注漿加固技術(shù)在橋頭跳車病害防治的應(yīng)用_圖文

1、西南交通大學(xué)碩士學(xué)位論文注漿加固技術(shù)在橋頭跳車病害防治的應(yīng)用 姓名:李博申請學(xué)位級別:碩士專業(yè):建筑與土木工程指導(dǎo)教師:李遠(yuǎn)富;唐承平20050901南交通大學(xué)工程碩士研究生學(xué)位論文 第1頁 摘 要橋頭跳車是由于構(gòu)造物與臺背路堤不均勻沉降引起的,是高速公路 “八大”通病之一,如何減輕或者消除橋頭跳車,己成為高速公路建設(shè)中 亟待解決的課題。本論文首先查閱了大量國內(nèi)外文獻資料,在此基礎(chǔ)分析了橋頭跳車的 危害性:通過對橋頭過渡段病害的調(diào)查,分析了橋頭跳車的原因,研究了 橋頭跳車的機理;在此基礎(chǔ)上,從地基處治、臺背路堤、路面處治等方面 研究了橋頭跳車綜合防治技術(shù),并介紹了它們的處置機理和施工要點。 滲

2、透注漿是通過注漿壓力,是漿液克服阻力滲入到土體孔隙或巖體裂 隙,就地凝固而達到加固或減少滲漏的注漿方法。本文研究了壓力注漿技 術(shù)的理論基礎(chǔ)及加固機理,對壓力注漿的設(shè)計內(nèi)容進行了研究,對目前工 程界的施工進行了總結(jié),并對施工中常見的問題提出了解決方案。最后,結(jié)合注漿技術(shù)在南充廣元高速公路路橋過渡段路堤加固工 程的應(yīng)用,設(shè)計了施工方案,總結(jié)了施工經(jīng)驗。在研究加固效果檢測方法 的基礎(chǔ)上,用鉆孔取芯法、復(fù)注法和聲波檢測法三種不同的方法對加固路 堤進行了檢測,檢測結(jié)果表明施工質(zhì)量達到設(shè)計要求。在此基礎(chǔ)上提出了 橋頭過渡段填料注漿加固效果檢測的方法和標(biāo)準(zhǔn)和適用條件。旨在為廣大 工程建設(shè)者在類似的工程中提供

3、一些參考。關(guān)鍵詞:高速公路;橋頭跳車;不均勻沉降;臺背路堤:壓力注漿南交通大學(xué)工程碩士研究生學(xué)位論文 第1l頁 AbstractAbutment bump iS generated by nonunifonn settlement between structure and embankment of behind abutlnent,itS one of the eight main commonon faults of freeways.How to alleviate or eliminate abutment bump has been a desiderate problem to

4、be settled in freeway construction.Combined with the treatment to behind abutment in NAN.GUANG expresshighway project,and based on a large amount of reference to literatures and data at home and abroad,this paper analyzes the harmfulness of abutment;Throughinvestigations of transition sections at br

5、idgehead,the reason ofabutment bump is analyzed.Longitudinal gradient change,slab staggering and depression, transversal slope are three manifestation of non.uniform settlement;According to the style of non.uniform settlement,mechanism of abutment bump iS analyzed;Theoretical analysis shows that fou

6、ndation deformation settlement and deformation compress of embankment fillings are two parts of emballkment settlement of behind abutment and calculation methods of the two deformation settlement are derivated.The relatonship between degree of compactio,depth of fill and settlement iS researched.On

7、the principles of comport and security control standard of non.uniform settlement is put forward;on this base,integrated control techniques to abutment bump are researched at aspects offoundation treatment embankment andpavement treatment of behind abutment anddrainage measures,etc,foundationtreatme

8、nt measures such as replacement method,heavily ramming method and limefly ash mixed gravel pile method are put forward;Treatment measures to embankment of bridge behind abutment such as geogrid method,heavilyramming method and lineny ash mixture replacement method are presented; Treatment measures t

9、o pavement of behind abutment such as setting bridgehead butt plate and use of transitional pavement are put forward;Improve measures tO drainage of behind abutment are presented.Key words:Express highway:Abutment bump:Nonuniformsettlement:Embankment of behind abutment:Pressure casting南交通大學(xué)工程碩士研究生學(xué)位

10、論文 第1頁 1.1研究背景與現(xiàn)狀第1章緒論橋頭跳車歷來是公路建設(shè)中較為常見的一種路基病害問題。橋頭跳車 是指道路與橋梁臺背的銜接區(qū)域出現(xiàn)的路面或搭板變形、斷裂,甚至坑 槽,從而影響了高等級公路的正常使用和人們對高等級公路的總體評價, 同時也嚴(yán)重影晌了行車的安全、速度、舒適及其使用壽命【l】。從技術(shù)上理論 分析,剛性橋臺在車輛和自身荷載作用下其自身可認(rèn)為無變形產(chǎn)生,只有 少量由于地基固結(jié)和壓縮變形引起的整體沉降。而柔性路堤除了地基沉降 外,本身在雨水、溫度變化、荷載等作用下還將產(chǎn)生較大彈塑性變形。這 樣橋頭路堤與橋臺之間就會產(chǎn)生沉降差異,如果這個沉降差異值超過了某 個極限,就會產(chǎn)生跳車現(xiàn)象【2

11、J。 公路軟土地基路堤設(shè)計與施工技術(shù)規(guī)范 (JTJ01796例規(guī)定。高速公路和一級公路橋臺與路堤相鄰處容許工后沉 降不大于10cm。一般來講,對高速公路上行駛的車輛來說,按100 120Km/l】的速度,5cm的沉降差就會產(chǎn)生嚴(yán)重跳車并可能引發(fā)交通事故, 3cm沉降差行車有明顯的不舒適感。橋頭跳車成為公路建設(shè)與運營中普遍且復(fù)雜的問題,它涉及路堤沉 降,引道填筑材料,橋臺及其基礎(chǔ)類型,橋梁的結(jié)構(gòu)型式,橋梁與路基工 程接縫段的處理,橋頭搭板,路面以及施工方法等諸多因素的影響。在我 國,每年修筑的橋梁成千上萬座,而經(jīng)調(diào)查,處于運營中的橋梁臺后普通 存在著搭板斷裂和不均勻沉降,最終導(dǎo)致橋頭跳車現(xiàn)象的產(chǎn)

12、生,交通部門 每年為解決橋頭跳車的耗費(包括由此帶來的高等級公路停止?fàn)I運或邊處理 邊營運以及發(fā)生交通事故造成的經(jīng)濟損失相當(dāng)驚人。為此,許多學(xué)者對該 問題從不同的角度進行研究,甚至在交通部及多數(shù)交通廳都對該問題立項 研究。由美國國家公路合作研究計劃委員會、國家公路及運輸聯(lián)合會、聯(lián) 邦公路管理委員會及國家研究委員會運輸理事會聯(lián)合資助的橋頭跳車研 究,在查閱了已有的相關(guān)文獻(其中包括從48個州的72個公路工程師收回的 調(diào)查表后分析并提出了引起橋頭跳車的原因。在其它國家,有關(guān)行業(yè)的學(xué) 者及公路交通部門對橋頭跳車病害的問題都在積極地采取有效的方法或措南交通大學(xué)工程碩士研究生學(xué)位論文 第2頁施進行預(yù)防或工

13、后整治?！鞍宋濉币郧?我國的公路建設(shè)主要以等級較低的公路為主,由于行 車速度較低,橋梁少,橋頭跳車現(xiàn)象并不突出。改革開放以來,我國的高 等級公路建設(shè)正以前所未有的速度迅猛發(fā)展,至2001年底,國內(nèi)己建成高 速公路1.9萬多公里,今后10年,我國高速公路將突破3萬公里,與此同時, 我國的汽車工業(yè)也呈現(xiàn)出高檔化、高速化的發(fā)展趨勢。由于高等級公路線 型標(biāo)準(zhǔn)高,橋涵、通道等構(gòu)造物較為密集,車輛行駛速度高,這樣,高等 級公路橋頭跳車問題就變得十分突出。1.2橋頭跳車的危害性由于結(jié)構(gòu)物與臺背的不均勻沉降,致使路、橋過渡段出現(xiàn)不同程度的 臺階,從而使路面平整性受損,嚴(yán)重影響了公路的使用功能,其危害性分 述如

14、下【4】【5】【6】【71。(1影響行車速度當(dāng)車輛行至橋頭臺階處,為防止車輛的劇烈沖擊跳動,司機被迫剎車 減速;同時車輛顛簸、跳動也影響了行車驅(qū)動力的傳遞,使車輛的行駛速 度受到不同程度的影響。車速降低幅度視橋面類型、臺階高度、車輛類型 和行駛速度等而異。根據(jù)己有的調(diào)查,臺階對車速的影響一般呈如下規(guī) 律。較小的臺階高度對車輛行駛速度影響不大,只有當(dāng)臺階達到一定高 度時,對車速才有顯著的影響。臺階越高,特別是達到4cm以上時,對車速 影響很大。車速的損失與車輛的行駛速度有關(guān)。以較小的車速(低于60kin/h行 駛時,一般減速幅度較小:中速(60-80kin/h行駛時減速幅度較大;而當(dāng)以 較高速度

15、(高于80hn/h行駛時,減速幅度則相對不大,但跳車比較嚴(yán)重,同 時這與司機行駛時看到臺階和作出反應(yīng)有關(guān)。臺階對不同類型車輛行駛的影響也不相同,如較高臺階對小汽車行 駛的影響較大,而載重車對臺階不如空車敏感。其次,司機的心理狀態(tài)、 對道路的熟悉程度等都對通過臺階時速度的降低有不同程度的影響。(2影響行車安全當(dāng)車輛通過路橋過渡段的臺階處時,車輛產(chǎn)生跳動和沖擊,使乘客感南交通大學(xué)工程碩士研究生學(xué)位論文 第3頁到顛簸不適,影響行車的舒適性:同時對駕駛?cè)藛T產(chǎn)生相當(dāng)不利的心理影 響,嚴(yán)重時則會影響其對車輛的正常操作,造成車輛失控,引起行車事 故。在國內(nèi)曾多次發(fā)生因橋頭跳車嚴(yán)重而造成翻車事故。(3影響車輛

16、運營費用因跳車而不得不在橋頭頻繁減速,以減輕汽車的顛簸,無論減速行駛 還是顛簸現(xiàn)象的發(fā)生,都對汽車機件造成不同程度的損壞和輪胎的磨耗; 同時汽車行駛速度的不穩(wěn)定,無形中既浪費了燃料,又增加了廢氣的排 放:另外,還增加了車輛的行駛時間。因此,橋頭跳車的出現(xiàn),提高了車 輛的運營成本。(4影響公路養(yǎng)護費用及使用壽命臺階的存在使得車輛通過時產(chǎn)生跳動和沖擊,從而對橋梁和路面造成 附加的沖擊荷載,加速橋頭路面及伸縮縫的破壞。為了維持良好的使用狀 況,對路橋過渡段出現(xiàn)的臺階要進行及時的維修與養(yǎng)護。不斷的維修養(yǎng)護 不僅花費了大量的人力、物力和財力,而且也產(chǎn)生了不良的社會影響。 國內(nèi)外資料表明,因橋頭跳車而增加

17、的道路準(zhǔn)修費用大得驚人。如美 國大約25%的橋涵(約150000座橋涵、通道等構(gòu)造物受到橋頭跳車的影響, 全國每年為此花費的維修費用預(yù)計高達1億美元以上。同樣,我國在橋頭跳 車的維修治理方面耗資巨大,若按湖北武漢宜昌高速公路統(tǒng)計推算, 全國高速公路年均維修治理過渡段的費用至少在1億元以上【8】9】【10】。由此可見,橋頭跳車病害的發(fā)生使高等級公路不能達到高效運營、安 全行駛、節(jié)省投資及舒適乘車的目的,在很大程度上降低了高等級公路的 服務(wù)水平,損害了公路使用者的效益,從而嚴(yán)重影響了高等級公路的經(jīng)濟 效益和社會效益。因此防治橋頭跳車病害勢在必行。1.3橋頭跳車的常規(guī)處理措施橋頭跳車產(chǎn)生的原囪是復(fù)雜

18、多變的,實際工程中針對具體工程問題采 取防治措施。根據(jù)現(xiàn)行的公路路基設(shè)計規(guī)范(JTJ013-95”和公路路基旌工 技術(shù)規(guī)范(.JTJ033-95“,橋臺臺背填料應(yīng)采用礫(角礫類土、砂 類土等透水性材料填筑,填筑范圍為:臺背填土順路線方向長度,頂部為 距翼墻尾端不小于臺高;9口2m,底部距基礎(chǔ)內(nèi)緣不小于2m;拱橋臺背填土長度南交通大學(xué)工程碩士研究生學(xué)位論文 第4頁不應(yīng)小于臺高的34倍,涵洞填土長度每側(cè)不應(yīng)小于孔徑長度。壓實度標(biāo) 準(zhǔn)為高速公路和一級公路從底到頂均不小于95%。此外,據(jù)相關(guān)研究成果和 工程資料o“,橋臺臺背般宜設(shè)置梯形過渡段,底部距橋臺基礎(chǔ)寬5m,然 后按l:2放坡并設(shè)置錯臺與一般路

19、堤相接,頂寬為2倍臺高iJ1Sm,過渡段采 用級配碎石或砂礫石填筑,壓實度不小于95%。但在實際施工中往往達不到上述要求。一方面過渡段的設(shè)置范圍普遍 較小,比如,成南路和南廣路的臺背過渡段的范圍為:底寬距基礎(chǔ)內(nèi)緣 O.5m,按1:0.5的坡度放坡至頂與路基齊平,頂寬大約就35m。另一方 面,級配碎石或砂礫石等粗粒徑材料的壓實度目前還沒有一個公認(rèn)合理的 測試方法,其壓實質(zhì)量很難控制。在施工工藝上,由于臺后場地條件限 制,大型碾壓設(shè)備難以使用,施工難度大,難以達到壓實要求。解決上述問題的方法有很多種,目前,常規(guī)的防治措施主要有三大類, 分別為56“:(1地基加固處理。該方法常采用水泥或石灰土對軟土

20、、濕陷性黃 土、凍融土、河流相沖擊洪積物等特殊地基進行處理,特殊情況下,則采 用換土、強夯、固結(jié)、輕質(zhì)路堤和粉噴樁等方法,以改善地基承載力并減 少工后沉降。(2橋頭設(shè)置過渡段。也就是考慮橋臺與臺后路面在結(jié)構(gòu)、材料、剛 度、脹縮等方面存在的差異而采取的措施,主要有設(shè)置枕梁和搭板、設(shè)置 變厚式埋板、路面類型過渡等。設(shè)置梁和搭板是常規(guī)的方法.對瀝青混凝 土路面,在橋臺連接處設(shè)置增厚式水泥混凝土埋板;對水泥混凝土路面, 則將連接處的路面改為變厚式。路面類型過渡則是根據(jù)引起橋頭跳車的原 因不同且難以根除等特點,根據(jù)橋涵長度和接線填方長度在橋頭一定長度 范圍內(nèi)鋪設(shè)過渡性路面,待路堤沉降基本完后再改鋪原設(shè)計

21、路面,常用的 過渡性路面有預(yù)制水泥混凝土塊、條石鋪砌、半剛性過渡層及瀝青過渡層 等。(3臺后填料選擇及壓實。在設(shè)計與施工中,臺后路堤采用粗粒材料 進行填筑,或設(shè)置一定厚度的加筋土結(jié)構(gòu)層,施工過程中擴大施工場地, 以便充分發(fā)揮大型填方壓實機械優(yōu)勢。另外,還有設(shè)置完善排水設(shè)施,進 行橋頭路面接縫處理及強化工程管理等措施。南交通大學(xué)工程碩士研究生學(xué)位論文 第5頁 1.4壓力注漿技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用現(xiàn)狀壓力注漿法就是指利用液壓或氣壓把能凝固的漿液均勻地注入填料地 層中,漿液以填充、滲透和擠密等方式,驅(qū)走土顆粒間的水分和空氣后填 充其位置,經(jīng)過一定的時間后,漿液將原來松散的土粒膠結(jié)成一個整體,從 而使土基得

22、到加固,減少工后沉降。注漿(也叫灌漿技術(shù)是土建行業(yè)常用的和重要的工程措施,應(yīng)用至今 已有200多年的歷史了。據(jù)有關(guān)資料記載,注漿技術(shù)的最早使用可以追溯到 1802年,當(dāng)時,法國工程師G.Berigny首次使用這種方法對Diepe閘基進行 了加固“。他利用木制沖擊筒,以人工錘擊方法向地層灌注粘土漿液,被 稱為注漿的開始。發(fā)展到現(xiàn)在。國內(nèi)外在注漿材料、注漿方法和注漿工 藝、注漿機具和設(shè)備,注漿效果檢查及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)等諸多方面都取得長足的 進步。瑞士開發(fā)的灌漿強度值工法“”(Grouting Intensity Number, GIN,日本開發(fā)的的裂隙定向控制工法”“(Fracture Directio

23、n Controlled Method,FDC,尤其引人注意。特別值得提出的是:國際巖石 力學(xué)學(xué)會于1989年初成立了巖石灌漿專業(yè)委員會(Commission ok Rock Grouting。在專業(yè)委員會主席維德曼(R.Widman教授(奧地利主持 下,先后召開了6次國際學(xué)術(shù)會議,于1995年出版了權(quán)威性著作世界最新 灌漿技術(shù)總結(jié)。報告對巖石特性,注漿材料,注漿設(shè)計,注漿施工和效 果檢查等方面進行了全面、系統(tǒng)的分析和總結(jié)。我國的注漿技術(shù)在解放以前,基本上是空白。解放以后,上世紀(jì)50年 代,注漿技術(shù)逐漸引入我國,水利水電行業(yè)1953年開始研究用水玻璃作為 注漿材料。經(jīng)過近半個世紀(jì)的努力,注漿技

24、術(shù)己在我國獲得長足進步,被 廣泛應(yīng)用于國民生產(chǎn)的各個領(lǐng)域,一些行業(yè)還編制了專門的技術(shù)規(guī)范。 1985年水電部頒發(fā)了水利水電地下工程錨噴支護施工技術(shù)規(guī)范2lJ, 1986年國家頒發(fā)了錨桿噴射混凝土支護技術(shù)規(guī)范1221,1994年水電部頒 發(fā)了水工預(yù)應(yīng)力錨囤施工規(guī)范【23,1994年水電部頒發(fā)了水工建筑物 水泥灌漿施工技術(shù)規(guī)范124J等。從20世紀(jì)80年代開始,隨著高速公路在我 國大規(guī)模建設(shè),注漿技術(shù)也廣泛用于公路地基病害的處理,如地基的加 固,邊坡的處治等。特別是近幾年,隨著高速公路橋頭跳車問題的日漸突 出,采用注漿技術(shù)處治橋頭過渡段已逐漸在國內(nèi)多條高速公路上得到應(yīng)南交通大學(xué)工程碩士研究生學(xué)位論

25、文 第6頁用。四川省國道108線廣北路2002年開始對部分沉降較大的地段進行了注漿 處治,達渝高速公路二期工程完工后也對橋頭路堤進行了注漿處治,從后 期營運觀測來看,與同期建設(shè)的其他項目相比,路基的不均勻沉降明顯減 少。壓力注漿加固橋頭過渡段填料在公路建設(shè)上得到了較為廣泛的應(yīng)用, 但公路部門至今沒有相應(yīng)的技術(shù)規(guī)范和檢測標(biāo)準(zhǔn),一些一些工程的應(yīng)用還 處于邊摸索邊實踐的階段,使得該項技術(shù)在實施中受到較多的限制。 因此進行壓力注漿加固的研究,既具有迫切性,也有理論價值和實際意 義。1.5本文的主要工作解決橋頭跳車問題是一項比較復(fù)雜的系統(tǒng)性工程,涉及到設(shè)計、施 工、養(yǎng)護等各個方面,其中重要的一點就是如何

26、減小橋頭的沉降差異。根 據(jù)“剛?cè)徇^渡”的形變原理,在橋頭設(shè)置過渡段,使橋臺與路堤之間的沉 降差異在一定范圍內(nèi)漸變,確保漸變后的沉降差異不致使路面縱坡發(fā)生突 變,橋頭跳車問題就能得到一定程度的解決。本文結(jié)合四川i省廣安至南充高速公路橋頭過渡段的工程實施情況,圍 繞如何減小或者消除公路橋臺與臺背填土的不均勻沉降,主要開展了以下 方面的研究:(1橋頭跳車病害的成因分析在對橋頭過渡段實地調(diào)查和大量整理研究國內(nèi)外相關(guān)研究資料的的基 礎(chǔ)上,從路橋過渡段工程結(jié)構(gòu)自身特點、過渡段設(shè)計和施工等因素出發(fā), 對橋頭跳車病害的成因進行分析。(2橋頭跳車的機理分析根據(jù)不同的不均勻沉降形式,分析橋頭跳車的機理,為路橋過渡

27、段處 治技術(shù)的研究提供理論基礎(chǔ)。(3橋頭跳車防治技術(shù)研究消除或緩解橋頭跳車關(guān)鍵是減少不均勻沉降和延長沉降特征長度,減 緩不均勻沉降梯度,從而起到勻順縱坡的目的?？偨Y(jié)研究了目前工程中應(yīng) 用應(yīng)用較廣的橋頭跳車處置技術(shù),分別從地基處治技術(shù)、臺背路堤處治技 術(shù)以及過渡段路面處治技術(shù)等三個方面進行了闡述,以期較好解決橋頭跳南交通大學(xué)工程碩士研究生學(xué)位論文 第7頁車問題。(4壓力注漿技術(shù)的理論基礎(chǔ)及加固機理注漿技術(shù)技術(shù)目前在加固軟弱地基、減小沉降等方面應(yīng)用較高,本文 研究了其加固土體的理論基礎(chǔ)和加固機理。(5壓力注漿的設(shè)計和施工內(nèi)容對壓力注漿的設(shè)計內(nèi)容進行了研究,對目前工程界的旌工進行了總 結(jié),并對施工中

28、常見的問題提出了解決方案。(6壓力注漿技術(shù)在南廣高速的應(yīng)用在前面分析研究的基礎(chǔ)上,結(jié)合注漿技術(shù)在南充廣元高速公路路 橋過渡段路堤加固工程的應(yīng)用,設(shè)計了施工方案,總結(jié)了施工經(jīng)驗,在此 基礎(chǔ)上提出了橋頭過渡段填料注漿加固效果檢測的方法和標(biāo)準(zhǔn)和適用條 件,旨在為廣大工程建設(shè)者在類似的工程中提供一些參考。第2章橋頭跳車的成因機理及防治技術(shù) 2.1橋頭跳車的主要成因橋頭跳車產(chǎn)生的直接原因是剛性橋臺結(jié)構(gòu)物與柔性路堤連接處所產(chǎn)生的 剛度差,以及在橋臺臺尾連接地段(過渡段因行車荷載的反復(fù)作用,填土 在固結(jié)沉降過程中產(chǎn)生了較大的差異沉降。過渡段區(qū)域所存在的剛度差及 沉降差問題是導(dǎo)致橋頭跳車的根本原因。剛度差的產(chǎn)

29、生橋臺與臺后填土連接剛度不同。由于橋涵結(jié)構(gòu)物具有較大的剛性,而臺 后路基和路面組成的道路屬于剛性或柔性結(jié)構(gòu);公路建成后,隨著時間的 推移,臺后填土產(chǎn)生較大的固結(jié)變形,與其相比,橋臺基礎(chǔ)產(chǎn)生的降變形 相對小得多。當(dāng)二者的相對沉降差達到一定程度時,搭板出現(xiàn)沉降或斷 裂,在在臺后便出現(xiàn)跳車現(xiàn)象。沉降差的產(chǎn)生由于路基與橋涵在施工及運營過程中的不均勻沉降,致使路面不平 順。在車輛經(jīng)過時,橋頭產(chǎn)生“跳車”現(xiàn)象,影響行車的安全舒適性,嚴(yán) 重時將限制運行速度,危及行車安全。在松軟及軟土路基地段的路橋(涵過渡段,因較大沉降差使過渡段的問 題更為突出。2.2橋頭不均勻沉降類型及成因分析引起橋頭跳車主要有不均勻沉降

30、、剛度突變和車速與車輛本身的抗振性 能等因素。而就公路路況而言,主要是臺背填土與構(gòu)造物的不均勻沉降 。本節(jié)根據(jù)對己建高等級公路路橋過渡段的調(diào)查,對不同不均勻沉降表 現(xiàn)形式進行了歸類。在此基礎(chǔ)上,主要從引起不均勻沉降的因素出發(fā),對 橋頭跳車成因進行簡要分析。(1縱坡變化當(dāng)臺背與構(gòu)造物不均勻沉降較大時,有可能造成如圖2一I所示的引道縱 坡變化。當(dāng)縱坡變化較大時,高速行駛的車輛的前輪會出現(xiàn)瞬間跳離路(橋 面的情況,造成旅客的不舒適和不安全。-1橋臺L二沉降圖21路橋過渡段縱坡變化示意圖(2局部沉降局部沉降指在構(gòu)造物臺背的一段過渡段上發(fā)生局部高低差的現(xiàn)象。據(jù)其 發(fā)生的位置又分為兩種形態(tài):垂直錯臺(如圖

31、22:局部沉降發(fā)生在臺背與過渡段結(jié)合處,即最 大沉降深度Dmax距離橋臺背很近,形成錯臺。在橋臺引道施工中,由于緊 靠臺背的填土難以夯實,極易發(fā)生垂直錯臺。當(dāng)然,有時過渡段路面不發(fā) 生局部沉降而是相對路面設(shè)計標(biāo)高整體下沉,這種情況也會在橋臺與過渡 段結(jié)合處造成垂直錯臺。9乏.1【I。橋臺二圖22垂直錯臺示意圖凹陷(如圖23:局部沉降的最大深度Dmax距離橋臺背有一段距 離,局部沉降范圍較錯臺要大。局部沉降是由于過渡段上局部位置土體與 橋臺以及其它位置上過渡段土體之間不均勻沉降較大而產(chǎn)生的。局部沉降 使得行車顛簸,迫使車輛減速,也會引起路面破壞,特別是垂直錯臺,不南交通大學(xué)工程碩士研究生學(xué)位論文

32、 第10頁但使汽車產(chǎn)生較大的附加沖擊和振動作用,而且對橋臺也造成水平?jīng)_擊 力,以致橋臺破壞。9r 橋臺圖23凹陷示意圖過渡段橫坡變化橋頭跳車現(xiàn)象主要是由于構(gòu)造物與其臺背填土路堤的不均勻沉降引起 的。根據(jù)各地關(guān)于橋頭跳車病害的調(diào)查,引起路橋過渡段不均勻沉降的原 因主要有以下幾個方面跏洶伸m。橋臺的沉降公路橋梁構(gòu)造物本身遠(yuǎn)較臺背填方路堤變形小,所以橋臺沉降主要是由 地基沉降引起。出于安全和正常營運考慮,在公路構(gòu)造物設(shè)計和施工中對 于其下地基的沉降和穩(wěn)定性控制很嚴(yán)格,且設(shè)計時一般都考慮橋跨結(jié)構(gòu)對 沉降的限制,所以在正常情況下其工后沉降量都很小,可以忽略不計。因 而,不均勻沉降正是因為橋臺基本不沉降而

33、臺背填土路堤存在較大沉降引 起的。臺背填土路堤沉降包括路堤下天然地基沉降和填土沉降,下面將具 體分析臺背填土路堤沉降的原因及影響因素。橋臺基礎(chǔ)的沉降由于橋涵構(gòu)造物一般采用剛性很大的堅石砌筑或鋼筋混凝土澆注而成, 具有較大的剛性,而臺后路基和路面組成的道路屬于半剛性或柔性結(jié)構(gòu); 公路建成后,隨著時間的推移,臺后填土產(chǎn)生較大的固結(jié)變形,與其相南交通大學(xué)工程碩士研究生學(xué)位論文 第11頁比,橋臺基礎(chǔ)處理較好,一般認(rèn)為沉降已經(jīng)完成,相對于路基而言,沉降 可視為零。因此,臺背填土沉降量達到一定程度時,路面出現(xiàn)沉降或斷 裂,在臺后便出現(xiàn)跳車現(xiàn)象。另外,道路與構(gòu)造物橋臺之間存在較大剛度突變,剛度不同的路面在跳

34、 車處所產(chǎn)生的振動效果不同,柔性材料對能量的吸收要比剛性材料大,這 樣勢必增大橋頭跳車的振動效果。路堤下天然地基的沉降天然地基沉降是引起不均勻沉降的主要原因。假設(shè)天然地基在自重作用 下沉降已完成,那么在天然地基土上修筑路堤時,由于路堤填土重量及車 輛荷載作用,尤其是在橋涵臺背路基填土高度一般較大,使天然地基承受 除自重以外的附加荷載,導(dǎo)致在路堤重量及車輛荷載作用下天然地基產(chǎn)生 沉降變形,特別是工后沉降較大且變形穩(wěn)定期長,歷時往往持續(xù)數(shù)年乃至 數(shù)十年。這種沉降變形的大小受路堤填土的性質(zhì)及其填土高度影響,相同填土高 度時,填土的容重越大。地基沉降變形也越大;相同填土容重時,填土高 度越大,地基沉降

35、變形也越大。路堤本體填土的沉降臺背填土一般較高,按施工程序,都是在橋涵構(gòu)造物完成后再填筑兩端 路堤,這樣就在橋頭形成一個填土較高、施工面狹窄、工期緊迫的作業(yè) 段,大型機械很難進場操作,即使小型壓路機,在臺背碾壓時也會有死角 碾壓不到,給土方壓實工作帶來很大的困難。而實際施工時,土方往往又 不能達到最佳含水量,且臺背一定范圍內(nèi)土方壓實往往輔以人工夯實,壓 實功較小,局部密實程度很難達到質(zhì)量要求。因此,在路堤自重和車輛垂 直荷載及沖擊振動荷載作用下,路基填料逐漸被壓縮,孔隙率降低,密實 度逐漸增大,從而在一定期限內(nèi)產(chǎn)生路堤本體的沉降。在工程實踐中,即使施工時工序符合要求,壓實度亦難達到要求,且臺

36、背填土較高,隨著時間推移,也會產(chǎn)生不可避免沉降。有時臺背填土荷載 對橋臺基底產(chǎn)生附加壓力,嚴(yán)重時會使橋臺向后傾斜,發(fā)生不均勻沉降, 危及行車安全。臺后路堤本體的壓縮沉降主要取決于填料性質(zhì)、旌工條件 及臺前臺背的防水排水工程的設(shè)置等情況。排水不暢南交通大學(xué)工程碩士研究生學(xué)位論文 第12頁在橋涵與路堤的連接部位,由于存在縫隙,雨水會沿縫隙滲透,對路面 結(jié)構(gòu)層和路堤產(chǎn)生沖刷和浸蝕,增加路面各結(jié)構(gòu)層和路堤的含水量,甚至 造成各種細(xì)粒土的流失,隨著路堤和各結(jié)構(gòu)層的破壞,在外部車輛荷載沖 擊作用下,必然造成橋頭路堤沉陷,產(chǎn)生跳車現(xiàn)象。其它因素工程結(jié)構(gòu)本身設(shè)計方案、施工工藝以及采取的處治措施等對橋頭跳車都

37、有較大的影響,例如:橋涵等構(gòu)造物兩端的路堤,由于過水、跨線或通道 的要求,一般填土都較高,低的3m左右,高的可達lOm以上,加上橋涵兩端 通常地基條件較差,設(shè)計上除對路基斷面結(jié)構(gòu)和邊坡防護上有所考慮外, 其他多數(shù)情況下對高路堤設(shè)計上并無特殊的要求,如壓實度等指標(biāo)均與一 般路堤相同,因而,在填筑以后受到自重和行車荷載的作用,路堤填土必 然要產(chǎn)生豎向變形:再如當(dāng)前一些施工單位盲目追求進度,沒有嚴(yán)格按施 工規(guī)程作業(yè),臺背填土速度過快,對地基造成擾動和破壞,沒有充分時間 固結(jié),施工時沒有按分層填筑、分層碾壓、分層檢測的“三分法”旌工。 用料沒有把好質(zhì)量關(guān),排水措施沒有做好,壓實度沒有達到要求。這些人

38、為因素使高填土不穩(wěn)定,工后沉降大,且不均勻。這些都是引起跳車現(xiàn)象 的原因之一。綜上所述,產(chǎn)生橋頭跳車的因素是多方面的,一般來說與地質(zhì)水文條 件、路堤設(shè)計和路堤的填筑方式及穩(wěn)定時間以及各種自然因素等有關(guān),實 際上橋頭跳車的產(chǎn)生應(yīng)按具體情況進行分析。2.3橋頭跳車的成因機理分析如前所述,因橫坡變化最終也會造成橋臺與引道之間的錯臺,故路橋過 渡段會發(fā)生縱坡變化、錯臺和凹陷三種型式?！啊．?dāng)發(fā)生縱坡變化和凹陷 時,其不均勻沉降形式和設(shè)搭板的路橋過渡段的不均勻沉降形式基本相 同,此時可以視作設(shè)搭板的路橋過渡段,可簡化為圖24所示模型。當(dāng)發(fā) 生錯臺時,不設(shè)搭板的路橋過渡段可以簡化成圖26所示模型。它們對行

39、車的影響及車輛在橋頭的跳車機理均不相同。無論設(shè)搭板的路橋過渡段,還是發(fā)生縱坡變化和凹陷的不設(shè)搭板的路橋南交通大學(xué)工程碩士研究生學(xué)位論文 第13頁 過渡段,必然在搭板兩端形成一轉(zhuǎn)折縱坡,如圖24所示。i=O%、-j,圖24設(shè)搭板的路橋過渡段示意圖對高速行駛的車輛來說,轉(zhuǎn)折縱坡對車輛是很不利的。縱坡轉(zhuǎn)折不僅 會加劇汽車的顛簸,影響行車舒適,甚至?xí)霈F(xiàn)行車事故。汽車在橋頭的 行車機理是十分復(fù)雜的,不同搭板長度、不同沉降值及不同車型、車速, 其影響程度均不相同?，F(xiàn)把汽車輪胎經(jīng)過橋頭兩個縱坡轉(zhuǎn)折時的行車線形 近似地按兩個相切的反向豎曲線考慮,如圖25所示。 ,T、 I=Uw0、廿A圖25引起跳車的線型簡

40、化模式圖當(dāng)車輛由橋面方向行駛通過橋頭搭板時,車輛行駛的是AC點間的折線 路段,由于該區(qū)問縱坡變化一般很小,可以把該段區(qū)間近似看作一段凸型 豎曲線路段,當(dāng)汽車行駛通過時,則會在豎曲線上形成向心加速度,產(chǎn)生 向心力,其值為:F:My2(21R式中:F一汽車產(chǎn)生的向心力,N:南交通大學(xué)工程碩士研究生學(xué)位論文 第14頁M一汽車質(zhì)量,包括車身自重及所載貨物與人的質(zhì)量,kg:v一汽車通過時的行駛速度,m/sR一凸型豎曲線半徑,m。向心力F會使人、車產(chǎn)生部分失重,當(dāng)車輛行駛經(jīng)過橋頭搭板至連接搭 板的路面后,向心力消失,實際上,在此瞬間人、車會受到大小等于向心 力F的反作用力。據(jù)有關(guān)資料研究表明,當(dāng)人體受到相

41、當(dāng)于自身重量10%左 右的外部力量突然沖擊時,乘客稍感到不適,但基本上還比較滿意;當(dāng)人 體受到相當(dāng)于自身重量20%左右的外部力量沖擊時,車輛會形成不同程度的 顛簸或跳動,乘客已感到明顯的不舒適,但基本上還可以接受。向心力越 大,乘客感覺越明顯。當(dāng)向心力大于自重時,汽車就會騰空飛躍,可能出 現(xiàn)汽車沖出行車道,甚至造成翻車事故。這里把向心力F=10%汽車重量時 的狀態(tài)稱為臨界跳車狀態(tài),把向心力F=20%汽車重量時的狀態(tài)稱為極限跳 車狀態(tài)。由定義可知,臨界跳車狀態(tài)基本上屬于比較舒適狀態(tài),而極限跳 車狀態(tài)屬于可接受狀態(tài),超過這個狀態(tài)汽車不適合長期運行。汽車在不同車速情況下,分別對應(yīng)有不同的臨界跳車和極

42、限跳車豎曲線 半徑。由式(2一1可得:R:Mv2(22f式中:F不同跳車狀態(tài)對應(yīng)的向心力。F=,uxMxg則:R:二 (23uxg對于高速公路或一級公路,取設(shè)計行車速度V=lOOkm/h(即27.78m/s, 當(dāng)肛lO%時,即汽車處于臨界跳車狀態(tài)時,豎曲線半徑R為:矗:旦:27.782:772m×g當(dāng)t1=20%時,即汽車處于極限跳車狀態(tài)時,豎曲線半徑R為:R:旦:旦堡:386m。g 2也就是說,當(dāng)搭板長度L為6m,橋頭枕梁處沉降為12cm,即縱坡變化率南交通大學(xué)工程碩士研究生學(xué)位論文 第15頁 為2%時的近似豎曲線半徑為R2i薔2300,這種情況下若汽車速度達到 lOOkm/h,一

43、定會出現(xiàn)跳車現(xiàn)象。由式22以及上例分析可知,臨界跳車豎曲線半徑為極限跳車豎曲線 半徑的2倍,因此,在下述分析中僅取p=10%,即僅對臨界跳車狀態(tài)予以討 論。如圖25所示,搭板長度L,搭板兩端A、B點的縱坡變化率為i的近似豎 曲線半徑R為:R:絲:絲:一L (2-4嚏竺i/2i2式中:口搭板AB的變坡角度由于口角很小,所以近似取口=i,轡等z等*汽車臨界跳車狀態(tài)在不同的行車速度情況下分別對應(yīng)有不同的臨界跳車 豎曲線半徑,而由式(24可知,豎曲線半徑與橋頭搭板長度和該區(qū)間縱 坡變坡率有關(guān),也就是說,不同的行車速度,不同的搭板長度,對應(yīng)有不 同的臨界跳車豎曲線半徑和臨界跳車變坡率i。由式(2-4可得

44、:f-蘭月T,2將尺=二=礦2代入上式得:×gf_三=三 (2-5代 式中:i一臨界跳車縱坡變坡率L一橋頭搭板長度R一臨界跳車豎曲線半徑考慮不同的行車速度、不同搭板長度,由式(25計算可得臨界跳車縱 坡變坡率,結(jié)果如表2一l所示。表2一l 臨晃跳車縱坡變坡率南交通大學(xué)工程碩士研究生學(xué)位論文 第16頁 4061244.846062782.168064941.2l10067720.78120611110.54當(dāng)發(fā)生錯臺時,不設(shè)搭板的路橋過渡段由于路基沉降在橋頭形成一個陡 坎或臺階,如圖26所示。A 橋面B圖26橋頭未設(shè)置搭板沉降示意圖從行車的實際情況看,臺階對行車的影響比設(shè)置搭板路段的縱

45、坡轉(zhuǎn)折對 行車的影響更大,其一是降低行車速度,二是造成司乘人員更嚴(yán)重不適甚 至行車事故。經(jīng)試驗研究與理論分析,車輛經(jīng)過臺階后,行車速度降低值v與臺階 高度h及行車速度v的關(guān)系為:v=0.145h109vo 21(2-6式中:v一行車速度降低值,km/h;h一臺階高度,cm;v一行車速度,km/h。資料表明,采用桑塔納轎車、東風(fēng)一140載重車等典型車輛在二級以上 公路橋頭臺階路段實地行駛側(cè)試,結(jié)果表明,車速在60140km/h范圍,臺 階高度1.5cm以下,對車輛行駛無明顯影響;臺階高度在1.53.5cm范圍 內(nèi),車輛行駛速度將受到一定定影響,同時產(chǎn)生較明顯的顛簸:臺階高度 臺階高度h南交通大學(xué)

46、工程碩士研究生學(xué)位論文 第17頁為3.55.Ocm,車速將明顯降低,同時產(chǎn)生明顯顛簸,臺階高度大于 5.Ocm,當(dāng)行車速度超過80km/h時,則不僅減速與顛簸現(xiàn)象更明顯,駕駛?cè)?員開始有掌握方向盤困難的感覺,對行車安全也將造成不利影響,尤其是 兩端均有臺階的小橋(總長58m情況更為明顯。由以上分析可看出,橋頭跳車對行車的影響既涉及道路(包括橋頭線 形,又涉及車型、車速,同時也與司機心理因素有關(guān),因此,在解決橋頭 跳車這一技術(shù)性難題時,必須同時考慮相關(guān)因素的研究技術(shù)路線才是合理 的,由此方可提出切實可行的防治橋頭跳車病害的方法。2.4地基處治技術(shù)研究如前所述,消除或緩解橋頭跳車關(guān)鍵是減少不均勻沉

47、降量和延長沉降 特征長度,減緩不均勻沉降梯度,從而起到勻順縱坡的目的。本章主要從 地基處治技術(shù)、臺背路堤處治技術(shù)以及過渡段路面處治技術(shù)等方面研究總 結(jié)了橋頭跳車現(xiàn)有防治技術(shù),以期能為較好解決橋頭跳車這一課題提供參 考。為減少或消除路橋過渡段的不均勻沉降、有效控制橋頭跳車,對臺背 地基進行加固處理是非常有必要的,尤其是特殊地基如軟土地基、濕陷性 黃土地基、河流相沖洪積物地基等更需要進行特殊處理,以改善地基性 能,提高承載能力,減少地基沉降,從而縮小橋臺與路堤的沉降差f32】。 在對臺背地基進行處治時,要考慮路堤的縱向與橫向兩方面的變形協(xié) 調(diào)問題。在詳細(xì)了解橋頭地基的地質(zhì)情況前提下,選用處治措施時

48、要注意 以下兩點:縱向上保證橋臺沉降與路堤地基沉降的平衡過渡;橫向上維持路堤中央變形和坡腳路肩處變形的協(xié)調(diào)穩(wěn)定。具體工程應(yīng)用中,應(yīng)綜合考慮土質(zhì)、經(jīng)濟、安全等實際情況,選擇合 適的處治方法,以有效地減少地基的沉降。在填筑路堤時,如地基沒有足夠的強度,路堤的第一層是難以達到較 高的壓實度的。因此在臺背回填前,必須先充分碾壓臺背地基,使其具有 足夠的壓實度和承載能力。在臺背地基較軟弱時,即使充分碾壓,仍會出南交通大學(xué)工程碩士研究生學(xué)位論文 第18頁現(xiàn)“彈簧”現(xiàn)象,即承載力仍滿足不了要求,而填土高度又不大時,臺背 基底可作淺層換填處理,如換填當(dāng)?shù)厣暗[、或中、粗砂,條件許可時也可 換填石渣、塊石,當(dāng)缺乏

49、上述材料一時,可采用石灰或水泥作淺層加固處 治。然后進行適當(dāng)?shù)哪雺?再進行臺背的回填。以成南路南充段樁號為K5+689的通道橋橋臺基底處理為例。該橋臺在 基底開挖后,發(fā)現(xiàn)基坑底部的含水量較大,承載力達不到設(shè)計要求,決定 采取換填的辦法進行處理。鑒于當(dāng)?shù)氐纳暗[石較為豐富,故采用砂礫石進 行換填處治。對于臺背處地基,為避免工后沉降量過大而出現(xiàn)橋頭跳車現(xiàn) 象,同樣對地基采用了天然砂礫換填處理,換填厚度為50cm。施工時,先 將需要處治的軟基路段表土清除,由于然后將砂礫石層分層攤鋪,每層攤 鋪厚度不超過30cm,然后進行碾壓。換填法的處治深度宜控制在0.52m以內(nèi),換填層太薄,效果不顯著:換填層太厚,

50、處治費用太高,且工期較長。強夯法廣泛的應(yīng)用于地基沉降處治工程中。強夯法一般采用100.400kN 的重錘,從640m的高處自由落下,對地基土施加強大的沖擊能,在地基中 形成沖擊波和動應(yīng)力,將地基土壓密、振實,以加固地基土,達到提高強 度、降低壓縮性133】。對地基的強夯處治,一方面是對地基產(chǎn)生壓實和擠密作用;另一方面 是通過強夯對地表下一定深度土層施加動力荷載,達到破壞土體結(jié)構(gòu)強 度、結(jié)構(gòu)性大孔隙的作用。根據(jù)公路試驗段的研究及其它工程應(yīng)用來看, 且路基填土高小于5.0m的情況,采用100t.m夯擊功對地基按8擊滿夯一遍, 然后將表面松散土整平。經(jīng)過強夯處治地基的工后沉降一般小于5.0cm,且可

51、以在3個月內(nèi)完 成,基本不影響路面鋪筑以后的地基穩(wěn)定性。(1強夯處治的作用提高承載能力對于天然地基采用強夯處治后,地基承載能力將會成倍提高。對于粘 土,承載力可提高13倍;對粉質(zhì)砂土,承載力可提高4倍以上;對砂土及 泥灰?guī)r土,承載力可提高2-4倍。南交通大學(xué)工程碩士研究生學(xué)位論文 第19頁減少不均勻沉降通過一系列均勻的夯擊及嚴(yán)格的施工控制,地基土體壓縮性可降低 210倍,大大改善了地基的均勻性。能使施工加荷后的地基不均勻沉降值 控制在規(guī)定限度以內(nèi)。在工程使用上可以忽略不計地基的不均勻沉降。 縮短工期經(jīng)驗表明,經(jīng)強夯一遍,可使512m厚的砂質(zhì)沖擊層產(chǎn)生瞬間沉降 1550cm;再夯遍,又可產(chǎn)生瞬時

52、沉降約為初始沉降的60%。這種強迫沉 降的速度是一般其他方法所不能比擬的。每臺設(shè)備加固地基的效率平均每 天為300600m2(根據(jù)土質(zhì)及處治深度而異。當(dāng)強夯設(shè)備退場時,地基上各 種路基工程和結(jié)構(gòu)工程可立即開始,無須等待,因而較其它方法縮短工 期。(2強夯施工步驟清理并平整施工場地;標(biāo)出第一遍夯點位置,并測量場地高程:起重機就位,使夯錘對準(zhǔn)夯點位置;測量夯前錘頂高程:將夯錘起吊到預(yù)定高度,待夯錘脫鉤自田下落后,放下吊鉤,測量 錘頂高程,若發(fā)現(xiàn)因坑底傾斜而造成夯錘歪斜時,應(yīng)及時將坑底整平; 重復(fù)步驟5,按設(shè)計規(guī)定的夯擊次數(shù)及控制標(biāo)準(zhǔn),完成一個夯點的夯 擊:重復(fù)步驟36,完成第一遍全部夯點的夯擊;用

53、推土機將夯坑修平,并測量場地高程;在規(guī)定的時間間隔后,按上述步驟逐次籠成全部夯擊遍數(shù),最后用 低能量滿夯,將場地表層松土夯實,并測量夯后場地高程。(3強夯施工要求和檢測開夯前應(yīng)檢查夯錘重和落距,以確保單擊夯擊能量符合設(shè)計要求; 在每遍夯擊前,應(yīng)對夯點放線進行復(fù)核,夯完后檢查夯坑位置,發(fā) 現(xiàn)偏差或漏夯應(yīng)及時糾正;按設(shè)計要求檢查每個夯點的夯擊次數(shù)和每擊的夯沉量:一遍夯擊完成后,應(yīng)檢測夯坑深度、夯點間距和處治寬度。檢查強 夯施工記錄,基礎(chǔ)內(nèi)每個夯點的累計夯沉量,不得小于試夯時各夯點平均夯沉量的95%,合格后方可填平:滿夯后,對場地進行平整和壓實,應(yīng)達到規(guī)范要求的各項指標(biāo),并 測量高程,填寫地面標(biāo)高變

54、化;滿夯結(jié)束7d后,在每500-1000m面積內(nèi)任選一處,應(yīng)從夯擊終止時 的夯面起,每隔50100cm取土樣測定土的干密度、力學(xué)及物理等指標(biāo):當(dāng)需要采用靜力觸探等方法測定強夯土內(nèi)承載力時,宜在地基強夯 結(jié)束一個月后進行。根據(jù)試驗和測試結(jié)果,應(yīng)對不合格處進行補夯,或采取其它補救措 施,達到試夯或設(shè)計規(guī)定的指標(biāo)。強夯處理原地基與鋪筑砂礫、灰土墊層相比,減免了使用砂礫、石灰 等建筑材料:對于處治面積大于50001112的情況,處始費用也較低,一般在 20元/m:以下,處治效果也十分顯著。但有時候必須依拒實際情況,從經(jīng)濟 性和處治效果方面相比較后選用處治方法。(4強夯法處治地基注意事項地基的處理范圍應(yīng)

55、大于基礎(chǔ)的平面尺寸,每邊超出基礎(chǔ)外緣的寬度 不宜小于3m。施工前應(yīng)按設(shè)計要求在現(xiàn)場選點進行試夯,在同一場地內(nèi)如土性基 本相同,試夯可在一處進行,若不均勻明顯應(yīng)在不同地段分別進行試夯。 在試夯過程中,應(yīng)測量每個夯點每夯擊一次的下沉量f簡稱夯沉 量。最后兩擊的平均夯沉量不宜大于5cm,或按試夯結(jié)果確定。試夯結(jié)束后,應(yīng)從夯擊終止時的夯面起,每隔50cm取土樣進行室內(nèi) 試驗,測定土的千密度、壓縮系數(shù)等物理及力學(xué)指標(biāo)。試夯結(jié)果不滿足設(shè)計要求時,可調(diào)整夯錘質(zhì)量、落距或其它參數(shù)重 新進行試夯,也可修改設(shè)計方案。近年來,復(fù)合地基理論的研究和應(yīng)用發(fā)展較快,一些新的樁型、施工 設(shè)備和旋工工藝應(yīng)運而生。CFG樁是在

56、碎石樁基礎(chǔ)上發(fā)展而來,主要由碎 石、石屑、粉煤灰、摻適量水泥和水拌和而成的一種具有一定粘結(jié)強度的 樁。碎石是該樁體的粗骨料,石屑是填充碎石孔隙,改善骨料級配的次骨 架材料,粉煤灰具有填充作用和火山灰作用。通過調(diào)整水泥摻量和配合比,樁體強度可達C5C20,一般為C5C10。CFG樁和樁間土一起通過褥墊層(由碎石和石屑組成形成CFG復(fù)合地 基,對于CFG樁處治構(gòu)造物臺背地基而言,為了使沉降變形達到遞減變化 的目的,可以調(diào)節(jié)樁進入地面以下的長度來控制地基的沉降量,即采用漸 變樁實現(xiàn)橋臺與路堤的剛?cè)徇^渡,如圖27所示。CFG樁處治臺背地基主 要有三方面作用:置換作用:擠密作用;褥墊層作用。樁基橋臺柱回

57、填區(qū)圖27CFG樁處治臺背地基示意圖(1置換作用CFG樁不同于碎石樁,它是具有一定粘結(jié)強度的混合料,在荷載作用 下CFG樁的壓縮性明顯比其周圍軟土小,因此基礎(chǔ)傳給復(fù)合地基的附加應(yīng) 力隨地基的變形逐漸集中到樁體上,出現(xiàn)應(yīng)力集中現(xiàn)象,復(fù)合地基的CFG 樁起到了置換的作用。載荷試驗結(jié)果表明,在無墊層情況下,CFG柱單樁復(fù)合地基的樁土應(yīng) 力比為24.3-29.4,四樁復(fù)合地基樁土應(yīng)力比為31.435.2;而碎石樁復(fù)合地 基的樁土應(yīng)力比為2.2-2.4?？梢?CFG樁的樁土應(yīng)力比明顯大于碎石樁復(fù)合地基的樁土應(yīng)力比,亦即其置換作用顯著。(2擠密作用CFG樁采用沉管法施工,由于振動和擠密作月使樁間土得到擠密。試 驗表明,加固后地基土的含水量、孔隙比、壓縮系數(shù)均有所減小,密度、 壓縮模量均有所增加,說明經(jīng)加固后的樁間土已擠密。(3褥墊層作用樁和樁間土由于變形模量相差很大,使得它們的變形差別較大。設(shè)置 由石屑和碎石等松散體材料組成的褥墊層后,使調(diào)整樁上相對變形的問題 從根本上得到解決