第一篇：高等級(jí)公路橋頭等差異沉降位置的技術(shù)處理

高等級(jí)公路橋頭等差異沉降位置的技術(shù)處理

馬軍輝

金華市公路橋梁建設(shè)有限公司金華市321000

摘要 簡(jiǎn)要分析橋頭跳車機(jī)理，并結(jié)合甬金高速公路，詳細(xì)介紹防止橋頭跳車、防止高填方路段和填挖結(jié)合等部位因地基差 異沉降對(duì)路面結(jié)構(gòu)造成不良影響而采取的技術(shù)處理措施。

目前，我國高等級(jí)公路建設(shè)正處“質(zhì)”與“量”并重的重要發(fā)展階段，橋頭跳車以及高填方段、填挖結(jié)合部等位置因地基差異沉降對(duì)路面結(jié)構(gòu)造成的不良影響已引起公路建設(shè)、設(shè)計(jì)、監(jiān)理、施工等部門的日益重視。甬金高速公路為國家在建項(xiàng)目重點(diǎn)工程之一，該段地形起伏較大，地質(zhì)復(fù)雜多樣，溝谷發(fā)育，巖石裸露。本文結(jié)合工程實(shí)際，本著就地取材、經(jīng)濟(jì)實(shí)用的原則，提出詳盡的治理橋頭等位置沉降的技術(shù)處理方法。

1橋頭跳車機(jī)理淺析

甬金高速公路橋涵兩端均設(shè)有5～8m長(zhǎng)搭板。由于搭板兩端沉降量不同，在搭板兩端形成一縱坡轉(zhuǎn)折。我們以縱坡i＝1.5％為例，分析跳車物理原因。

汽車在橋頭的行車機(jī)理很復(fù)雜，不同搭板長(zhǎng)度、不同沉降值及不同車型車速的影響程度各異。我們把汽車輪胎經(jīng)過橋頭2個(gè)縱坡轉(zhuǎn)折時(shí)的行車線型近似地按2個(gè)相切的反向豎曲線考慮。當(dāng)汽車行至A、C點(diǎn)間凸曲線路段時(shí)，形成的向心力為F＝m×V2／R。當(dāng)汽車緩行時(shí)，向心力F由自重抵消，而當(dāng)F大于自重時(shí)，汽車就會(huì)騰空，形成跳車和顛簸。洛三靈高速公路計(jì)算行車速度為100km／h，橋臺(tái)搭板長(zhǎng)為8m。若i＝1.5％，行駛時(shí)汽車不騰空的豎曲線半徑至少應(yīng)為R＝m×V2／F約1020m，而A、C點(diǎn)間凸曲線半徑近似為8／2／0.015＝267m，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于汽車不騰空的豎曲線半徑而引起跳車。車輛通過橋頭時(shí)騰空產(chǎn)生的跳動(dòng)和沖擊，又造成對(duì)橋梁和道路的附加荷載，加速了橋頭搭板、支座及伸縮縫的損壞，同時(shí)也加劇了車輛機(jī)件的磨損，降低其使用壽命。另外，跳車時(shí)車輛顛簸，引起駕駛員和乘客身體和心理不適，嚴(yán)重時(shí)會(huì)影響駕駛員的正常操作，造成行車事故。可見橋頭跳車之危害，須嚴(yán)加治

理。

高填方路段和填挖結(jié)合部位雖然不象橋頭位置引起明顯跳車，但由于地基不均勻沉降，會(huì)對(duì)路面結(jié)構(gòu)造成不良影響乃至破壞，同樣不要小視。

2防止跳車的技術(shù)措施

2.1一般要求

所有結(jié)構(gòu)物背后填筑，應(yīng)盡量與路基填土協(xié)調(diào)進(jìn)行。結(jié)構(gòu)物施工所需場(chǎng)地，盡量不占用路基填土范圍；確實(shí)需要者，應(yīng)空出一段滿足路堤大型機(jī)械施工所需的最小作業(yè)段，并應(yīng)加寬背后填土的寬度，以利壓路機(jī)橫向碾壓(U型橋臺(tái)內(nèi)及兩側(cè)錐心填土，應(yīng)采取加強(qiáng)夯等特殊措施，杜絕人工夯實(shí))。對(duì)于柱式或肋板式橋臺(tái)，立柱、肋板施工完成后，先回填臺(tái)背后施工臺(tái)帽(橋臺(tái)蓋梁)，以便壓路機(jī)通過柱(肋)間壓實(shí)回填料。臺(tái)帽施工可不設(shè)支架，在填方頂面直接架設(shè)模板澆注混凝土。錐坡填土應(yīng)適當(dāng)加寬，并削除多余土方，以保證漿砌片石護(hù)坡的堅(jiān)實(shí)穩(wěn)定。

與已完成的路堤相結(jié)合部位，應(yīng)復(fù)查其壓實(shí)是否合格，若在預(yù)留的結(jié)合部位壓實(shí)度不合格，則臺(tái)背回填應(yīng)延長(zhǎng)至結(jié)合部位合格范圍，然后挖成臺(tái)階。臺(tái)階高度小于30cm，長(zhǎng)度應(yīng)大于50cm。

橋涵等結(jié)構(gòu)物處填土，在施工中要防止雨水流入，對(duì)已有積水應(yīng)排除并作相應(yīng)處治。

2.2地基處理

(1)位于V型溝內(nèi)的涵洞、通道臺(tái)背及高填方段填筑，要先清除樹根、雜草及坡積土，如有陷穴、洞穴和水洞(尤其應(yīng)注意暗洞)，應(yīng)采用已經(jīng)批準(zhǔn)的措施處理。為使臺(tái)背填土與原狀土結(jié)合緊密，應(yīng)預(yù)先把溝壁開鑿成適當(dāng)臺(tái)階；

(2)對(duì)于長(zhǎng)年積水或受地表、地下水浸泡而形成淤泥質(zhì)的地基，若厚度小于2m，應(yīng)采用與臺(tái)背回填相同的材料置換，厚度超過2m者，作為特殊情況研究采用其它經(jīng)濟(jì)可行的方案，對(duì)于含水量和孔隙比均較大，且富含有機(jī)質(zhì)的粘性土層亦應(yīng)進(jìn)行換填處理。對(duì)于含水量大的一般粘性土，可開挖翻曬后回填利用。當(dāng)填土高度小于4m時(shí)，其挖深可取0.6m；當(dāng)填土高度大于4m時(shí)，開挖深度可大于1m。翻曬利用回填后，其上60cm范圍利用石灰穩(wěn)定土填

筑。若遇雨季翻曬土困難時(shí)，則全部采用石灰土改良處理(有透水性材料料源時(shí)，應(yīng)優(yōu)先采用)；

無論采取何種材料回填或加固措施，都不能代替地基處理。換言之，控制了臺(tái)背或路基填土的沉降量，并不意味著地基沉降量就不會(huì)發(fā)生。必須針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)具體情況，取采可靠措施提供支承以上填料自重和附加荷載(活荷載)的穩(wěn)定地基。除換填材料外，還可采用石灰土擠密樁、強(qiáng)夯處理等其它可靠的技術(shù)措施。

2.3臺(tái)背或路基填料材料要求

條件許可時(shí)，首先應(yīng)選擇板體性好、可壓縮性小、壓實(shí)快、透水性強(qiáng)的材料，如卵礫石、碎石土及砂礫土等，并要求填料級(jí)配適當(dāng)。采用非透水性土，當(dāng)為粘土或粉質(zhì)亞粘土?xí)r，應(yīng)摻入灰劑量不小于6％的Ⅲ級(jí)以上石灰進(jìn)行改良；當(dāng)為塑性指數(shù)較小的砂土、亞砂土或粉土?xí)r，應(yīng)摻入灰劑量不小于3.5％的標(biāo)號(hào)325以上的普硅水泥進(jìn)行穩(wěn)定，也可以采用強(qiáng)度較高的工業(yè)廢渣，如粉煤灰等，必要時(shí)還可采用土工合成材料加筋處理，但施工中應(yīng)嚴(yán)格按《公路路基施工技術(shù)規(guī)范》、《公路粉煤灰路堤設(shè)計(jì)與施工技術(shù)規(guī)范》和《公路土工合成材料應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》進(jìn)行操作。

2.4臺(tái)背材料的填筑方法

2.4.1填筑范圍

橋梁、涵洞臺(tái)背填土順路線方向長(zhǎng)度：頂部為距翼墻尾端臺(tái)高加2m，底部為距基礎(chǔ)(或立柱、承臺(tái))外邊緣3m(圖中剖線區(qū)為用透水性材料、石灰土或水泥穩(wěn)定土處治的換填區(qū)，余下范圍可采用路堤填料同步填筑；Ko為壓實(shí)度標(biāo)準(zhǔn))。

2.4.2填筑方法

①涵、通道、拱橋其上填土包括路面厚度小于2m者可填至蓋板頂，以上可與路堤相同的填料填筑。

②橋臺(tái)臺(tái)背填土高度小于8m者，在其高度范圍內(nèi)應(yīng)全部利用符合上述填料要求的材料回填(若橋臺(tái)處原地面起伏不平，應(yīng)以最低點(diǎn)起算)。若為重力式U型橋臺(tái)，U型腔內(nèi)填土使用大型壓路機(jī)壓實(shí)有困難，可采用小型機(jī)具仔細(xì)夯實(shí)，其后換填土應(yīng)適當(dāng)加長(zhǎng)；臺(tái)背填土高

度大于8m者，路堤頂面以下8m高范圍采用前述填料處理，8m以下可用與路堤相同的填料填筑，但壓 實(shí)度標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)在順路線15m長(zhǎng)范圍內(nèi)采用95％。

③壓縮河床的橋梁、位于河灘內(nèi)的引道路堤若橋位附近有河卵石土，其回填范圍應(yīng)延長(zhǎng)至河灘內(nèi)路堤全長(zhǎng)。填挖交界處距回填處理的末端較近時(shí)，亦應(yīng)考慮全部處理，并保證結(jié)合緊密。

④為防止檢查通信管道用人、手孔積水及路面水下滲受涵臺(tái)阻擋而造成臺(tái)背填土濕軟、涵臺(tái)滲水而影響美觀和安全，于漿砌片石臺(tái)背后全范圍內(nèi)滿鋪一層隔水材料，如油氈或尼龍薄膜材料；臺(tái)身背后沉降縫處，用20～50cm寬油氈條沿沉降縫全高粘貼后，在外涂刷瀝青三道。并與人、手孔中心對(duì)應(yīng)位置下(涵、通道中心樁號(hào)前后各約10m左右)，比該樁號(hào)設(shè)計(jì)標(biāo)高低至少200cm處設(shè)橫向泄水管：先填筑橫坡為3～4％的粘土封水層土拱，充分夯實(shí)后在土拱上挖一條雙向放坡地溝(斷面尺寸一般可取50×50cm)，于其上鋪設(shè)一層隔水材料，再在地溝內(nèi)放置四周設(shè)有孔徑為5mm、呈梅花形布置、間距10cm小孔的硬塑料管，管徑不小于10cm，然后在塑料管四周填筑透水性材料。若采用盲溝時(shí)，則取消其中的塑料管，而用粒徑4～6cm的碎石填筑地溝，并用土工布包裹盲溝的出口。無論采用何種形式，均應(yīng)保證臺(tái)背積水順利排出路基之外，特殊情況可預(yù)埋管道通過構(gòu)造物。

2.5土工材料的應(yīng)用

(1)橋梁臺(tái)背填筑范圍、底基層以下1.5m深范圍內(nèi)每填兩層加土工網(wǎng)格一層，土工網(wǎng)格需與臺(tái)背錨固連接。若為柱式橋臺(tái)無法錨固連接時(shí)，加筋范圍應(yīng)延伸至錐坡前緣。橋臺(tái)搭板的布設(shè)及構(gòu)造物按原施工圖設(shè)計(jì)施工，但臺(tái)背加筋范圍必須超出搭板末端2m以上；

(2)路基填高超過20m時(shí)，應(yīng)在93、95區(qū)范圍內(nèi)每?jī)蓪犹钔良愉佂凉ぞW(wǎng)絡(luò)一層，鋪設(shè)長(zhǎng)度順路線方向應(yīng)不小于20m(視填方段長(zhǎng)度定)；

(3)在填挖結(jié)合部，當(dāng)自然縱向坡度陡于1∶5時(shí)，路堤基底應(yīng)挖臺(tái)階，臺(tái)階寬度不得小于1m，并在93、95區(qū)每一臺(tái)階加鋪土工網(wǎng)格一層，并用錨釘固定(錨釘用18鋼筋，間距為1m，上部做成彎鉤)，土工網(wǎng)格保證深入填方區(qū)4m。當(dāng)縱坡為陡于1∶0.5的黃土路堤無法挖結(jié)合臺(tái)階時(shí)，可采用土工釘來加強(qiáng)結(jié)合(土工釘一般可用18鋼筋長(zhǎng)120cm打進(jìn)老土6

0cm，間距為1.0m，每?jī)蓪犹钔粮叨绕踅鹨慌?。?3、95區(qū)土工釘外露端應(yīng)做成彎鉤后拉結(jié)4m長(zhǎng)的土工網(wǎng)格)。

2.6施工質(zhì)量要求

(1)結(jié)構(gòu)物臺(tái)背填筑范圍內(nèi)壓實(shí)度標(biāo)準(zhǔn)提高至95％；涵頂至路床頂面填土高小于2m者，涵預(yù)區(qū)壓實(shí)度按95％要求，涵頂至路床頂面填土高大于2m者，涵頂以上50cm處開始按所屬設(shè)計(jì)壓實(shí)區(qū)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。

(2)結(jié)構(gòu)物背后回填處，應(yīng)盡量使用大型壓實(shí)機(jī)具，只是臨近構(gòu)筑物10cm及涵頂50cm內(nèi)，才允許使用小型夯實(shí)機(jī)械分薄層認(rèn)真夯實(shí)?；靥钐巿?chǎng)地比較狹窄不能使用大型壓路機(jī)施碾者，滲水性材料每層壓實(shí)厚度不應(yīng)超過25cm，穩(wěn)定類材料每層壓實(shí)厚度不應(yīng)超過15cm，并應(yīng)攤鋪平整、分層壓實(shí)，嚴(yán)禁采用堆棧法。對(duì)于臺(tái)背不易被壓實(shí)機(jī)械碾壓的“死角”，也可采用強(qiáng)夯方法處理，以保證壓實(shí)度要求。

(3)為減小回填料土壓力和施工機(jī)械作業(yè)對(duì)涵洞、通道臺(tái)身穩(wěn)定的影響，臺(tái)背兩側(cè)的填土應(yīng)盡量在臺(tái)身強(qiáng)度達(dá)到80％設(shè)計(jì)強(qiáng)度且蓋板安裝(拱圈澆筑)完畢后對(duì)稱進(jìn)行。否則，臺(tái)背墻土高度不應(yīng)超過臺(tái)身墻高一半。

(4)加筋土工材料的最短鋪設(shè)長(zhǎng)度應(yīng)不小于2m，鋪設(shè)時(shí)應(yīng)人工拉緊，無卷曲和褶皺，必要時(shí)用插釘?shù)却胧┕潭āＭ凉ぞW(wǎng)格應(yīng)將其強(qiáng)度高的方向垂直路基軸線鋪設(shè)，相臨兩幅格柵的搭接寬度不小于20cm，搭接處綁扎牢固。鋪設(shè)土工材料的土層表面要平整，嚴(yán)禁有堅(jiān)硬突出物，嚴(yán)禁施工機(jī)械直接碾壓土工材料，土工材料鋪設(shè)后要及時(shí)填筑填料，避免陽光長(zhǎng)時(shí)間暴曬和雨水淋泡。臺(tái)背路基尚未填筑前進(jìn)行加筋處理時(shí)，其臺(tái)背填筑施工長(zhǎng)度不小于50m。如臺(tái)后路基已填筑成型，應(yīng)采用不陡于1∶1的坡度開挖路基，并自上而下逐層鋪筑。

(5)科學(xué)控制路堤預(yù)留沉降量：據(jù)理論分析計(jì)算，對(duì)于壓實(shí)度為94％的黃土路堤，其沉降量約為堤高的0.5～0.9％，若擋水至堤高的1／3時(shí)，路堤沉降將進(jìn)一步增加。故建議預(yù)留沉降量為堤高的1.0～1.5％。路基處在腰峴部位或有涵洞時(shí)，預(yù)留沉降量可相應(yīng)減小，當(dāng)跨越堅(jiān)硬黃土地帶的沖溝時(shí)，才能將預(yù)留沉降量以同堤高成正比的方式布置。

3結(jié)語

為防止橋頭沉陷而引起跳車、以及高填方段和填挖結(jié)合部因差異沉降而造成對(duì)路面結(jié)構(gòu)的不良影響，借鑒已建和在建高等級(jí)公路在處理類似病害方面比較成功的工程實(shí)例，根據(jù)洛三靈高速公路地理特點(diǎn)，擬訂了上述技術(shù)方法。二年來的實(shí)踐及觀測(cè)結(jié)果表明：所用方法就地取材、因地制宜而又經(jīng)濟(jì)實(shí)用，且與工程進(jìn)度協(xié)調(diào)一致，對(duì)治理上述病害效果良好。