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土工格柵在實際案例中預防橋頭跳車的處理方法

發布時間:2018-12-16 20:42   閱讀:次   字號:  

橋頭跳車是橋台剛性基礎與軟土路基柔性基礎沉降差異引起的,解決橋頭跳車問題主要就是要減少橋台與台後路基工後不均勻沉降。目前國內外解決橋頭跳車的方法主要有兩種:一是設置橋頭搭板;二是在台背填築透水性材料。傳統的處理方法使用效果有限,以撫順市乙烯大橋為例,采用土工格柵技術對橋台台背填土進行處理,製定了相應的方案。

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雙向土工格柵處治橋頭跳車的作用機理一般土工格柵處理軟基或路堤主要是為了提高土體整體穩定性和承載力,而在橋頭路堤使用則是為了使橋台與橋頭路堤沉降差得到平穩過渡,從而消除跳車。其主要處治機理為:雙向土工格柵具有較強的抗拉能力,在上部土體荷載作用下向下變形,格柵被拉伸,依靠其雙向受力特性,形成向上拉力,起到明顯的兜網作用,提高了台背填上的整體承載能力;利用格柵與土體的摩擦和抗阻作用,使荷載擴散到一個較大的範圍,通過應力重分布,減小了加筋區域的土體剪切破壞範圍,特別是減小橋台附近的剪切破壞區,從而有效減小路堤上體的壓縮變形和地基沉降變形;通過格柵與橋台的牢固連接,將部分汽車荷載及上部土體自重荷載傳遞到橋台,形成共同受力體,從而更有利於協調橋台與路堤間的沉降差,使接觸部位的階梯式沉降變為連續漸變沉降,達到消除橋頭跳車的目的。
遼寧省撫順市乙烯大橋位於關碾線,是為撫順石化公司“百萬噸乙烯,千萬噸煉油工程”服務的主要經濟通道。乙烯大橋為17孔鋼筋混凝土預應力梁板橋,全長383.20m,主跨為3孔連續梁,邊孔為20.00m簡支梁,總跨為8×20+28+35+28+5×20m。該橋所處地帶地質狀況良好,基岩埋深16.0~16.5m之間,覆蓋層為砂礫、粗砂、粉質粘土及表層回填土。粉質粘土厚度在2.1~4.4m之間(σ=100kPa、τ=40kPa)。橋台為重力式橋台,擴大式淺基礎,台後路堤及錐坡回填材料采用砂礫回填。橋台台後引道路堤填高分別為7.12和10.19m。從地質狀況、回填材料上看,發生橋頭引道沉降的可能性很小,但由於施工工期短,受路堤自重作用下地基沉降、路堤自重壓實變形完成時間的限製,仍然有必要進行預防橋頭跳車的治理工作。

1、方案確定原則
  ①橋頭路段路堤加入雙向土工合成材料,提高台後路堤、錐坡的整體性,防止地基不均勻沉降產生橋頭跳車;
  ②采用剛柔過渡設計,減緩引道路堤工後沉降引起的橋頭跳車;
  ③消除橋頭搭板後二次跳車;
  ④采用柔性搭板設計,取消或減短剛性橋頭搭板。
2、土工格柵性能要求
  本方案中使用抗拉強度較高的鋼塑雙向土工格柵,與傳統格柵相比更具有強度大、承載力強、抗腐蝕、防老化、磨擦係數大、孔眼均勻、抗施工損傷、使用壽命長等優點。
3、方案設計
  橋台為U型重力式橋台,台後填土受兩側翼牆影響,壓實空間狹小,重力式壓實設備難以發揮作用,存在地基基礎沉降和路堤自身壓縮變形的隱患,采用雙向土工格柵與橋頭搭板結合的方法,預防產生橋頭跳車。雙向土工格柵一段固定在橋台背牆上、一段深入橋台後路堤中,可以減少路堤自重對地基的附加應力,並使路堤發生的部分工後沉降平緩過渡。
  在橋頭搭板下295cm範圍內布置7層雙向土工格柵,雙向土工格柵一端與橋台後預埋件聯結固定,一端伸入路堤中;減少地基沉降量,使沉降的路堤與橋台平緩過渡;搭板後土工格柵延長6.0m,消除二次跳車影響;清除雜填土質粉質粘土頂麵,采用砂礫回填路堤及橋頭錐坡;回填工藝、質量控製及排水設施按原設計執行。
4、方案實施
  (1)土工格柵施工
  台背預埋一排間隔20cm的鋼筋勾(尺寸見相關圖紙),路基壓實整平後,將格柵折回至少三個網格包裹一根φ16的鋼筋,把鋼筋掛在鋼筋勾裏,再用鋁絲綁紮折雙的格柵,將格柵與台背牢牢固定。長度不夠需搭接時,搭接長度不少於2個網格。格柵鋪平、拉緊後開始填土,填土要求為無棱角的砂礫土,可用裝載機從格柵邊緣向台背方向填土,要避免直接輪壓格柵,填土約30cm後,整平,上壓路機壓實。
  (2)土壓力盒埋設施工
  路堤砂礫填料層壓實達標後,在埋設位置挖深約20cm的坑,挑出大塊塊石,用細砂整平壓實後放下土壓力盒(注意受力麵朝上),挖淺槽把數據線引出至邊坡,然後用細砂填平坑、槽。再填30cm後才允許壓路機進行碾壓。
  (3)分層沉降管安裝施工
  路堤填築完成後(扣除路麵層),用衝擊鑽鑽孔,深至地基一下50cm,孔徑146mm。沉降管連接和磁環安裝:根據土層分層情況事先設計好磁環的間隔,從下往上安裝磁環(上端固定),沉降管與沉降管之間用接管連接,用螺絲錨固。鑽孔成孔後,先將沉降管慢慢下入孔內,蓋上管蓋,然後拔出護桶;最後往孔、管間空隙裏填滿中砂,並灌水使其下沉,待穩定後測初始讀數,完事後用螺絲將管蓋固定。
  經過近一年的運營,發現橋台與路堤交接處以及搭板端部都沒有出現台階沉降,運營狀態良好;而監測的數據顯示地基最大沉降達到了 1.7cm,路堤最大沉降了近1.3cm,說明雙向土工格柵減小了路堤土體的壓縮變形,起到了緩解橋台與路堤沉降差異的作用。與橋頭搭板相比,土工格柵加搭板的處治方案避免了“二次跳車”的發生,對工程中防治橋頭跳車的應用具有借鑒意義。

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