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        公路桥梁路基的病害防治措施

        摘要:针对公路桥梁路基连接段,在简述连接段病害表现的基础上,对公路桥梁与路基连接段的主要破坏形式及病害特征进行深入分析,并结合当前工程经验,提出行之有效的病害防治措施,包括静压注浆法、旋喷桩法、树根桩托换法,以此为保证连接段质量、防止桥头跳车的发生提供参考依据。

        关键词:公路桥梁;路基连接段;连接段病害

        1公路桥梁路基连接段病害表现

        桥头跳车产生原因为刚性桥台和柔性路基受行车荷载作用后,因人工填土发生变形出现一定差异沉降。由于桥台往往是经过全面设计且加固处理的,桥梁是一个完整的刚性体系,受到作用后,沉降相对较小,但由于路基的地基与填料土均为柔性土体,难免产生一定程度的沉降变形,而这种沉降变形往往需要很长时间才能达到稳定,因此如果桥台和路堤之间的差异沉降达到一定限值,则必定会发生桥头跳车。此外,公路工程的建设材料与建设对象均以岩土体为主,不仅复杂多变,而且具有不确定性,无法提前预知,所以针对具体问题应进行具体分析。从根本上防止桥台和路基之间出现差异沉降基本无法实现,现在采取的技术手段虽能取得一定预防效果,但根据相关调研结果可知,桥头跳车的现象依然十分严重,如何处治连接段的病害依然是困扰公路桥梁工作者们的重要问题。基于此,在实际工作中,需要总结公路桥梁路基连接段破坏模式和其特征,然后通过深入分析确定病害的产生原因,方能确定切实有效的治理方法,从而实现预期的治理目标[1]。

        2公路桥梁与路基连接段的主要破坏形式及病害特征分析

        2.1路基整体滑移

        路基发生整体侧向滑移通常是由于路基边坡的坡度过大,或在损坏后,上部重复荷载持续作用,导致纵向开裂,进而在边坡表面上产生整体下滑现象。针对采用桩柱式结构的桥台,处于桥台之前的土体保持在无侧限受压实际状态。如果锥坡已经损坏,同时受到持续的自重作用与冲击荷载作用,土体会开始向桥内发生移动,进而产生横向裂缝,当横向裂缝达到一定程度后,就会产生整体下滑现象,导致桥头处的路基及路面结构都出现竖向位移,最终以桥头跳车现象反映到桥面上。上述两种实际情况都具有以下特征:(1)路基的填土高度相对较大且整体性差;(2)路基边坡被破坏或因地形地势等方面因素的限制导致边坡陡度过大;(3)路基边坡整体或局部在滑动面上发生下滑,导致路面产生纵向开裂,与桥台之间形成错台,引起桥头跳车[2]。

        2.2路基和桥台之间产生台阶

        路基和桥台之间产生台阶具有以下表现:局部沉降产生于台背并与过渡段相结合,即最大沉降处与桥台背之间的距离较近,导致错台的产生。同时,在路基路面的设计过程中,标高较高导致整体发生下沉,在桥台处和过渡段结合部之间的差异沉降超限后,就会出现桥头跳车问题。上述破坏模式主要具有下列特征:(1)台背填土发生的沉降相对较大,包括均匀沉降与不均匀沉降;(2)沉降最大处往往产生于与台背相近的部位。

        2.3路面凹陷

        路面凹陷是公路桥梁使用中最常见的病害类型之一,其产生原因为路基或地基发生不均匀沉降,其外部表现特征主要为路基发生不均匀沉降,且路面的破坏情况较为严重,不平整。上述破坏模式主要具有下列特征:(1)连接段中的路基发生不均匀沉降,局部产生的沉降过大,使路面上形成凹陷;(2)沉降最大处与桥台之间保持一定距离[3]。

        2.4搭板断裂

        搭板断裂是一种当采用搭板法治理桥头跳车时可能发生的新型病害,主要具有以下四个特征:(1)路基局部位置产生不均匀沉降现象,且搭板的底部已经脱空。(2)枕梁处及其外侧路基发生的沉降相对较小。(3)搭板的厚度相对较薄,无法承受上部的所有荷载,使用一段时间后断裂、沉陷。(4)搭板在脱空区域内沿受力方向产生断裂。由此可见,搭板法虽然是一种有效的治理措施,但为了保证治理效果,必须经过精心的设计,使搭板厚度足以承受上部所有荷载,从而避免断裂[4]。

        3公路桥梁与路基连接段的病害防治措施

        地基处治主要目的在于改善地基性能,提高地基的承载力与抵抗各类自然灾害和意外的能力,使地基始终保持稳定,有效减少或从根本上消除不均匀沉降,进而减小桥台和路基之间的沉降差。从上述病害产生机理角度讲,对软基实施处治的根本是以最快的速度消除存在于软土层当中的静水压力,使土粒之间具有较高的有效应力,使土体顺利完成二次固结。可采用以下工程措施防治和处理公路桥梁与路基连接段的病害:

        3.1静压注浆法

        注浆法具有操作简单、设备常见、材料价格低廉和施工时不会受到时空因素的限制等优势,能在公路正常运营时施工,在连接段病害防治中被广泛应用。该方法的实质为利用气压、液压,也可运用电化学基本原理,将某些可以固化反应的浆液灌注到裂缝与孔隙当中,进而实现对地基的有效改善,使其力学性质满足要求。该方法既可用于渗漏防治,还能在加固与倾斜纠正中发挥重要作用。目前,它已经在很多领域得到普及,如水利工程、道桥工程和地下建筑工程,适应的地基也很多,如砂砾石、软黏土、杂填土等均可使用。

        3.2旋喷桩法

        该方法是指借助旋喷钻机把预先配制合格的浆液从高压脉冲泵获得冲击能量后,经注浆管持续喷射到土体中,进而以高能量液柱形式持续切削土体。与此同时,钻杆高速旋转并缓慢提升,使浆液和土体得到充分搅拌,混合均匀,按照一定比例或有规律的分布排列,待胶结硬化之后,产生一个柱体的固结物质[5]。采用该方法能在软弱土层当中形成一个由水泥固结土和桩间土构成的复合式地基,以此极大地提高地基整体抗剪强度,实现对土体变形性质的有效改善,使地基具有更高的承载力,进而减小沉降变形。另外,由于该方法采用直径较小的钻孔即可形成直径比钻杆大8~10倍的固结体,能简化设备及操作过程,加快施工速度,提高机械化程度。

        3.3树根桩托换法

        树根桩是指受到套管的导向作用后,采用旋转的方法下钻,从既有建筑基础中穿过后进入到地基土当中,达到设计标高之后,经清孔放入钢筋,放置的数量可以是一根,也可以是数根,具体根据孔径确定;然后以一定压力进行水泥浆灌注,在灌注的同时辅以振动、拔管,到形成稳定的桩为止,桩既可以是垂直的,也可以是有一定倾斜度的,单根或成排均可。因最后形成的形状像树根,所以被称之为树根桩。该方法最大的优势在于可以使结构物和地基保持平衡,能在对地基进行加固的基础上,避免对结构物造成破坏[6]。另外,由于在施工中无需施加振动,所以不需要沉重的大型设备,施工比较灵活,适用范围广。

        4结语

        现在广泛使用的搭板虽然能起到一定的防治桥头跳车现象的发生,但不可盲目采纳,否则非但无法达到理想效果,还会产生一系列新问题,如搭板发生断裂、与路基之间产生纵向坡差值等。针对公路桥梁路基连接段的病害问题,本文介绍了一些行之有效的防治措施,如静压注浆法、旋喷桩法、树根桩托换法,因连接段的病害是由不同因素共同作用产生的,所以在实际的防治过程中应采取具有综合性的措施,对不同方法进行合理组合,保证治理效果。

        参考文献:

        [1]李庆玲.公路桥梁路基连接段病害防治措施的思考[J].科学技术创新,2018(17):127-128.

        [2]徐文涛.公路桥梁路基连接段病害防治措施的研究[J].住宅与房地产,2018(13):256.

        [3]贺晓波.公路桥梁路基连接段病害防治措施的相关探讨[J].建设科技,2017(22):126-127.

        [4]王光耀.公路桥梁路基连接段病害防治措施分析[J].城市建设理论研究(电子版),2017(7):162.

        作者:陈博 单位:石家庄市公路桥梁建设集团第四公路工程处

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