高等级公路桥头等差异沉降位置的技术处理

第一篇：高等级公路桥头等差异沉降位置的技术处理

高等级公路桥头等差异沉降位置的技术处理

马军辉

金华市公路桥梁建设有限公司金华市321000

摘要 简要分析桥头跳车机理，并结合甬金高速公路，详细介绍防止桥头跳车、防止高填方路段和填挖结合等部位因地基差 异沉降对路面结构造成不良影响而采取的技术处理措施。

目前，我国高等级公路建设正处“质”与“量”并重的重要发展阶段，桥头跳车以及高填方段、填挖结合部等位置因地基差异沉降对路面结构造成的不良影响已引起公路建设、设计、监理、施工等部门的日益重视。甬金高速公路为国家在建项目重点工程之一，该段地形起伏较大，地质复杂多样，沟谷发育，岩石裸露。本文结合工程实际，本着就地取材、经济实用的原则，提出详尽的治理桥头等位置沉降的技术处理方法。

1桥头跳车机理浅析

甬金高速公路桥涵两端均设有5～8m长搭板。由于搭板两端沉降量不同，在搭板两端形成一纵坡转折。我们以纵坡i＝1.5％为例，分析跳车物理原因。

汽车在桥头的行车机理很复杂，不同搭板长度、不同沉降值及不同车型车速的影响程度各异。我们把汽车轮胎经过桥头2个纵坡转折时的行车线型近似地按2个相切的反向竖曲线考虑。当汽车行至A、C点间凸曲线路段时，形成的向心力为F＝m×V2／R。当汽车缓行时，向心力F由自重抵消，而当F大于自重时，汽车就会腾空，形成跳车和颠簸。洛三灵高速公路计算行车速度为100km／h，桥台搭板长为8m。若i＝1.5％，行驶时汽车不腾空的竖曲线半径至少应为R＝m×V2／F约1020m，而A、C点间凸曲线半径近似为8／2／0.015＝267m，远远小于汽车不腾空的竖曲线半径而引起跳车。车辆通过桥头时腾空产生的跳动和冲击，又造成对桥梁和道路的附加荷载，加速了桥头搭板、支座及伸缩缝的损坏，同时也加剧了车辆机件的磨损，降低其使用寿命。另外，跳车时车辆颠簸，引起驾驶员和乘客身体和心理不适，严重时会影响驾驶员的正常操作，造成行车事故。可见桥头跳车之危害，须严加治

理。

高填方路段和填挖结合部位虽然不象桥头位置引起明显跳车，但由于地基不均匀沉降，会对路面结构造成不良影响乃至破坏，同样不要小视。

2防止跳车的技术措施

2.1一般要求

所有结构物背后填筑，应尽量与路基填土协调进行。结构物施工所需场地，尽量不占用路基填土范围；确实需要者，应空出一段满足路堤大型机械施工所需的最小作业段，并应加宽背后填土的宽度，以利压路机横向碾压(U型桥台内及两侧锥心填土，应采取加强夯等特殊措施，杜绝人工夯实)。对于柱式或肋板式桥台，立柱、肋板施工完成后，先回填台背后施工台帽(桥台盖梁)，以便压路机通过柱(肋)间压实回填料。台帽施工可不设支架，在填方顶面直接架设模板浇注混凝土。锥坡填土应适当加宽，并削除多余土方，以保证浆砌片石护坡的坚实稳定。

与已完成的路堤相结合部位，应复查其压实是否合格，若在预留的结合部位压实度不合格，则台背回填应延长至结合部位合格范围，然后挖成台阶。台阶高度小于30cm，长度应大于50cm。

桥涵等结构物处填土，在施工中要防止雨水流入，对已有积水应排除并作相应处治。

2.2地基处理

(1)位于V型沟内的涵洞、通道台背及高填方段填筑，要先清除树根、杂草及坡积土，如有陷穴、洞穴和水洞(尤其应注意暗洞)，应采用已经批准的措施处理。为使台背填土与原状土结合紧密，应预先把沟壁开凿成适当台阶；

(2)对于长年积水或受地表、地下水浸泡而形成淤泥质的地基，若厚度小于2m，应采用与台背回填相同的材料置换，厚度超过2m者，作为特殊情况研究采用其它经济可行的方案，对于含水量和孔隙比均较大，且富含有机质的粘性土层亦应进行换填处理。对于含水量大的一般粘性土，可开挖翻晒后回填利用。当填土高度小于4m时，其挖深可取0.6m；当填土高度大于4m时，开挖深度可大于1m。翻晒利用回填后，其上60cm范围利用石灰稳定土填

筑。若遇雨季翻晒土困难时，则全部采用石灰土改良处理(有透水性材料料源时，应优先采用)；

无论采取何种材料回填或加固措施，都不能代替地基处理。换言之，控制了台背或路基填土的沉降量，并不意味着地基沉降量就不会发生。必须针对现场具体情况，取采可靠措施提供支承以上填料自重和附加荷载(活荷载)的稳定地基。除换填材料外，还可采用石灰土挤密桩、强夯处理等其它可靠的技术措施。

2.3台背或路基填料材料要求

条件许可时，首先应选择板体性好、可压缩性小、压实快、透水性强的材料，如卵砾石、碎石土及砂砾土等，并要求填料级配适当。采用非透水性土，当为粘土或粉质亚粘土时，应掺入灰剂量不小于6％的Ⅲ级以上石灰进行改良；当为塑性指数较小的砂土、亚砂土或粉土时，应掺入灰剂量不小于3.5％的标号325以上的普硅水泥进行稳定，也可以采用强度较高的工业废渣，如粉煤灰等，必要时还可采用土工合成材料加筋处理，但施工中应严格按《公路路基施工技术规范》、《公路粉煤灰路堤设计与施工技术规范》和《公路土工合成材料应用技术规范》进行操作。

2.4台背材料的填筑方法

2.4.1填筑范围

桥梁、涵洞台背填土顺路线方向长度：顶部为距翼墙尾端台高加2m，底部为距基础(或立柱、承台)外边缘3m(图中剖线区为用透水性材料、石灰土或水泥稳定土处治的换填区，余下范围可采用路堤填料同步填筑；Ko为压实度标准)。

2.4.2填筑方法

①涵、通道、拱桥其上填土包括路面厚度小于2m者可填至盖板顶，以上可与路堤相同的填料填筑。

②桥台台背填土高度小于8m者，在其高度范围内应全部利用符合上述填料要求的材料回填(若桥台处原地面起伏不平，应以最低点起算)。若为重力式U型桥台，U型腔内填土使用大型压路机压实有困难，可采用小型机具仔细夯实，其后换填土应适当加长；台背填土高

度大于8m者，路堤顶面以下8m高范围采用前述填料处理，8m以下可用与路堤相同的填料填筑，但压 实度标准应在顺路线15m长范围内采用95％。

③压缩河床的桥梁、位于河滩内的引道路堤若桥位附近有河卵石土，其回填范围应延长至河滩内路堤全长。填挖交界处距回填处理的末端较近时，亦应考虑全部处理，并保证结合紧密。

④为防止检查通信管道用人、手孔积水及路面水下渗受涵台阻挡而造成台背填土湿软、涵台渗水而影响美观和安全，于浆砌片石台背后全范围内满铺一层隔水材料，如油毡或尼龙薄膜材料；台身背后沉降缝处，用20～50cm宽油毡条沿沉降缝全高粘贴后，在外涂刷沥青三道。并与人、手孔中心对应位置下(涵、通道中心桩号前后各约10m左右)，比该桩号设计标高低至少200cm处设横向泄水管：先填筑横坡为3～4％的粘土封水层土拱，充分夯实后在土拱上挖一条双向放坡地沟(断面尺寸一般可取50×50cm)，于其上铺设一层隔水材料，再在地沟内放置四周设有孔径为5mm、呈梅花形布置、间距10cm小孔的硬塑料管，管径不小于10cm，然后在塑料管四周填筑透水性材料。若采用盲沟时，则取消其中的塑料管，而用粒径4～6cm的碎石填筑地沟，并用土工布包裹盲沟的出口。无论采用何种形式，均应保证台背积水顺利排出路基之外，特殊情况可预埋管道通过构造物。

2.5土工材料的应用

(1)桥梁台背填筑范围、底基层以下1.5m深范围内每填两层加土工网格一层，土工网格需与台背锚固连接。若为柱式桥台无法锚固连接时，加筋范围应延伸至锥坡前缘。桥台搭板的布设及构造物按原施工图设计施工，但台背加筋范围必须超出搭板末端2m以上；

(2)路基填高超过20m时，应在93、95区范围内每两层填土加铺土工网络一层，铺设长度顺路线方向应不小于20m(视填方段长度定)；

(3)在填挖结合部，当自然纵向坡度陡于1∶5时，路堤基底应挖台阶，台阶宽度不得小于1m，并在93、95区每一台阶加铺土工网格一层，并用锚钉固定(锚钉用18钢筋，间距为1m，上部做成弯钩)，土工网格保证深入填方区4m。当纵坡为陡于1∶0.5的黄土路堤无法挖结合台阶时，可采用土工钉来加强结合(土工钉一般可用18钢筋长120cm打进老土6

0cm，间距为1.0m，每两层填土高度契金一排。在93、95区土工钉外露端应做成弯钩后拉结4m长的土工网格)。

2.6施工质量要求

(1)结构物台背填筑范围内压实度标准提高至95％；涵顶至路床顶面填土高小于2m者，涵预区压实度按95％要求，涵顶至路床顶面填土高大于2m者，涵顶以上50cm处开始按所属设计压实区标准执行。

(2)结构物背后回填处，应尽量使用大型压实机具，只是临近构筑物10cm及涵顶50cm内，才允许使用小型夯实机械分薄层认真夯实。回填处场地比较狭窄不能使用大型压路机施碾者，渗水性材料每层压实厚度不应超过25cm，稳定类材料每层压实厚度不应超过15cm，并应摊铺平整、分层压实，严禁采用堆栈法。对于台背不易被压实机械碾压的“死角”，也可采用强夯方法处理，以保证压实度要求。

(3)为减小回填料土压力和施工机械作业对涵洞、通道台身稳定的影响，台背两侧的填土应尽量在台身强度达到80％设计强度且盖板安装(拱圈浇筑)完毕后对称进行。否则，台背墙土高度不应超过台身墙高一半。

(4)加筋土工材料的最短铺设长度应不小于2m，铺设时应人工拉紧，无卷曲和褶皱，必要时用插钉等措施固定。土工网格应将其强度高的方向垂直路基轴线铺设，相临两幅格栅的搭接宽度不小于20cm，搭接处绑扎牢固。铺设土工材料的土层表面要平整，严禁有坚硬突出物，严禁施工机械直接碾压土工材料，土工材料铺设后要及时填筑填料，避免阳光长时间暴晒和雨水淋泡。台背路基尚未填筑前进行加筋处理时，其台背填筑施工长度不小于50m。如台后路基已填筑成型，应采用不陡于1∶1的坡度开挖路基，并自上而下逐层铺筑。

(5)科学控制路堤预留沉降量：据理论分析计算，对于压实度为94％的黄土路堤，其沉降量约为堤高的0.5～0.9％，若挡水至堤高的1／3时，路堤沉降将进一步增加。故建议预留沉降量为堤高的1.0～1.5％。路基处在腰岘部位或有涵洞时，预留沉降量可相应减小，当跨越坚硬黄土地带的冲沟时，才能将预留沉降量以同堤高成正比的方式布置。

3结语

为防止桥头沉陷而引起跳车、以及高填方段和填挖结合部因差异沉降而造成对路面结构的不良影响，借鉴已建和在建高等级公路在处理类似病害方面比较成功的工程实例，根据洛三灵高速公路地理特点，拟订了上述技术方法。二年来的实践及观测结果表明：所用方法就地取材、因地制宜而又经济实用，且与工程进度协调一致，对治理上述病害效果良好。