桥头地基（共3篇）
桥头地基 篇1
桥头地基处理不当很容易引发桥头跳车, 进而降低路桥路面行车舒适性, 严重者还有可能导致行车事故, 危害人类生命。因此在路桥工程施工中, 务必要做好桥头地基处理, 确保桥头地基施工质量, 减少, 甚至完全避免桥头跳车现象发生。本文在探讨了桥头跳车危害以后, 给出一种行之有效的桥头地基处理措施, 即强夯法, 并对强夯法地基处理技术作详细论述, 内容如下。
1 桥头跳车的危害
桥头跳车是桥梁工程施工常见病害之一, 涵义指桥梁构造物两侧与路堤填土衔接处产生较大差异的沉降和刚度差异, 使得路面上出现显著的坡度变化和刚度变化, 致使台背与构造物连接处的路面出现台阶, 从而导致行车颠簸、跳跃, 严重者可能会引发安全事故。
桥头跳车对路桥质量、路桥路面行车安全有一定危害, 主要体现在以下几个方面:
1.1 降低路面行车速度。
如果路桥桥头处理不当, 导致跳车现象发生, 首当其冲的是路面车速。路桥行车中, 当车辆行至桥头, 突遇陡坎, 车辆会随着路面起伏发生跳动, 这时候为了确保车行安全, 司机会采取减速或刹车手法, 及时停车。这虽然能保证行车安全, 但总会降低路面的使用功能, 甚至使道路工程失去运输作用。
1.2 易引发行车安全事故。
桥头跳车容易引发安全事故, 原因在于车辆行至桥头陡坎会发生颠簸, 如果颠簸程度过大, 乘客和司机都会产生心理恐慌, 尤其是司机, 一旦其心理遭受影响, 驾驶行为就有可能发生异常, 最终导致行车安全事故, 危害乘客和司机的生命安全。
1.3 降低伸缩缝和车辆的使用寿命。
桥头跳车现象一方面会降低桥梁工程本身质量, 另一方面会影响桥面行车安全。在桥梁工程质量方面, 受影响程度最严重的是桥梁施工缝, 原因为, 车辆受陡坎发生的颠簸会对桥梁桥面或道路路面产生冲击, 进而加快桥梁搭板、支座和桥梁伸缩缝的损坏速度;在行车安全方面, 跳车会损害车辆性能, 若颠簸程度过大, 车辆内部构件可能会因此遭受磨损, 从而缩短车辆及车辆构件的使用寿命。
2 桥头地基处理中的强夯法原理
桥头跳车现象产生的原因是桥头地基处理不当, 想要避免跳车, 最佳方法是从施工工艺入手, 按照有关技术规范, 做好桥头地基处理, 保证桥头地基施工质量。强夯法作为一种常见的地基处理方法, 将其应用于桥头地基处理中可有效提高地基施工质量, 确保地基结构稳固, 防止桥头跳车现象发生。为此, 在现代桥梁工程施工中, 桥头地基处理多采用的强夯法。
2.1 强夯法原理。
强夯法一般采用100-400k N的重锤, 从6-40m的高处自由落下, 对地基土施加强大的冲击能, 在地基中形成冲击波和动应力, 将地基土压密、振实, 以加固地基土, 达到提高地基强度、降低其压缩性的目的。对地基的强夯处治, 一方面是对地基产生压实和挤密作用;另一方面是通过强夯对地表下一定深度土层施加动力荷载, 达到破坏土体结构强度、结构性大孔隙的作用。
2.2 强夯法的作用。
之所以要在桥头地基处理中使用强夯法, 原因在强夯法具有提高桥头地基承载能力、减少地基沉降概率、简化施工工艺、缩短地基施工时间等特点, 能有效确保桥头地基处理质量, 稳固地基结构, 避免桥梁工程桥头跳车现象。
3 强夯法施工工艺及注意事项
3.1 施工工艺。
强夯法应用于桥头地基处理中, 可采用的施工工艺和施工步骤为: (1) 清理施工现场, 保持施工现场的干净和平整; (2) 计算、标记出第一遍夯点的位置, 同时做好施工现场高程测量, 根据现场实际情况做好施工组织安排; (3) 选择型号、规格合适的起重机, 并将其设配置到夯点位置, 夯锤要正好与夯点对应; (4) 夯实前做好夯锤高程测量, 保证起重机与夯锤的质量; (5) 将夯锤起吊到预定高度, 待夯锤脱钩自由下落后, 放下吊钩, 测量锤顶高程, 若发现因坑底倾斜而造成夯锤歪斜时, 应及时将坑底整平; (6) 重复步骤5, 按设计规定的夯击次数及控制标准, 完成一个夯点的夯击; (7) 重复步骤3-6, 完成第一遍全部夯点的夯击; (8) 用推土机将夯坑修平, 并测量场地高程; (9) 在规定的时间间隔后, 按上述步骤逐次完成全部夯击遍数, 最后用低能量满夯, 将场地表层松土夯实, 并测量夯后场地高程。
3.2 施工要求和检测。
(1) 开夯前应检查夯锤重和落距, 以确保单击夯击能量符合设计要求; (2) 在每遍夯击前, 应对夯点放线进行复核, 夯完后检查夯坑位置, 发现偏差或漏夯应及时纠正; (3) 按设计要求检查每个夯点的夯击次数和每击的夯沉量; (4) 一遍夯击完成后, 应检测夯坑深度、夯点间距和处治宽度。检查强夯施工记录, 基础内每个夯点的累计夯沉量, 不得小于试夯时各夯点平均夯沉量的95%, 合格后方可填平; (5) 满夯后, 对场地进行平整和压实, 应达到规范要求的各项指标, 并测量高程, 填写地面标高变化; (6) 满夯结束7d后, 在每500-1000m2面积内任选一处, 应从夯击终止时的夯面起, 每隔50-100cm取土样测定土的干密度、力学及物理等指标。
3.3 施工中的注意事项。
为了确保桥头地基强夯处理质量, 要求在实际施工中做好以下几项质量控制措施, 以免出现施工质量问题, 影响地基强夯施工进度。 (1) 桥头地基处理时, 地基处理范围要大过地基基础的平面尺寸, 或者说地基强夯范围要超出地基基础面积, 每条边超出宽度控制在3米及以上; (2) 试夯过后才能正式夯实地基, 且同一强夯施工场地的土壤性质要相同, 地基填筑土要保证为同一种。试夯位置不定, 可以选择多个位置试夯, 也可选择是在同一位置试夯; (3) 试夯结束后要对试夯土壤性质进行检测, 从夯面选取土壤试样, 每间隔50cm选取一份土壤, 然后对其进行室内试验, 测量出土壤的干密度、压缩系数, 并对其性能进行分析; (4) 试夯同样要注意质量管理, 要确保试夯工艺与设计规范相符, 若不符合, 要及时做出调整, 或者更改试夯方案。
结束语
综上所述, 桥头跳车现象是否产生取决于桥头地基处理是否得当, 为了保证桥头地基处理质量, 桥梁工程施工建议采用强夯法对桥头地基进行处理, 利用强夯技术来保证桥头地基处理质量, 缩短地基处理时间, 防治跳车产生。在本篇文章中, 笔者着重论述了强夯法的原理和施工方法, 并探讨了桥头地基强夯施工注意事项, 得出一系列结论, 希望对同行工作有所帮助。
参考文献
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桥头地基 篇2
桥头跳车产生的直接原因是刚性桥台结构物与柔性路堤连接处所产生的刚度差,以及在桥台台尾连接地段(过渡段)因行车荷载的反复作用,填土在固结沉降过程中产生了较大的差异沉降。过渡段区域所存在的刚度差及沉降差问题是导致桥头跳车的根本原因。
1.1 刚度差的产生
桥台与台后填土连接刚度不同。由于桥涵结构物具有较大的刚性,而台后路基和路面组成的道路属于刚性或柔性结构;公路建成后,随着时间的推移,台后填土产生较大的固结变形,与其相比,桥台基础产生的沉降变形相对小得多。当二者的相对沉降差达到一定程度时,搭板出现沉降或断裂,在台后便出现跳车现象。
1.2 沉降差的产生
由于路基与桥涵在施工及运营过程中的不均匀沉降,致使路面不平顺。在车辆经过时,桥头产生“跳车”现象,影响行车的安全舒适性,严重时将限制运行速度,危及行车安全。在松软及软土路基地段的路桥(涵)过渡段,因较大沉降差使过渡段的问题更为突出。
1.3 路堤下天然地基的沉降
天然地基沉降是引起不均匀沉降的主要原因。这种沉降变形的大小受路堤填土的性质及其填土高度影响,相同填土高度时,填土的容重越大,地基沉降变形也越大;相同填土容重时,填土高度越大,地基沉降变形也越大。
1.4 路堤本体填土的沉降
在路堤自重和车辆垂直荷载及冲击振动荷载作用下,路基填料逐渐被压缩,孔隙率降低,密实度逐渐增大,从而在一定期限内产生路堤本体的沉降。
2 桥头跳车的注浆防治技术[1,2,3]
2.1 注浆法加固桥头路基的机理
注浆法是通过钻孔和利用注浆设备,运用液压、气压或电化学原理,通过注浆管将浆液分层均匀地注入地层中,浆液以填充、渗透和挤密等方式排出土颗粒间裂隙中的水分和空气,并占据土颗粒间的空间,使路基孔隙比减少,强度提高。经过一段时间后,浆液将原来松散的土颗粒或裂隙胶结成一个整体,形成一个结构新、强度大、防水性能高和化学稳定性好的结合体,从而达到加固路基的目的。
2.2 影响被灌土体强度的因素
1)浆液与界面的结合形式。化学胶结作用对被灌土体的强度增长具有重要作用,因而注浆时除了要采用强度较高的浆材外,还要求与介质接触面有良好的接触条件。2)浆液的饱和度。孔隙被浆液填满的程度,称为浆液饱和度。一般饱和度越大,被灌土的强度越高。3)时间效应。时间效应对强度也有重要影响,主要表现在以下几方面:a.许多浆液的凝结时间较长,被灌土体的力学强度将随时间而增长。b.许多浆材都具有明显的蠕变性质,浆材和被灌土体的强度将受加荷率和外力作用时间的影响,进行注浆设计、施工和试验研究时,都应考虑这一不利因素。c.浆液的搅拌时间过长或同一批浆液的灌浆时间太久,都将使加固体的强度削弱。
2.3 压力注浆设计内容
2.3.1 压力注浆方案选择
注浆方案选择一般应遵循以下原则:1)高等级公路下伏软弱地基的加固注浆,一般采用水泥浆液或水泥粉煤灰浆液。2)当软弱土层上部有硬壳存在时,要将它作为封压层;当无这种硬壳或不发育时,可在地表做一黏土垫层,厚约0.5 m,以此垫层作封压层,或在地基碾压后形成封压层。3)对于上部砂砾层较多的软弱土层,一般宜用分段式自上而下注浆,对于上部砂砾层少或没有的软弱土层时,一般宜用分段式自下而上注浆。4)注浆采用直接打入式,即采用ϕ43花管直接打入,孔口采用三角形止浆塞止浆。
2.3.2 注浆标准和注浆范围
注浆标准,是指设计者要求注浆后应达到的质量指标。由于不同注浆工程的性质和工程地质条件千差万别,对各自的注浆目的和要求又不尽相同,因而很难规定一个比较具体和统一的准则,而只能根据具体情况作出具体的规定。确定注浆范围包括在平面上确定注浆处理的长度和宽度,在纵向上确定注浆深度。注浆深度的确定应结合软弱地基的特点、路基或构造物的荷载或沉降要求诸因素综合确定。对于桥头过渡段填料加固注浆,路面不发生跳车需要路线纵坡变化率不大于1/200,根据现行公路桥台背填筑体沉降检测标准工后沉降不超过10 cm换算桥台过渡段范围应在20 m左右。如工后沉降按5 cm控制,过渡段范围应为10 m。
2.3.3 压力注浆材料
可用于注浆的材料有很多,应根据注浆的目的和受注体的地质条件来选择。一般说来,注浆材料通常分为粒状浆材和化学浆材两大类,然后再按浆材的特点、物化性能进一步分为稳定的粒状浆材、不稳定的粒状浆材、无机化学浆材和有机化学浆材。公路工程软弱地基注浆处理一般宜采用粒状浆材。桥头过渡段填料的注浆加固一般采用水泥粉煤灰浆。水泥粉煤灰浆主要材料由水泥和粉煤灰组成。粉煤灰掺入普通水泥中作为注浆材料使用,其主要作用在于节约水泥、降低成本。水泥粉煤灰浆材的突出优点还在于粉煤灰能使浆液中的酸性氧化物含量增加,它们能与水泥水化析出的部分氢氧化钙发生二次反应而生成水化硅酸钙和水化铝酸钙等较稳定的低钙水化物,从而使浆液结合的抗溶蚀能力和防渗帷幕的耐久性提高。
2.3.4 压力注浆参数的确定
1)浆液扩散半径。注浆孔的布置中,浆液扩散半径r是一个重要的参数,r值可进行理论公式估算。如选用参数合理,则计算值具有一定的参考价值,当地质条件较复杂或计算参数不易选准时,就应通过现场试验来确定。对于黏性土层,由于地层孔隙很小,浆液无法渗入,只能通过劈裂作用注放浆液,浆液扩散具有规则性,注浆设计施工可用“浆液有效半径”来表示交流扩散范围。对于砂性土层,由于地层孔隙较大,浆液以填充固结为主,其扩散半径远大于黏土中的扩散半径。2)注浆压力。注浆压力是给予浆液扩散充填、压实的能量。保证注浆质量的前提下,压力大,扩散的距离大,有助于提高土体强度;但当压力超过受注土层的自重和强度时,可能导致路基及其上部构造物的破坏。所以在施工中,一般都以不使地层破坏或仅发生局部和少量破坏作为确定容许注浆压力的基本原则。3)注浆量的确定。在正常情况下理论注入的耗浆量,应填充到颗粒之间的空隙中,或层理或裂隙劈裂式注入。4)注浆孔的布置方式。注浆压力、浆液扩散半径r确定后,注浆孔距取值范围也就确定了。桥头过渡段注浆设计一般为多排注浆孔,不同排上注浆孔设计一般有两种布置方式:一种为矩形排列,即前排孔与后排孔沿公路轴线方向上平行;另一种为三角形排列,即前排孔的位置与后排孔的位置沿公路轴线方向上错开1/2的孔距,平面上呈梅花状。
3 结语
压力注浆技术以其工期短、简单有效、成本低、施工简便、加固深度易于控制、适用范围广等突出的特点,在地形复杂、工期要求紧的高速公路软土路基处理中必将得到越来越广泛的应用, 尤其对已通车的高速公路出现部分路段沉陷、开裂、桥头下沉等问题的处理中应用更加适宜。
参考文献
[1]叶书麟.地基处理工程实例应用手册[M].北京:中国建筑工业出版社,1998.
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[3]郝哲.岩体渗透注浆的理论研究[J].岩石力学与工程学报,2001,20(4):35-37.
桥头地基 篇3
1 桥头跳车病害简介
桥头跳车是指桥梁或通道涵等构造物两侧与路堤填土衔接处产生较大差异的沉降和刚度差异, 使得路面上出现显著的坡度变化和刚度变化, 致使台背与构造物连接处的路面出现台阶, 从而导致高速行驶的车辆通过台背回填处产生颠簸跳跃的现象。桥头跳车主要会产生以下危害:
1.1 降低行车的速度
当车辆行至桥头陡坎时, 为防止车辆的猛烈跳动, 司机被迫刹车减速, 降低了道路的使用功能。
1.2 容易引起行车事故
由于车辆通过桥头陡坎引起跳车, 使车辆颠簸, 引起乘客及司机的不适, 同时对司机产生相当不利的心理影响, 严重时则会影响对车辆的正常操作, 造成行车事故。
1.3 影响伸缩缝的使用及车辆的寿命
由于车辆通过桥头时产生的跳动和冲击, 从而对桥梁和道路造成附加的冲击荷载, 加速了桥台、桥头搭板、支座及伸缩缝的损坏, 特别是支座和伸缩缝的破坏, 同时也加剧了车辆机件, 轮胎等的磨损, 降低了车辆的使用寿命。
2 强夯法的原理及作用
在公路施工过程中, 处治桥头跳车病害经常采用的处理技术是对桥头的地基进行加固处理, 其中强夯法就是一种常用且行之有效的处理方法。
2.1 基本原理
强夯法广泛的应用于地基沉降处治工程中。强夯法一般采用100~400k N的重锤, 从6~40m的高处自由落下, 对地基土施加强大的冲击能, 在地基中形成冲击波和动应力, 将地基土压密、振实, 以加固地基土, 达到提高地基强度、降低其压缩性的目的。对地基的强夯处治, 一方面是对地基产生压实和挤密作用;另一方面是通过强夯对地表下一定深度土层施加动力荷载, 达到破坏土体结构强度、结构性大孔隙的作用。根据公路试验的研究及其它工程应用来看, 在路基填土高小于5.0m的情况下, 采用100t·m夯击功对地基按8击满夯一遍, 然后将表面松散土整平。经过强夯处治地基的工后沉降一般小于5.0cm, 且可以在3个月内完成, 基本不影响路面铺筑以后的地基稳定性。
2.2 强夯处治的作用
2.2.1 提高承载能力
对于天然地基采用强夯处治后, 地基承载能力将会成倍提高。对于粘土, 承载力可提高1~3倍;对粉质砂土, 承载力可提高4倍以上;对砂土及泥灰岩土, 承载力可提高2~4倍;
2.2.2 减少不均匀沉降
通过一系列均匀的夯击及严格的施工控制, 地基土体压缩性可降低2~10倍, 大大改善了地基的均匀性, 能使施工加荷后的地基差异沉降值控制在规定限度以内, 即在工程使用上可以忽略不计地基的差异沉降
2.2.3 缩短工期
经验表明, 经强夯一遍, 可使5~12m厚的砂质冲击层产生瞬间沉降15~50cm;再夯一遍, 又可产生瞬时沉降约为初始沉降的60%。这种强迫沉降的速度是一般其他方法所不能比拟的。每台设备加固地基的效率平均每天为300~600m2 (根据土质及处治深度而异) 。当强夯设备退场时, 地基上各种路基工程和结构工程可立即开始, 无须等待, 因而较其它方法缩短工期。
3 强夯法的施工工序及质量控制
3.1 施工工序
a.清理并平整施工场地;b.标出第一遍夯点位置, 并测量场地高程;c.起重机就位, 使夯锤对准夯点位置;d.测量夯前锤顶高程;e.将夯锤起吊到预定高度, 待夯锤脱钩自由下落后, 放下吊钩, 测量锤顶高程, 若发现因坑底倾斜而造成夯锤歪斜时, 应及时将坑底整平;f.重复步骤5, 按设计规定的夯击次数及控制标准, 完成一个夯点的夯击;g.重复步骤3~6, 完成第一遍全部夯点的夯击;h.用推土机将夯坑修平, 并测量场地高程;i在规定的时间间隔后, 按上述步骤逐次完成全部夯击遍数, 最后用低能量满夯, 将场地表层松土夯实, 并测量夯后场地高程。
3.2 施工要求和检测
a.开夯前应检查夯锤重和落距, 以确保单击夯击能量符合设计要求;b.在每遍夯击前, 应对夯点放线进行复核, 夯完后检查夯坑位置, 发现偏差或漏夯应及时纠正;c.按设计要求检查每个夯点的夯击次数和每击的夯沉量;d.一遍夯击完成后, 应检测夯坑深度、夯点间距和处治宽度。检查强夯施工记录, 基础内每个夯点的累计夯沉量, 不得小于试夯时各夯点平均夯沉量的95%, 合格后方可填平;e.满夯后, 对场地进行平整和压实, 应达到规范要求的各项指标, 并测量高程, 填写地面标高变化;f.满夯结束7d后, 在每500~1000m2面积内任选一处, 应从夯击终止时的夯面起, 每隔50~100cm取土样测定土的干密度、力学及物理等指标;g.当需要采用静力触探等方法测定强夯土的承载力时, 宜在地基强夯结束一个月后进行。
根据试验和测试结果, 应对不合格处进行补夯, 或采取其它补救措施, 以达到试夯或设计规定的指标。
强夯处理原地基与铺筑砂砾、灰土垫层相比, 减免了使用砂砾、石灰等建筑材料;对于处治面积大于5000m2的情况, 处治费用也较低, 一般在20元/m2以下, 处治效果也十分显著。但有时候必须依据实际情况, 从经济性和处治效果方面相比较后选用处治方法。
3.3 注意事项
a.地基的处理范围应大于基础的平面尺寸, 每边超出基础外缘的宽度不宜小于3m。
b.施工前应按设计要求在现场选点进行试夯, 在同一场地内如土性基本相同, 试夯可在一处进行, 若差异明显应在不同地段分别进行试夯。
c.在试夯过程中, 应测量每个夯点每夯击一次的下沉量 (简称夯沉量) 。最后两击的平均夯沉量不宜大于5cm, 或按试夯结果确定。
d.试夯结束后, 应从夯击终止时的夯面起, 每隔50cm取土样进行室内试验, 测定土的干密度、压缩系数等物理及力学指标。
e.试夯结果不满足设计要求时, 可调整夯锤质量、落距或其它参数重新进行试夯, 也可修改设计方案。
4 结论
通过处理地基来处治桥头跳车病害的方法有多种, 如:换填法、水泥粉煤灰碎石桩、强夯法、排水固结法。而强夯法因其施工期短、费用低、效果明显、施工工艺简单等优点在实际工程施工中被广泛采用, 并取得了很好的社会效益和经济效益。
摘要：强夯法加固地基是一种常见的处治桥头跳车病害方式, 简析了桥头跳车的特点和危害, 探讨了强夯法的作用、施工工序和质量控制要求。