淺談解決路橋過渡段病害的施工技術(shù)及防治措施
2015-12-29
經(jīng)過近年來的持續(xù)快速發(fā)展，我國公路交通基礎(chǔ)設(shè)施總體服務(wù)水平實(shí)現(xiàn)了歷史性跨越，我國高速公路總量雖然位居世界前列，但是路橋過渡段路基病害廣泛而嚴(yán)重，為滿足將來高速公路車輛量級(jí)荷載的不斷增大，需要對(duì)路橋過渡段路基結(jié)構(gòu)加強(qiáng)進(jìn)行研究。由于組成線路的結(jié)構(gòu)物如橋梁、涵洞等在同路基相連接地段，強(qiáng)度、剛度、變形、材料等方面的差異巨大，以及較大差異沉降的產(chǎn)生和存在，這必然會(huì)引起軌道的不平順，車輛通過路橋(涵)過渡段，常常會(huì)產(chǎn)生“跳車”現(xiàn)象，大大降低了車輛運(yùn)行的安全性和舒適度。因此，論文重點(diǎn)針對(duì)路橋過渡段的病害的成因進(jìn)行分析，并提出防治措施。
1 過渡段病害問題的產(chǎn)生原因
1.1 過渡段病害問題的產(chǎn)生
對(duì)于高等級(jí)公路(特別是高速公路)，路橋過渡段存在較為普遍的問題是：路面在橋臺(tái)背后回填土處沉陷或開裂，車輛通過臺(tái)背回填處“跳車”，橋頭“跳車”使快速行駛的車輛顛簸、振動(dòng)，產(chǎn)生噪音，車輛在跳動(dòng)時(shí)會(huì)使車輪損失部分牽引力，當(dāng)橋面結(jié)冰時(shí)，跳動(dòng)還可能使車體失控、滑移，這樣不僅影響行車速度和行車舒適性，還會(huì)使橋臺(tái)臺(tái)背、橋頭伸縮縫以及接縫路面遭到破壞，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)導(dǎo)致交通事故。對(duì)于鐵路路橋過渡段，當(dāng)路橋(涵)間沉降差達(dá)到一定程度，會(huì)破壞線路的平順，危及行車安全和旅客的舒適度，這種動(dòng)力作用會(huì)加劇沉降差發(fā)展，加速路基破壞，還可能使過渡段處結(jié)構(gòu)破壞，導(dǎo)致路基排水不良，積水下滲到路基內(nèi)部，從而降低土體強(qiáng)度，使沉降增大。這種危害不僅增加維修養(yǎng)護(hù)的工作量和難度，而且影響線路上列車的運(yùn)行速度，從而在整體上影響運(yùn)輸?shù)慕?jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。因此，對(duì)過渡段問題的研究就變得具有異常重要的意義。
1.2 路橋過渡段線路結(jié)構(gòu)變形不一致的原因分析
1）地基條件原因?，F(xiàn)在許多既有線路都是修筑在條件差并未經(jīng)很好處理的軟弱地基土上。在軟土地基上，路橋過渡段的路和橋的工后沉降是不同的，因此在路橋過渡段處必有沉降差。路橋過渡段由于其結(jié)構(gòu)的原因，橋頭路基的填筑高度較大，產(chǎn)生的基礎(chǔ)應(yīng)力也較高，因此在路橋過渡段產(chǎn)生的沉降較其他的路段要大些。2）路臺(tái)后路堤填料的原因。橋臺(tái)后路堤填料一般全是填土。由于施工的原因，往往作業(yè)面相對(duì)狹小，碾壓質(zhì)量不易控制，其壓實(shí)度達(dá)不到設(shè)計(jì)要求。即使施工時(shí)壓實(shí)度全部達(dá)到了設(shè)計(jì)的要求，但因運(yùn)營時(shí)路堤填土本身的自重和動(dòng)荷載的作用，也將使路堤填土進(jìn)一步壓縮變形，使得路橋過渡處出現(xiàn)沉降差。3）施工原因。施工時(shí)對(duì)路橋過渡區(qū)段的回填料不按設(shè)計(jì)要求填筑，或采用不良填料，或碾壓厚度超過要求，或壓實(shí)度達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，都將造成質(zhì)量缺陷。施工時(shí)碾壓器械配置欠佳，壓實(shí)功率不夠，不進(jìn)行分層次質(zhì)量檢查，也會(huì)使壓實(shí)質(zhì)量達(dá)不到控制要求。
2 解決路橋過渡段病害的關(guān)鍵施工
1）施工前，應(yīng)調(diào)查強(qiáng)夯范圍內(nèi)地表附著物與地質(zhì)情況、地下構(gòu)造物和各種地下管線的位置及標(biāo)高等，對(duì)影響施工的各種不利因素，采取切實(shí)可行的措施消除各種隱患。2）施工前要測(cè)量夯錘落距。通過檢測(cè)不同夯擊能、夯擊次下不同深度土的干密度、地基承載力、含水量、濕陷系數(shù)、夯沉量，判定濕陷是否消除或消除濕陷深度及地基承載力是否滿足設(shè)計(jì)要求。3）.施工使用的起重設(shè)備應(yīng)選用起重能力大于錘重1.5~2.0倍的帶有自動(dòng)脫鉤裝置的履帶式起重機(jī)或其他專用設(shè)備，但必須滿足提升高度的要求，并設(shè)置安全裝置。施工中應(yīng)經(jīng)常性對(duì)夯錘、脫鉤裝置、吊車臂桿和起重索具等關(guān)鍵部件進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)采取有效措施。4）施工單位必須按施工規(guī)范要求，開夯前檢查夯錘重量及落距，以確定單擊夯擊能量符合設(shè)計(jì)要求。5）強(qiáng)夯時(shí)土塊、石子等飛擊，現(xiàn)場(chǎng)人員必須戴安全帽，做好安全措施，畫出影響范圍，禁止閑雜人員進(jìn)入。6）其它未盡事按有關(guān)規(guī)范及規(guī)定辦理。
3 路橋過渡段病害處理方法
3.1 優(yōu)質(zhì)填料填筑法
使用強(qiáng)度高，變形小的優(yōu)質(zhì)填料(如級(jí)配碎礫石、低標(biāo)號(hào)混凝土等)進(jìn)行過渡段的填筑。使用輕質(zhì)力學(xué)性能較好的材料，如EPS(聚苯乙烯泡沫塑料)、人工氣泡混凝土(泡沫水泥砂漿)、火山灰、粉煤灰等，填筑路橋過渡段是近年來國內(nèi)外研究、開發(fā)和應(yīng)用的一種減輕構(gòu)筑物自重的工藝方法。采用粉煤灰粉煤灰和一般細(xì)粒上相比具有自重輕(減小20%以上)、強(qiáng)度高、壓縮性小，透水性能良好等特點(diǎn)。在一定的工藝條件下，可形成具有一定強(qiáng)度的整體性材料。用其填筑路堤，可有效減小橋頭路堤的總沉降。與地基處理進(jìn)行綜合考慮，能降低地基的處理費(fèi)用，減小地基處理的范圍和縮短施工工期。
3.2 加筋土法
在過渡段路堤填土(必要時(shí)也可包括路基)中埋設(shè)一定數(shù)量的拉筋及上工合成材料，形成加筋土路堤結(jié)構(gòu)。土工合成材料所以能用于土體的加筋、加固，主要是利用了在不能受拉的土體中加入了能夠受拉的材料。由于兩種材料彈性模量的很大差異，在共同受力作用下，其變形的不一致將會(huì)引起兩種材料的相互錯(cuò)動(dòng)趨勢(shì)，土筋(土工合成材料)之間將產(chǎn)生很大的摩阻效應(yīng)。這一摩阻反映在加筋上使筋材受到了張力，反映在土體上是約束了土體的側(cè)向變形，從而提高了加筋土的整體強(qiáng)度，限制了加筋土的整體變形。加筋土不僅能增加路基的強(qiáng)度，還能大幅度提高路基的剛度，從而達(dá)到減小路基變形的目的。施工時(shí)可根據(jù)設(shè)計(jì)確定的過渡段長度與路堤和橋臺(tái)剛度的差值來調(diào)整拉筋材料的布置間距和位置，使路橋過渡段軌道下部結(jié)構(gòu)的剛度變化平緩，達(dá)到路橋間線路平順過渡的目的。必須注意的是，拉筋埋設(shè)范圍與位置不同，將達(dá)到不同的處理效果。拉筋僅布置于基床內(nèi)，其主要作用是加強(qiáng)基床結(jié)構(gòu)，增大基床剛度，減小列車動(dòng)荷載引起的路基變形。拉筋滿布于路基面以下的路堤(包括地基)內(nèi)，既能增大基床的剛度，又能減小動(dòng)載和自重引起的路基變形。實(shí)踐表明，當(dāng)使用了土工加筋材料后，過渡段填土形成一個(gè)剛度較大的復(fù)合體，能夠?qū)⒔煌ê奢d分散在較寬面積上。一是能大大降低過渡段的沉降;二是將臺(tái)背與路堤交界面處的臺(tái)階或跳躍沉降變成連續(xù)的斜坡沉降;三是降低臺(tái)背處側(cè)向和豎向應(yīng)力所引起的較大剪應(yīng)力，自然也就限制了剪應(yīng)力破壞區(qū)域的變形。
3.3 擠密樁復(fù)合地基
采用擠密復(fù)合地基的方法來處理路基填土，是利用在填筑完畢的路基上成孔，通過擠密作用，使路基土密實(shí)度提高，然后在孔內(nèi)填入材料并振動(dòng)壓實(shí)成樁。隨著路基向橋臺(tái)的靠近，可通過樁變長或減小樁間距的方式，使路橋過渡段剛?cè)岬玫竭^渡。由于樁的擠密和置換作用，路堤填土的密實(shí)度提高，應(yīng)力減小，路堤整體剛度增大，從而減小了路堤的壓縮變形。常用的擠密樁有砂樁、土和灰土樁及二灰土樁等。雖然土樁的材料較為低廉，但其需要一整套打入樁施工設(shè)，故在經(jīng)濟(jì)上代價(jià)較高。劉紹云等提出了采用漸變混凝土樁根治橋頭跳車的方法。它首先在填筑完畢的路基上選擇適當(dāng)長度范圍內(nèi)，用麻花鉆機(jī)鉆40cm的干孔，平面布置成三組群樁(每組兩排，每排5根樁)，并且逐漸減短樁長，以此漸變路基變形量；然后灌入膨脹混凝土，使路基密實(shí)度增加。最后在混凝土樁頂鋪設(shè)鋼筋混凝土路面，由此形成漸變混凝土樁剛性過渡段。漸變混凝土樁屬于剛性擠密樁的范疇，但其相對(duì)于半剛性擠密樁造價(jià)偏高。劉代全等應(yīng)用半剛性擠密樁實(shí)現(xiàn)橋頭剛?cè)徇^渡來處治橋頭跳車，該方法是利用半剛性擠密樁加固搭板枕梁基礎(chǔ)及附近一定范圍內(nèi)的路堤，減小搭板路基端的沉降，從而實(shí)現(xiàn)沉降的過渡。
4 結(jié)語
總之，論文從路橋過渡段路基變形產(chǎn)生的橋頭跳車病害出發(fā)，分析了產(chǎn)生原因，并基于施工組織、強(qiáng)夯實(shí)驗(yàn)、施工工藝流程、施工中應(yīng)該注意的事項(xiàng)等方面介紹了強(qiáng)夯施工，并重點(diǎn)從防治措施進(jìn)行了簡(jiǎn)要的探討。
