路桥过渡段软土地基施工质量控制探讨.docx

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路桥过渡段软土地基施工质量控制探讨【摘要】公路路基施工要求具有足够的刚度和强度、足够的稳定性和耐久性，而在路桥过渡段软土施工中常出现质量问题，其影响施工质量的因素也多种多样。笔者结合自身多年来的实际施工经验，就公路桥梁软土地基路基不均匀沉降的产生因素、施工方案选定、质量控制方法等方面予以充分阐述，以保证路桥过渡段软基施工质量。【关键词】路桥施工；过渡段；软土地基；不均匀沉降；施工质量1.路桥过渡段软基路基产生沉降不均匀的因素1.1桥头引道软土路基处理不合格通过公路运营调查结果分析得出，公路软基路段由于地基不均匀沉降而导致的桥头跳车现象，主要是由于在设计施工图时，没有更多的进行地质钻探布孔，也没有更深层的钻探，也没有及时的发现软基的存在，或者没有能够精确的探明软基的深度和范围，以及软土的物理力学性质等，从而致使遗漏桥头路基软土地基的治理，也致使采取不恰当的治理方法。除此以外，由于雨水的侵蚀，路基强度降低，填土流失，这也是导致公路桥梁过渡段软基路基不均匀沉降的主要因素。1.2桥台台背路基压实度不合格在公路建设中，基本上所有桥梁、明涵和通道等都需要进行台背填土处治。然而，由于施工过程中的用料、机械、顺序、经验和施工作业面等工程管理因素的影响，而导致桥台台背填土压实度普遍不能达到最初的技术设计要求，这也成为导致公路桥梁过渡段软基路面发生不均匀沉降的基本因素之一。1.3桥头引道过渡段结构的布局不周密。桥头引道路基工程作业中，粗粒料填筑法、加筋土法，以及钢筋混凝土过渡板等方法，都是几种常用的过渡段工程的处置措施。提高公路路基的整体强度，是这些处置措施的主要目的，通过整体强度的提高，路桥间的刚度变化降低，沉降不均匀的现象有所减轻，从而使路桥间的连接更加结实平稳，要减少并要杜绝桥头跳车现象。2.公路桥梁过渡段的架构方案2.1缓和过渡段的合理设计由于桥梁本身的结构形式不同，从刚性比较大的混凝土结构的桥台，逐步过渡到填土路基和沥青混凝土的较为柔性的路面结构，它们之间的强度存在差异。因而，在处治软土路基时，要根据各段不同强度段的特点，设置相应的强度过渡段。原则上在柔性路堤跟刚性桥台面之间的强度渐变段应该有50m的长度。当然如果在设置50m的渐变段存在困难，不易实现，也可以将其渐变段的距离缩减，但最短不得少于30m。另一方面，在桥头引道没有软土地基的情况下，若5cm的路桥过渡段的不均匀沉降差异是沉降控制标准，以0.4%来控制沉降坡差，则强度渐变段的长度至少不得低于13m。2.2路桥过渡段的路基条件与地基条件在桥头引道路基填筑压实的作业过程中，采用的土工合成材料加筋路堤的做法，并不能起到有效阻止地基下沉的结果，也不能提高路基地基的承载力。而只有在地基有足够大的承载力的情况下，在行驶车辆荷载与路堤填土的自重荷载的共同作用下，没有造成结构破坏，而引起较大沉降的情况下，土工合成材料加筋路堤的效果才会显得明显。因此，公路路桥过渡段的地基条件要满足设计、施工规范的要求：要达到路基的工后沉降值保持在10cm以下，沉降差小于5cm，沉降坡差在0.4%的控制标准以内。2.3公路桥梁过渡段的结构形式桥台台背路堤填铺土工格栅。在设计路桥过渡段路基施工时，要采取土工格栅工艺。当土体与土工格栅相结合，共同承受土体自身荷载以及行驶车辆荷载的同时，土工格栅能使土体充分发挥抗剪强度，并且能够使土体的侧向变形被约束，同时，路基填土的侧向位移现象也能被有效控制，因此，路基的整体稳定性大幅提升，也从而使路基的变形模量增大。在路基填土和土工木栅的摩擦作用下，上部荷载在路基中被重新分配，使桥台台背局部范围土中的垂直应力得到降低，从而提高了路基土体的承载力，也使路基的沉降量降低。所以在路桥过渡段高填方路堤的施工中，可采用的是桥台台背回填加铺土工格栅的作业模式。3.桥头软基施工3.1某高速公路工程桥头路基段，地表硬壳层薄，厚度在0.5～0.8m之间。下伏软土层深厚，达26.3～27.8m，流塑状，地基浅部断续分布0.5～2m厚的泥炭土，其下为淤泥质粘土，软土含水量高，孔隙比大，固结缓慢，对路基沉降和稳定性极为不利。填方高度3～6m，原设计采用粉喷桩处理，处理深度13m。通过分析搭板的受力状态，采取简支梁或者弹性地基的计算方法计算搭板的长度。根据规范要求计算，搭板的长度应在20m～30m范围内。可以结合工程的具体设计及施工情况，参考此计算方法，合理计算出搭板的长度。3.2路桥过渡阶段施工结构桥台结构完工的时候，尽量调整一般填土路堤与过渡阶段路堤的施工，及采用具备同样压实能量的压实机械将两个路堤阶段的路面高度进行填压，如果采用大型机械不方便时，可以采用小型振动压实机械进行全部压实。除此之外，对路基沉降大的工点，比如桥头高路堤和软土路堤，除了需要采用必要的地基整治措施外，首先要对施工进行安排，直到静置预压符合要求为止。从路桥工程施工来看，如果充分了解工程地质条件，设计恰当结构，做好路桥过渡段地基整治，强化过渡段结构施工环节的控制，在其引道处，柔性路堤和刚性桥台之间强度改变逐渐发生不匀称沉降，会发生桥头跳车状态，是公路工程建筑中一个突出和重要的问题。3.3减轻荷载和平衡荷载来防止桥头移位现桥梁设计人员考虑较多并行之有效的减轻荷载和平衡荷载方法来防止桥台移位，如增加桥长，降低桥台标高，即降低台后填土从而减小土压力；采用整板、筏板基础等，加大底面，分散受力，使基底压应力小于软基容许承压力；减轻台背荷载，台后用轻质材料或中间设空箱减少台后路基重量；平衡压重填土，即先在台前填土压重，然后再进行台背填土；支撑填土荷载，即在台后填土前设置桩及承台，使填土荷载大部分直接传到前置桩基上，使台本身受到的力大为减少，从而减少桥台位移；当河床不宽时，为减少桥长、节省造价，可采用桩基薄壁墩台，墩台顺桥向设支撑梁联系，整个桥梁结构构成框架结构体系，并借助两端台后的土压力来保持稳定。淤泥质软土层极为软弱，加上桥头填土较高，软土下卧层难以承受如此土压力，轻则使桥台出现沉陷和水平位移，重则发展为软土下卧层剪切滑动，使桥台和路堤一起坍塌。台后可采用增设小跨径的方法，适当增加桥长，减轻地基荷载及台后土压力，防止软土滑动，并制止桥台移动和沉陷的发展。4.桥头软基处理方法4.1排水固结法这是比较常见的处理方法，处理费用较低，但往往需要的时间较长，一般采取薄层轮加法进行填筑施工，其核心是充分利用淤泥排水固结后增加的强度进行加载，每层填筑高度按0.25～0.03m控制，待地基中孔隙水压力消散，沉降稳定，才填筑下1层。工程实例所提到的路线路基均采用排水固结法处理，实践表明，每填筑1层到沉降收敛的1个周期一般为6～7d，有效的填筑时间就必须10个月，还不包括天气、机械、便道、土源等其它意外因素影响。填至设计高程后，一般还须3～4个月时间才能达到20mm/月沉降速率标准，这时可以台背反开挖施工桩基。所以该种方法往往需要的工期较长，特别是淤泥深，力学指标差，沉降大的路段，需要的时间更长。4.2粉喷桩复合地基法该种处理方法很大程度上改善了土体的承载能力，其受力模式是桩间土与桩体共同受力，能有效地减少地基沉降，加快填土速度，相对排水固结一般可缩短一半的时间。但由于桩体本身及桩间土的压缩，台背填筑时仍存在沉降，特别是对淤泥较深，力学指标较差地段，沉降仍然较大。例如，工程实例中粉喷桩处理后填筑4～5m填土，沉降仍0.6～0.7m。土体压缩致使淤泥孔隙水压力上升，而且该种方法孔隙水压力不易消散。若是桥梁比台背填筑先施工，孔隙水压会给桥梁桩基础一个长期水平推力作用，随着台背的逐渐加载，孔隙水压力不断上升，桥梁所受的水平推力不断增加，致使位移开裂。这是工程实例中提到的桥梁位移开裂的真正原因。5.结束语综上所述，我们了解到桥梁过渡段软基路基施工的注意事项和对桥头软基处理方法。如何控制好软基路基施工质量，需要精细的管理施工，对于不同的工程，其工程地质条件、软基处理方法等存在差异，我们用先进的科学技术与传统的施工方法相结合，探求新方法来提高对软基的施工能力。参考文献：[1]公路路基施工技术规范.JTGF10-2006.[S].北京：人民交通出版社，2006.[2]刘玉卓.公路工程软基处理[M].北京：人民集体出版社，2002.