填应在构造物完工后开工,使回填后的自然沉降能保证在三个月以上,对于设搭板的构造物,必须连续二个月的沉降都小于每月3 mm方允许施工。
为保证施工质量,桥头回填处不能设置料厂或预制厂,并保证预留回填段不小于15 m,以便满足各类重型压实机械的最小工作长度。
另外,高等级公路上小跨径构造物较多,平均每200 m~300 m即有一个,如其两头发生跳车,对行车影响更大,因此,应对小跨径构造物和大中桥同等重视。
6.桥头换填施工技术控制
在公路施工中,应当把台背处的路基全部挖开,统一填筑石灰土,不再保留周围的素土,这样重型压路机就可以开进台背处进行碾压。虽然提高了部分造价,但既保证了台背回填质量,又减少了人工与小型机具费用,同时有利于缩短工期,利大于弊。在台背回填施工中我们统一规定台背高于2 m的,从原地面填起;不足2 m,从原地面下挖至距台背顶2 m处开始施工。同时严格规定台背回填的施工程序,首先按每层20 cm计算出台背回填的用土量与用灰量,现场撒灰、搅拌,至少要倒翻3次,石灰土拌和必须均匀,颜色一致,现场铺平,、跟踪碾压至密实。现场抽检压实度及石灰剂量合格后,方可进入下一层施工。
7.混凝土搭板施工
桥台混凝土搭板及其顶层施工技术控制在混凝土搭板施工中,严格按规范规定要求立模。因搭板靠近桥头处混凝土顶面距基层顶面距离较小、基层较薄,容易被压碎或形成薄饼,故规定凡搭板混凝土顶面距基层顶面不足10cm的,在铺筑下面层时一律将铺好的水泥碎石基层凿除,统一用下面层沥青混凝土填筑、找平。
二、存在的问题及改进措施
(1)桥头跳车的最主要原因是台背回填压实度、灰剂量达不到设计要求,整体强度差,在车辆荷载作用下产生沉陷。
(2)桥梁为刚性结构,基本不产生沉陷,而路基要存在允许变形,因此必然产生沉陷变化,这个问题在施工中仍没有彻底解决的方法。
(3)由于施工场地狭窄不利于操作及人为的疏忽,渡段与路基衔接处往往是桥头的薄弱环节,因此台背回填土最好能与相邻路基同体施工,若确实不具备同体施工条件,则必须逐层加宽至少10cm成倒台阶施工。
(4)在实际施工中,有可能因路面结构层和桥面结构层施工不同步,在标高控制上产生误差。
(5)为增强桥面结构层强度,将原设计的沥青混凝土铺装变更为5 cm粗粒式沥青混凝土加4 cm中粒式沥青混凝土,并做了配套调整。为保证路桥结合顺畅,对变更前已施工的沥青混凝土统一用铣刨机进行铣刨处理。
(6)伸缩缝施工不好也可能产生桥头跳车,进行施工,在沥青摊铺时可能因伸缩缝内填土不实或伸缩缝、桥面、路桥过渡段三者标高不连续(具体见图2),影响摊铺厚度不均匀。
图2 伸缩缝结构形式示意图
三、结论
通过实体工程修筑实践,对路桥过渡段路基、路面的施工技术进行了较为系统的总结和研究,获得以下结论:
(1)分析了路桥过渡段路基、路面常见病害产生的原因,提出了施工质量控制措施。
(2)结合实体工程对上述了路桥过渡段路基路面的施工方法与工艺。