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公路建设,路桥过渡段应该如何施工

2020-01-20 06:05

公路桥梁过渡段施工技术是非常重要的,技术的合理运用要结合在实际情况上,每个细节的处理都非常关键。本网小编就公路桥梁过渡段施工技术和大家说明一下。

路桥过渡段是道路病害的多发地段,“桥头跳车”作为其直观表现形式,一直是困扰公路建设的难题。

下面是本网给大家带来关于桥梁引道不均匀沉降的相关内容,以供参考。

随着人们生活质量水平的提高,对公路桥梁建设质量的要求越来越高,我国公路建设的快速发展,不仅推动了我国社会经济的发展,还加快了社会进步的步伐。桥梁过渡段施工的好坏直接影响着整桥的平顺程度,对人们的行车安全也产生了一定的影响,因此施工单位对公路桥梁过渡段施工越来越重视,加强过渡段的施工满足了现代化建设的发展,不断地加强对公路桥梁过渡段上的路基路面的研究,以此确保公路桥梁过渡段施工的质量。

存在的主要问题

随着高等级公路的大量建设,虽然管理单位和工程设计人员对桥头跳车的危害己经有了比较清晰的认识和足够的重视,在具体的工程设计中也采取了不少处治措施,取得了一些成功的实例。但从实际情况看,桥头跳车现象不仅在旧的桥头路堤存在,在许多新建的高等级公路上也较普遍。

究其原因,主要有:对桥头路堤缺乏比较详尽的地质和水文调查,没有针对引起桥头跳车的主要原因而对症下药;只注重于桥头跳车处治方法的工程实践,较少进行系统的研究;路桥过渡段作为一个复杂体系,桥头跳车的处治应突出“综合处治”的思想。

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桥梁引道是公路病害多发地段,“桥头跳车”一直是困扰着公路建设的难题之一,其危害性日益得到公路界人士的重视。

一、过渡段出现不均匀沉降的原因

路桥过渡段处治措施研究

1桥梁引道不均匀沉降产生的原因

1.桥台台背有不足的路堤压实度问题

1、设置桥头搭板

采用桥头搭板来防止桥头跳车现象是目前一种比较常见的处治方法。为了达到消除沉降差的目的,避免产生行车的不舒适感,一般认为,最有效的桥台搭板长度为足以保持其坡度在3‰~6‰以下且能承受全部行车荷载的搭板。

因此,若假设工后沉降为10cm,坡度按5‰计,则板的长度需要20m以上,这对于高速公路中的大部分中小桥来说,是很不经济的。由于实际施工中搭板长度都较短(≤10m),因此,设置桥头搭板对于较大的差异沉降仍旧无能为力。另外,从已建高速公路的大量调查资料显示,桥头搭板对于过渡较小的沉降差效果明显,但较多的情况又增加了一些新的病害:

尽管在路堤桥台衔接处无明显跳车,但沉降差从桥台处转移到路基与搭板之间或在枕梁处发生局部下沉而引起“二次跳车”现象。

重交通荷载作用下的搭板由于脱空而发生折断,不仅未消除跳车现象,而且导致路面开裂雨水下渗使土基受到破坏。

搭板在与桥台的衔接端拱起也会使路面破坏。

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1.1不均匀沉降成因分析

在施工过程中,各处通道和桥梁处理台背的方式则是填土。在填土施工时,原材料、技术、施工流程、机械设施及人员质量意识等因素都会对压实度造成影响,该位置的施工环节相对复杂。通过大量的数据调查,台背压土通常会有不足的压实度问题存在,导致公路桥梁过渡段有不均衡现象产生的主要原因。

2、土工格网加筋

利用土工加筋处治桥头跳车,国外从20世纪80年代开始研究,已进行了大量室内和室外试验,取得了良好效果。

研究表明,土工网铺网长度由下而上按1:1的坡率增加,最上一层不宜小于9m,铺面层间距以50cm左右为宜,土工网格应张拉锚固于桥台背,填土的压实度以85%~90%比较有效。填料以砾石土、碎石土为宜;同时,土工隔网必须具有较高的抗拉刚度。

近几年,通过上工合成材料加筋来处理桥头跳车的方法正越来越多地受到人们的重视,并不乏成功的范例。但土工格网作为一种平面结构,其对路基刚度的提高有限,但对填料的要求却比较高,更重要的是由于土工网的锚固作用只能阻止桥头较短距离内路堤填土的沉降,而对桥头路堤其它区域只能减小部分的路基压缩变形,不能消化由于地基沉降所产生的变形量,而地基沉降在大多数桥头跳车中起着主要作用。

因此,土工网对于减小由于桥头压实度偏低造成的附加变形较为有效,其适用于地基条件较好情况下的桥头跳车处理。目前,设计部门较多采用的是将搭板与土工格栅加筋结合的方式处治桥头跳车。

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桥头跳车的根本原因是桥台与邻接路段的沉降差异超过一定的界限值,致使车辆在通过桥梁时产生颠簸、不稳,甚至会影响行车安全。

2.未能将桥头引道软土地基得到完善处理

3、软弱地基处理

桥头软弱地基在路堤填上荷载作用下产生的较大工后沉降是导致桥台与路堤沉降差的主要因素。通过多年的工程实践和总结,现在高速公路的软基处理中常用的有两类:一是排水固结法,二是复合地基法。

排水固结法包括袋装砂井、塑料排水板、超载预压,真空堆载预压等,复合地基法包括水泥搅拌桩、粉喷桩、钢渣桩等,两类方法各其适应性和特点,排水固结法工程造价较低,但预压工期较长,工后沉降较大,而搅拌桩复合地基可以大大减小地基总沉降量,并能使之在较短时间内趋于稳定,但其工程造价较高,且施工质量不能完全保证。

实践证明,软土地基沉降引起的桥头跳车在大多数高速公路上并没有很好地得到解决。究其原因,一是由于工程造价和施工工艺的原因,桥头地基处治,没有打穿软土层,从而导致软弱下卧层产生较大的工后沉降;二是软土地基路基堆载时间不充分。

我国的高速公路建设,一般工期在三年以内,往往一旦开工就要求提前竣工,软土地基孔隙水压力没有得到充分消散,固结过程没有完成,从而导致过大的工后固结变形和次固结变形。因此,对于桥头软基处治而言,保证合理的工期,让软土地基在加载(超载)预压情况下有更长的时间固结沉降至关重要。

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1.1.1土基

未能对公路桥梁的软土地基进行有效处理是导致桥头跳车的一个主要原因,导致该现象产生的原因主要包括:设计阶段有较少的地质钻探孔存在,钻孔较浅,未能及时发展存在的软基;或发现了软基,未能对软基的深度、范围以及所具备的物理力学性质进行详细了解,从而造成设计时将软基忽略。或是由于接近方案的不适用等。

4、台背换填

根据“刚柔过渡”原理选用半刚性材料(灰土和水泥改良土)进行台背回填,回填尺寸为:底长最短为2米,对于台背填土与路基原状土采用1∶1坡度相接,对于路基土为回填土部分采用1∶1.5相接,并从设计、施工、监理等方面给出了经验参考。

台背一定范围内采用模量比较大,容易压实、排水性能好的材料进行换填,例如级配碎石、砂粒等是一种应用广泛的台背填筑方法,从作用机理看,它也属于刚柔过渡原理的一种。这些填料经过压路机压实后,压缩模量大,水稳定好,可以大为减小路基的压缩变形,但很多地区尤其是西部地区,换填材料比较缺乏,从而导致造价偏高而不便应用。

由于路堤的沉降由路基沉降和地基沉降构成,通过台背回填可以减小路基自身的变形,但其不能消化地基所产生的沉降,因此台背回填方法需结合其它处治方法才能较好地过渡桥台与路堤的沉降差。

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桥梁所在位置一般地下水位较高,地基土质天然含水量大、空隙率大、抗剪强度低,在车辆荷载的长期作用下极易引起沉陷。

桥头引道位置存在软基,且台背位置压实度不够,降雨天气下路堤强度将因为冲刷而降低,填土也将流失,这也是造成公路桥梁过渡部位发生沉降的主要原因。桥台部位的沉降值有一定的设计要求,有时也会出现沉降值比设计要求小的情况。因此,软基处的沉降设计应被作为过渡段的重点设计项目对待。

5、采用轻质填料

采用泡沫聚苯乙烯EPS材料。EPS用于填筑路堤可显著减小地基的附加应力,从而减小地基的沉降量,且其具有足够的承载力,能满足上部路面结构层和行车荷载作用的强度要求,并且符合刚度要求。

采用粉煤灰。粉煤灰和一般细粒上相比,具有自重轻、强度高、压缩性小,透水性能良好等特点。在一定的工艺条件下,可形成具有一定强度的整体性材料。用其填筑路堤,可有效减小桥头路堤的总沉降。

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1.1.2台背填料

3.施工中对伸缩缝的处理不到位也是桥头跳车的一个重要原因

6、挤密桩复合地基

采用挤密复合地基的方法来处理路基填土,是利用在填筑完毕的路基上成孔,通过挤密作用,使路基土密实度提高,然后在孔内填入材料并振动压实成桩。随着路基向桥台的靠近,可通过桩变长或减小桩间距的方式,使路桥过渡段刚柔得到过渡。

由于桩的挤密和置换作用,路堤填土的密实度提高,应力减小,路堤整体刚度增大,从而减小了路堤的压缩变形。常用的挤密桩有砂桩、土和灰土桩及二灰土桩等。虽然土桩的材料较为低廉,但其需要一整套打入桩施工设备,故在经济上代价较高。

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台背应选择透水性好的材料作为填料,而透水性材料空隙率大,施工中很难控制其压实度,在道路自重垂直荷载及车辆振动荷载的长期作用下很容易产生路基沉降。

施工中一般处理伸缩缝的方法是,首先使用土或砂浆伸缩缝封闭,道路路面使用沥青混凝土铺设后,将封闭伸缩缝的土或砂清理掉,然后继续施工。道路路面在铺设沥青时会因为悬导梁以及摊铺机的跳动出现铺设沥青厚度不均的情况,造成其跳动原因可能是伸缩缝封闭不实、伸缩缝和桥面以及路桥过渡段间的标高差距。

7、设置柔性桥台

从作用机理看,柔性桥台基本等同于加筋土挡墙。采用柔性桥台结构来降低桥台的刚度,缩小桥台和路堤的刚度差,使其衔接处的行车荷载压缩变形和填土固结沉降均匀过渡,达到消除路面纵坡突变防止桥头跳车的产生。

国外也有这种柔性桥台的报道,甚至有多跨的桥墩也用加筋土做成柔性桥墩,但柔性桥台一般适用于个别简单桥梁结构形式,而且施工难度大。对路面进行抛高处理等来减小桥头的纵坡突变在大多数高等级公路中只能是作为其它处理方法的辅助措施。

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要减少或消除路桥过渡段病害--“桥头跳车”,必须根据实际情况,充分调查桥头路堤的地质和水文,及路堤所处环境,考虑路堤填筑高度、公路等级,结合公路经济技术指标,积极采取以上一种或多种措施,对路桥过渡段进行综合处治,才能达到公路工程施工技术质量要求,从而提高道路行车舒适性及公路建设质量。

1.1.3刚度差异

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