橋頭跳車的處治措施2019

2021-08-17 19:38:11 字數 4636 閱讀 8409

橋頭跳車是由於橋台與其後路基沉降不均勻造成了橋台和路基頂面的沉降差而產生的。當沉降差超過2cm以上時,將使此處的路面斷裂,從而使行車產生明顯的顛簸和不適。一般的台後路面與橋台高度差普遍在2-3cm左右,個別的甚至達到6-7cm,橋台與台後路面明顯存在著台階。

分析形成沉降斷裂的原因,主要是由於高等級公路橋台基礎一般採用樁基礎,樁尖落到持力層,其沉降量甚小,設計控制工後的沉降量一般為2~3cm,而其後的臺揹回填因地基沉降和台後填料本身的壓縮變形,從而使橋台和路基產生不均勻沉降,造成路面和橋台的高程突變,形成橋頭跳車。

橋頭跳車不僅嚴重影響到路橋構造物的使用功能,對公路橋梁構造物本身的結構破壞也較大,誘發或加重路橋病害,還會產生一筆極大的養護維修費用,因此越來越多的關注投入到了解決橋頭跳車這一棘手的問題上。由於橋頭跳車產生的原因多種多樣,在解決問題之前,需要對產生病害的路段進行全面系統的檢測,找出病害產生的具體原因,以便後期對症下藥,對產生病害的路段進行針對性的養護維修。

在對橋頭錯台進行處治之前,有必要進行一些前期調查與檢測,主要包括:了解沉降橋頭附近的地形進行沉降測量、鑽芯取樣、查閱原始設計資料等等,具體步驟如下:

1.沉降測量

首先了解橋頭沉陷部位地形,估計處理長度;用油漆在路緣石上作標記,以方便施工時定點,由於處理橋頭跳車對高程的控制要求較高,因此每隔5m測乙個斷面,為了提高測量的準確性,縱向長度用鋼尺丈量;對擬處理路段進行測量時,假定乙個相對高程,在測量長度上向路段的兩端各延伸20m-30m;橋頭跳車既要控制路面縱高程又要控制橫向高程,因此每隔斷面要測4個點。

2.鑽芯取樣

選取具有代表性路段進行鑽芯取樣,對取得的芯樣進行結構性分析,檢查其結構層是否連續,有無明顯斷層現象,還可以對鑽取的芯樣分層進行強度、彈性模量以及密度測試,從細微處**病害發生的原因。

3.查閱原始資料

收集擬處治路段的原始設計資料,了解其基本設計要素,諸如水文地質條件,道路線性設計引數等。

橋頭跳車產生的原因多種多樣,具體歸納有以下幾種:①橋頭路堤及錐坡範圍內地基處理不徹底;②壓實度達不到工程標準;③路面滲水,路面積水沿台背滲入路基,造成路基土軟化,引起橋頭引道路基下沉,造成跳車;④台後填土含水量大。此外,造成橋頭跳車的原因還有設計上的不足(如特殊地基、

路基處理)、施工質量問題和施工管理問題等等。因此,對於橋頭跳車的處治就應該追根溯源,找到它們產生的具體原因,有針對性的進行病害處治。

對於某些已發生橋頭錯台的路段,因為其不可中斷交通的特殊性,對地基重新處理的難度較大,因此只能對台後路堤進行處理。而有些運營年數稍長的橋梁,地基工後沉降仍然不穩定的情況,無法使用注漿法,同樣採用加筋路堤也不合適,這種情況下,可以採用輕質填料來解決這一問題。

輕量土處理軟基病害,主要利用其低密度降低路堤的自重,來達到提高地基的穩定性和減少地基沉降的目的。在各類輕量土中,利用eps 材料技術是最為廣泛的一種, eps(expanded polystyrol ,簡稱eps)即為發泡聚苯乙烯,常稱為泡沫塑料,應用於工程的有eps 塊體和人造( eps 顆粒混合) 輕質土及eps混凝土等。它是一種輕型高分子聚合物,具有重量輕、穩定性好的特點,也有一定的抗壓強度和較高的彈性模量。

由於eps 重量超輕,一般容重在0. 2kn/ m3 左右,為普通路堤填土容重的1 %~2 %,所以用以填築路堤可顯著地減少路基的工後沉降量。目前普遍出現的由於橋頭軟土地基沉降導致橋台跳車問題,採用各種普通方法總是難以很好解決。

採取eps 輕質材料填築路堤,則可以從根本上減少地基上覆荷載,從而解決地基沉降和橋頭跳車問題。在化學性質上,eps性質穩定,耐腐蝕、耐微生物,作為路堤填料是可行的。

1 低密度降低路堤自重

eps混凝土密度在1.0g/cm3-1.3g/cm3,只有一般填料的50%左右,採用eps混凝土換填原有填料能大大降低路堤自重。

換填後解除安裝的自重等效於超壓預壓荷載,超載比越大,超載作用越長,超載解除安裝後次壓縮變形就越小,換填的厚度可以根據超載地基固結度確定。

2 自身壓縮性小

eps混凝土材料由水泥膠結材料固化而成,具有混凝土性質,它不同於一般填料,不存在孔隙與壓實度的問題;eps混凝土還具有較高的抗壓強度,在荷載的作用下,只有彈性壓縮變形,無自身工後沉降問題。

3 自立性減少對橋台的推力

eps混凝土材料,還具有直立性好,對地下結構物幾乎沒有土壓力的作用,可適度地簡化結構物的擋土結構,提高結構物的使用壽命。採用eps混凝土材料換填可從根本上解決橋台樁基受擠開裂病害問題。

4 剛性降低剛柔突變

eps混凝土的剛性比混凝土小,但比優質土大得多,可在一定程度上緩解橋(涵)與路基間材料的剛柔突變。

eps混凝土的配合比設計,目前尚無規範和標準可依,參考橋頭路基填築要求,應用於橋頭跳車處治的eps混凝土在滿足力學效能的要求下,其配合比設計目標如下:

1 密度要求輕,一般填料都在1.8-2.0g/cm3之間,為了達到明顯減少填築荷載對路基影響的要求,eps混凝土的密度目標位1.2g/cm3以下;

2 eps混凝土應具有較好的施工性,便於現場施工且能連續作業;

3 eps混凝土應具有較好的經濟性;

4 具有整體性。

通過大量的實驗研究,確定施工採用的eps混凝土主要材料有:水泥(普通矽酸鹽水泥po32.5);中砂(表觀密度為2.

450g/cm3,細度模數為2.7);碎石(表觀密度為2.704g/cm3,粒徑分布範圍為5mm-21.

5mm);eps顆粒(表觀密度為16kg/m3,顆粒ф3mm-ф5mm);外摻劑:改性a。根據以往研究,通過大量的配合比設計實驗最終得出優化配合比為:

水泥:水:砂:

碎石:eps:外加劑=280:

146:226:336:

14.6:6.

0。由於eps混凝土原材料種類多,且流動性較差,採用自落式攪拌機出料有困難,因此採用剪下力大的強制式攪拌機,以節約拌合時間,使拌合物充分攪拌均勻。拌合時間可以根據混合料的拌合效果進行調成,但選用連續式拌和機時必須注意拌合效果能達到均勻性的要求。

1.eps混凝土的換填設計

根據模量漸變原理,在路橋過渡段設定楔形加固區,實現剛性橋台與柔性路基模量的平穩過渡,消除過大的差異性沉降,形成平緩的沉降過渡段,達到防治橋台跳車的目的,見圖1所示。

圖1 eps混凝土換填路堤縱斷面圖

2.施工工藝:

1) 拌和:首先將eps和1 /3水倒入攪拌機內進行預溼攪拌,然後倒入砂和碎石攪拌,再將水泥、微矽粉和減水劑代入繼續攪拌,最後將剩餘的水加入並攪拌至均勻。由於eps聚苯乙烯質量特別輕以及有憎水性的特點,與水泥漿體表面粘結力不強,在混凝土攪拌過程中容易造成離析,因此在攪拌過程中應嚴格控制用水量。

2) 攤鋪:人工攤鋪可以使用鋼桁梁找平,並加以人工修補。平整度可控制在5mm,松鋪係數可通過驗確定。建議eps混凝土分層攤鋪,每層攤鋪的厚度控制在30cm以內。

3) 碾壓:eps混凝土的強度和其他性質取決於eps混凝土碾壓後所能達到的密實度,要達到理想的密實度,選用合適的壓實裝置是十分重要的。根據eps混凝土的特點,選擇3-5t的輕型振動壓路機。

碾壓的順序與一般填料的壓實順序相同,壓路機靜壓1-2遍,使混合料穩定。碾壓必須及時和密實,但也不能過分振搗過分碾壓,以防表面開裂和區域性振散。碾壓速度宜控制在1.

0-1.5km/h以下,防止輪前起堆和產生裂縫。碾壓時從低側向高側進行,碾壓過程中,壓路機不能調頭、轉向和急剎車,以免造成混凝土表面凹陷、擁推或開裂。

4) 養護:一般情況下混凝土澆築或碾壓結束後應自然放置至灑水養護,如果氣溫高於25℃或者低於3℃,混凝土應進行保溫覆蓋,直至灑水養護;陰雨天氣,混凝土應嚴格進行防雨布覆蓋,直至灑水養護。具體開始灑水時間應根據現場測試情況確定,以混凝土表面保持濕潤為度,一般為澆築或碾壓結束後5-10h。

eps混凝土質量檢驗包括混凝土拌和物工作性檢驗和硬化混凝土質量檢驗。混凝土拌和物工作性檢驗是指對混凝土入模前其工作性進行檢驗,判別是否應滿足相應的指標要求。對於經測試檢驗不合格的拌和物,主要是指eps分層離析, 決不可擅自往拌和物中加某種原材料,以防影響混凝土的強度和耐久性。

硬化混凝土質量檢驗按照普通混凝土質量檢驗標準。

注漿法是通過鑽孔和利用注漿裝置,運用液壓、氣壓或電化學原理,通過注漿管將漿液分層均勻地注入地層中,漿液以填充、滲透和擠密等方式排出土顆粒間裂隙中的水分和空氣,並佔據土顆粒間的空間,使路基孔隙比減少,強度提高。經過一段時間後,漿液將原來鬆散的土顆粒或裂隙膠結成乙個整體,形成乙個結構新、強度大、防水效能高和化學穩定性好的結合體,從而達到加固路基的目的。

注漿壓力和漿液濃度是保證注漿質量的重要因素,對於不同填料和形態的路基,採用的注漿壓力也不同,注漿壓力的大小主要取決於路基的密實度、強度及初始應力。注漿用的單液漿液,以水泥為主體,適當配入部分粉煤灰和外加劑。雙液漿液以水泥和水玻璃為主體,適當調配而成,為改善漿液效能,可適當加入外加劑。

根據漿液在土中的流動方式,可分為滲透注漿法和劈裂注漿法。滲透注漿法用於填料為透水性好的路基,如碎石土、砂卵土等。當注漿壓力較低時,漿液在中等濃度的情況下以滲流方式滲入路基土的孔隙,這時,注漿量及擴散半徑常用滲流理論求解。

當壓力逐漸加大,漿液的流動由層流變為紊流,這時,注漿量及擴散半徑常用紊流理論求解。劈裂注漿法用於透水性差的粘土路基,粘土從巨集觀上表現為松、軟、承載力低、顆粒細、塑性流動等特點。在這樣的土質中注漿加固,用滲透注漿是不現實的,只能用劈裂注漿,即利用漿液在壓力作用下,似利斧般劈入土層。

漿液在劈入過程中,並不與土體混合而是以兩相存在,同時產生充填效應、擠壓效應、擴散效應、骨架效應和離子效應等,達到注漿加固土層的效果。另外,由於路基沉陷而導致水泥混凝土面板脫空、下陷、斷裂等,可用壓密注漿的方法,將混凝土面板抬到原路面標高處。即在路基加固處理完畢後,從鑽孔灌人極濃的漿液,壓密漿液附近的土體,形成漿泡,初始注漿壓力基本上沿徑向擴散,隨著漿泡尺寸逐漸增大,便會產生較大的上抬力,將橋頭搭板托起。

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