桥头过渡段差异沉降的分析及处理
■一、前言 下载论文网 公路建设作为国家最主要的基础产业之一,公路交通事业的迅速发展,为经济的持续发展注入了强大的活力。
但是,从已投入使用的高等级公路特别是高速公路来看,存在着不少问题,其中比较常见的道路病害是:路面在台背回填处出现沉陷或断裂,车辆通过台背回填处跳车。
因此如何解决台背回填处的跳车问题,已引起公路建设行业的重视,但并未获得满意的解决办法。
■二、桥头差异沉降产生的原因分析 桥头产生差异沉降产生的原因是多方面的,包括设计、施工、监理、地基条件、台背填料等方面。
1.设计原因。
具体表现为:(1)对桥头沉陷病害缺少足够的重视,未按规范要求进行设计。
(2)勘察资料不完善或不准确,使得在设计过程中忽视了对不良地基(如软土、黄土、盐渍土地基等)进行特殊处理的要求。
(4)设计单位对施工过程如何便于碾压考虑不周,对台背填料未作严格的要求,台背排水和防护系统设计不完善。
2.施工原因。
具体表现为:(1)对桥头沉陷病害缺少足够的重视,未按规范要求进行施工。
(2)受工期限制,实际施工过程中先抢修桥涵,后填筑路基,这种工序安排的不合理,使得台背回填在最后进行,第一是受工作面的限制,第二为了抢工期,造成填料压实度难以达到规范要求,无形中为台背填料沉陷埋下了隐患。
(3)施工人员素质较差,对施工中存在的缺陷(如弹簧、起皮、松散等)未做及时处理。
(4)机械配置不合理,使填料压实度难以达到规范要求。
3.监理原因。
具体表现为:(1)对桥头沉陷病害缺少足够的重视,未按设计、规范对施工进行严格要求。
(2)监理人员缺乏现场应变能力和处理不良地基的经验。
(3)有时建设单位一再强调工期,强行把设计中的工期缩短,也不利于台背回填的稳定。
4.结构突变产生的相对沉降。
桥(涵)台为刚性结构,自身压缩变形可近似为零,回弹模量一般大于1200Mpa,而与之相连的台背填料在压实度达到95%时的回弹模量仅为30～80Mpa,为弹塑性体。
这种结构的差异变形,自然也会导致相对沉降的出现。
台背填料一般为空隙率较大的渗透性材料,施工中难以消除其存在,在外荷载的作用下,易形成沉降。
有时也存在施工时对台背填料未作慎重考虑,施工人员用料不当、控制不严,未能达到设计要求。
6.基底地质不良。
桥涵通常位于沟壑地段,地下水位一般较高,地基多属软土,强度不足。
而在其上的路基一般填土高度在3～10m,甚至更高,填料本身产生的基底应力也相对较大,极易造成沉降。
7.浸水软化产生的沉降。
台背与结构物相连处(或伸缩缝)长期受雨水渗入,对填料甚至基底产生侵蚀和软化,造成填料含水量增大及细粒料流失,强度下降,从而加速了台背的沉降变形。
8.桥台伸缩缝的破损。
桥头伸缩缝的破损而造成车辆跳车,在一定程度上也加速了台背填料的沉降和桥头搭板的损坏。
■三、桥头差异沉降病害处治的措施 台背过渡段的差异沉降必须从多个方面入手,对于不同的影响因素采用相应的方法解决。
(一)台背地基处理 下面介绍采用深层搅拌法加固桥头软基的方法。
目前应用最多的为粉喷桩,一般借助于压缩空气,采用专门深层搅拌机械设备,从不断回转的中心轴端向四周被搅松的土体喷出浆体或粉体固化剂(如水泥等),经叶片搅拌并吸收周围水分,在加固的深层软土中进行一系列物理、化学反应,使软土硬结成具有整体性和一定强度的优质复合地基,从而提高桥头软土地基的承载力,减少沉降量(特别是工后沉降量),缩短固结期,提高边坡稳定性。
采用石灰粉喷桩加固软粘土,其原理与公路常用的石灰加固土基本相同。
水泥搅拌桩加固软粘土地原理是在加固过程中生成稳定的不容于水的结晶化合物,从而提高软土强度。
一般对搅拌桩的设计主要从以下几个方面考虑: 1.搅拌桩的设计,包括确定桩长和选择粉体固化剂(如水泥或石灰)的掺入量; 2.置换率和桩数的计算; 3.桩位的平面布置; 4.下卧层地基的验算。
影响路基强度和稳定的地面水和地下水,必须从采取拦截或排出路基以外的措施。
一般要求填土处于干燥或中湿状态,过湿状态或强度与稳定性不符合要求的潮湿状态的填土,必须经过处理。
在台背回填区范围内宜选用摩擦角大、强度高、压实快、透水性好的填料。
同时选用内摩擦角较大的填料也有利于减缓雨水的危害,而且也有利于改善压实性能。
同时可采用轻质材料如粉煤灰等,用粉煤灰填筑桥涵台背,可以大大降低路堤对地基的荷载,有利于减少地基沉降以及路基对桥台的侧压力。
台背回填位于台背这个特殊位置,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。
(三)路面处理 路桥连接处设置桥头搭板,可以使在柔性路堤产生的较大沉降逐渐过渡到刚性桥台上。
搭板的近台端至于桥台上,搭板与桥台通过锚筋相连,并在搭板与桥台接缝填入沥青玛蹄脂防治水分渗入。
搭板的远台端搁置在路基上,路基沉降后搭板会产生纵向滑移,为此,必须在台顶与搭板之端间设置锚栓。
(四)其他处理 在设计和施工中,应保证施工中的排水坡度,设置必要的地下排水设施。
在台背回填土时可沿整个台背竖直面用间断级配碎石或砾石材料做透水层,以利于排除渗入土体的积水或因冻融产生的游离水,使土体保持永久性干燥状态,防止塑性变形和地基下沉。
(责任编辑:罗亦成)。