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雙向土工格柵在處理橋頭跳車中的應用

發布時間:

2021-12-10


  1、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臺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:

  (1)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,提高了臺背填土的整體承載能力;

  (2)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范圍,通過應力重分布,減小了加筋區域的土體剪切破壞范圍,特別是減小橋臺附近的剪切破壞區,從而有效減小路堤土體的壓縮變形和地基沉降變形;

  (3)通過格柵與橋臺的牢固連接,將部分汽車荷載及上部土體自重荷載傳遞到橋臺,形成共同受力體,從而更有利于協調橋臺與路堤間的沉降差,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。

  2、施工要點

  雙向土工格柵能否起到防治橋頭跳車的作用,很大程度上取決于施工質量的好壞。土工格柵的一般施工工藝和施工要點如下:

  2.1 土工格柵與橋臺錨固

  土工格柵與橋臺的有效錨固是其協調橋臺與路堤間沉降差的關鍵。具體做法是在臺背預置一排間隔20cm的鋼筋鉤,路基壓實整平后,將格柵折回至少三個網格并包裹一根Φ16的鋼筋,把鋼筋掛在預置鋼筋鉤里,再用鋁絲綁扎折雙的格柵,將格柵牢牢固定在臺背上。

  2.2 土工格柵的攤鋪

  按設計要求分層鋪設土工格柵,攤鋪方向是將格柵自臺背沿路線縱向展開,并按設計長度截斷。相鄰兩幅格柵應相互搭接,搭接寬度不小于20cm,并用鋼絲綁扎連為一體。若橋臺與線路斜交,應將格柵靠橋臺一端截成與斜交角相同的角度,保證格柵與線路走向平行。

  2.3 格柵上層筑土

  格柵鋪平、拉緊后開始填土,填料要求為無棱角的砂礫土,可用裝載機從格柵邊緣向臺背方向填土,要避免直接輪壓格柵,格柵上層虛填厚度達到25cm后,才可以上壓路機進行碾壓。碾壓按照《公路路基施工技術規范》標準進行。

  3、工程實例

  3.1 工程概況

  東北地區某大橋為17孔鋼筋混凝土預應力梁板橋,全長383.2m,橋墩采用單柱式和雙柱式橋墩,鉆孔灌注樁基礎。該橋所處地帶地質狀況良好,基巖埋深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。

  0號臺為U型橋臺和擴大基礎,臺后引道路堤填高7.12m,臺后路堤及錐坡回填材料采用砂礫回填。由于工期緊張,地基沉降及路堤自重壓縮變形完成時間受到限制,有必要進行橋頭跳車的防治工作。

  考慮到橋臺為U型重力式橋臺,臺后填土受兩側翼墻影響,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,故采用雙向土工格柵+橋頭搭板的方法,防治橋頭跳車。設計方案見圖1。

  3.2 處治效果

  為了分析路堤各層土體的沉降變化,在距橋臺12m處埋設分層沉降管,具體布置方式見圖2。  從施工結束開始監測,期間經歷一次冬季凍融和近一年的通車運營,具體監測數據見圖3。

  由圖3可得出:在施工結束后土體沉降速率較快,200d以后開始變緩;地基沉降在150d左右穩定,最大沉降為1.75am;在冬季冰凍期((150d左右),上層土體沉降速度放緩,春天融化時沉降速率變大,下層土體受影響較小;最大沉降發生在未鋪土工格柵的土體區域(2#3#磁環),而上層土體(4#、5#磁環)沉降相對較小,說明土工格柵發揮了一定的兜網作用,減小了上層土體沉降。

  經過一年多的運營發現,0號臺橋臺與路堤交接處以及搭板端部都沒有出現臺階沉降,運營狀態良好;而監測的數據顯示地基沉降1.75am,路堤最大沉降達到3.25cm,說明雙向土工格柵減小了路堤土體的壓縮變形,起到了平緩橋臺與路堤差異沉降的作用。與橋頭搭板相比,土工格柵+搭板的處治方案避免了“二次跳車”的發生。

  (1) 土工格柵處治橋頭跳車主要是通過其兜網作用和摩擦抗阻作用,改變土體和橋臺的受力狀況,最終使橋臺與橋頭路堤沉降差得到平穩過渡,達到消除橋頭跳車的目的。

  (2) 土工格柵的施工要點主要包括:格柵與橋臺的錨固.格柵的攤鋪以及上層填土的鋪筑等。

  (3) 現場監測數據表明,土工格柵發揮了一定的兜網作用,減小了上層土體沉降。

  (4) 工程實踐證明,與橋頭搭板相比,土工格柵+搭板的處治方案能很好的協調橋臺與路堤的沉降差,并避免了“二次跳車”的發生。

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