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公路桥头跳车的原因和监理防治措施

2009-04-29朱衷良

中国新技术新产品 2009年7期
关键词:排水板土工布桥台

夏 勇 朱衷良

摘要:随着高速公路的迅速发展,在公路建设中,桥头出现的跳车现象,已成为高速公路的多发常见病害,严重影响行车的平稳性和安全性,是目前软土地区修筑高速公路的难题之一,也是公路修筑的一个急待解决的重要课题。桥头产生跳车的主要原因是桥头与路基的沉降差所致,它与地基条件、填筑材料、施工机械设备以及施工工艺等诸多因素有关。

关键词:公路;桥头跳车

1 公路桥头跳车的起因分析

1.1 地基沉降

由于桥涵通常位于沟壑地段,地下水位较高,且多属于软弱基础,在路基营运荷载的作用下,使地基产生压缩变形,形成地基沉陷。特别是由于软弱地基一般都具有天然含水率高、孔隙比大、压缩性高、抗剪强度低、渗透系数小的特点,地基沉降更为严重,并且需要相当长的时间才能趋于稳定。同时,由于高等级公路多为全封闭、全立交,为了满足被交公路、航道等净空的要求,桥台后的路基高度一般都较高。因此,产生的地基应力相对较大,更容易引起地基沉降,从而导致桥台后的路基随地基在一定时间内逐渐下沉。

1.2 台后填料的压实问题

高等级公路台背回填的压实,虽然采用了重型击实标准,压实度要求在95%以上,但是有些工程的台后填料采用的是砂类土或透水性材料,这些材料孔隙率大,所含的水分多,尤其在自重及车辆荷载的作用下,孔隙率逐渐降低,台后填料在一定期限内产生压缩变形,根据试验及相关研究资料表明,路基填料本身的压缩变形为路基填筑高度的1%。大家知道,高等级公路台后回填高度一般都较高,因而台后填料的压缩变形也就相应较大。更何况在台后回填施工时,由于一些施工单位的质量意识淡薄,往往达不到规定的压实遍数,这样压实度就很难保证在95%以上,从而为以后的压实变形留下了很大的空间,这也是工后填料压实变形很大而导致台后沉降的主要原因。

加上受工期、动拆迁等一些客观因素的影响,有些工程中的台后回填要等到桥台施工完成后,才能进行填筑。因此,压路机要受到桥台的限制,碾压困难,对紧靠台后的填土难以碾压到位,尤其是对于肋式桥台、U型桥台等受尺寸的限制,有的压实机械根本进不去,导致漏压、压不实等现象,使台后填土的压实度严重不足,尽管使用小型夯实设备补夯,也难以达到规定要求,因而增加了台后填料的压缩变形。

2 减少桥头跳车的措施

2.1 地基加固处理

地基加固处理是最有效的防治桥台跳车的方法之一,尤其是软弱地基。由于地基加固的费用占总投资的比重很大(约三分之一以上),所以,要认真选取经济、有效的加固方案。

根据笔者多年监理经验,对正常压实的软粘土而言,首先应考虑采用排水固结措施,如插塑料排水板等方法,通过设置来改善地基的排水条件,缩短排水途径,使地基承受附加荷载后,排水固结过程大大加快,进而使地基强度得以提高。这种方法既经济又有效。如果属于软弱地基,除了常规的排水固结措施外,更多的是采用搅拌桩、挤密桩等深层复合地基法来提高土的强度与稳定性,使桥头路基尽量连续平稳过渡。

现对塑料排水板法地基加固的监理控制作一下介绍。

对产品质量的控制。要求塑料排水板须符合设计要求和质量标准,产品须有资质的厂家提供,并有出厂检查合格证,运至工地后,须按规定频率抽取样品进行检验,合格后方可使用。设计要求型号为SPB-1B,厚度不小于4.0mm。

施工工艺需按以下程序进行:整平原地面——构筑土拱层——机具就位——塑料排水板穿靴——攒入套管——拔出套管——割断塑料排水板——机具移位——摊铺砂垫层。路基拱层采用级配碎石构筑时,应在拱层构筑前先打设排水板。

为防止排水通道堵塞,要求塑料排水板滤管材料具有一定隔离土颗料和渗透功能,应等效于0.025mm孔隙,渗透系数应不小于5X0.1cm/s。施工现场堆放的塑料排水板盘带应适当覆盖,以防暴露在空气中老化。施工中要防止泥土等杂物进入套管内,一旦发现须及时清除。

为防止塑料排水板固定不牢,要求其穿靴时,须将其端部穿过预制靴头固定架,对折带子长约10cm,固定联结牢固。塑料排水板搭接应采用滤管内平接的方法,芯板对扣,凹凸对齐,搭接长度不少于20cm,滤管包裹,用可靠措施固定。靴头制作时,不论是铁质的还是混凝土的,其固定架一定要埋设牢固,发现固定架自身不牢时,不得使用。

为防止塑料排水板埋入砂垫层长度不足,要求套管拔出地面后,精心丈量板体留出孔口长度,保证不小于50cm,再予以切割。如果留出孔口长度不足,可采用芯体平接的方法,芯板对口,凹凸对齐,搭接长度不小于20cm。

2.2 提高填筑材料的压实度

影响路基压实效果的主要因素有含水量、碾压层的厚度、压实机械的类型和功能、碾压遍数以及地基的强度等。

首先要调整填筑材料的含水量,由击实试验所得的击实曲线图有一峰值,此处的干容重为最大,称为最干容重,与之对应的含水量则称为最佳含水量。只有在最佳含水量的情况下压实效果最好。同时其压实的土水稳定性最好。所以对含水量过大的土,可采用翻松晾晒或均匀掺入石灰来降低含水量;对含水量过小的土,则洒水湿润后再进行压实。

其次,压实机械对一定含水量填筑材料的压实状态有很大影响。填土分层的压实厚度、压实遍数和压实机械类型、土的种类和压实度要求有关,应通过试验来确定。一般20-30t的中型振动压路机应碾压3~4遍,每层压实厚度不超过20cm。

此外,压路机行驶速度也大有讲究,既不过慢也不过快,各种压路机械的最大速度不宜超过4km/h.碾压开始宜且慢速,随着土层的逐步密实,速度逐步提高。压实时的单位压力不应超过土的强度级限,否则土体将会遭到破坏。开始时土体较疏松,强度低,故宜先轻压,随着土体密实度的增加,再逐步提高压强。

另外,路堤施工时边缘往往压实不到,仍处于松散状态,雨后容易滑坍,故两侧可采取多填适当宽度,压实工作完成后再按设计宽度和坡度予以刷齐整平。

2.3 正确设置土工合成材料

由于土工格栅具有抗拉强度的特点,而无纺针刺类土工布具有排水效果较好的特点。因此,在沪芦10标工程范围内,每座桥接坡都普遍使用了土工布和土工格栅。合理设置土工合成材料,既可以减少路堤填筑后的地基不均匀沉降,又可以提高地基承载能力,同时也不影响排水。所以监理主要采取了以下一些控制措施:

土工布的质量控制。规范要求土工布的单位面积质量为300g/m~500g/m,强度按用途分类为3个等级。考虑到土工布的不同材料和工艺,其力学性能存在差异较大的情况,要求土工布单位面积质量不小于400g/m2,其纵向抗拉强度不小于20km/m,满足握持强度≥1100N,撕裂强度 ≥400N,刺破强度≥400N,CBR顶破强度≥2750N的土工布,要求采用聚脂长丝针刺型。只有这样,土工布才能起到明显的隔离层作用。

考虑到土工布的排水效果与土工布的厚度有密切关系,选用的土工布太薄,透水能力就低。为此,要求选用克数较大的土工布,最好为400g/m~500g/m。

土工格栅主要起加筋作用,如果格栅强度不足,起不到调整应力分布作用;若设计荷载较大,单靠一二层土工格栅不足以达到设计强度;土工格栅要与填料紧密咬合在一起才有显著效果,若压实不足,则加筋作用不明显;如果格栅锚固长度不足,产生滑动也会出现强度降低现象。针对上述可能出现的问题,监理要求施工单位采取了针对性的措施:①选择抗拉强度大的格栅材料;②增加格栅层数,至少铺设三层;③提高格栅之间填料的压实度,确保土工格栅与填料紧密咬合;④采用反包法以增大锚固力。

3 几点体会

通过多年公路工程的监理工作实践,笔者认为,台后回填与路基同步填筑时,压实效果最为理想。为保证路基工后沉降稳定,务必先进行路基填土施工,在保证堆载预压一定时间沉降稳定后,再开挖实施桥台结构。

严格控制后台填料的质量,要求必须符合设计要求,并经检验确定为合格的产品,若发现其它材料或材料中含石块、杂物和腐植土的用料,一律不得使用。

不同的填实和场地条件要选择不同的压实机械。一般来说,桥台接坡处对路基压实质量要求较高,故宜选用压实效果较高的碾压机械,如重型轮胎压路机和振动压路机。

为了保证台后回填质量,监理应委派专人负责,从材料进场到摊铺碾压、工序检验等进行全过程旁站监督,随时发现问题,把一切隐患消灭在萌芽状态。

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