公路加筋土橋臺(tái)設(shè)計(jì)與施工技術(shù)規(guī)程編制說明

PAGE7PAGE3《公路加筋土橋臺(tái)設(shè)計(jì)與施工技術(shù)規(guī)程》編制說明工作簡(jiǎn)況1.任務(wù)來源2024年12月30日，由華東交通大學(xué)；武漢大學(xué)；江西省交通投資集團(tuán)有限責(zé)任公司遂川至大余高速公路項(xiàng)目建設(shè)辦公室；中交中南工程局有限公司；葛洲壩集團(tuán)交通投資有限公司；江西省交通設(shè)計(jì)研究院有限公司；中鐵十一局集團(tuán)有限公司；葛洲壩湖北襄荊高速公路有限公司；南昌聚博工程材料有限公司申請(qǐng)地方標(biāo)準(zhǔn)的立項(xiàng)，根據(jù)江西省市場(chǎng)監(jiān)督管理局下達(dá)的2024年度第十一批江西省地方標(biāo)準(zhǔn)制修訂項(xiàng)目計(jì)劃，批準(zhǔn)《公路加筋土橋臺(tái)設(shè)計(jì)與施工技術(shù)規(guī)程》地方標(biāo)準(zhǔn)的制定。2.起草單位起草單位：華東交通大學(xué)、武漢大學(xué)、江西省交通投資集團(tuán)有限責(zé)任公司遂川至大余高速公路項(xiàng)目建設(shè)辦公室、中交中南工程局有限公司、葛洲壩集團(tuán)交通投資有限公司、江西省交通設(shè)計(jì)研究院有限公司、中鐵十一局集團(tuán)有限公司、葛洲壩湖北襄荊高速公路有限公司、南昌聚博工程材料有限公司3.主要起草人(以表格形式將內(nèi)容明確)姓名性別職務(wù)/職稱工作單位任務(wù)分工制定（修訂）標(biāo)準(zhǔn)的必要性和意義《關(guān)于推進(jìn)交通強(qiáng)省建設(shè)的意見》（贛發(fā)[2020]26號(hào)）指出，到2035年，我省要建設(shè)“十縱十橫”高速公路網(wǎng)、“十縱十一橫”普通國(guó)省干線公路網(wǎng)。同時(shí)，著力打造一批能夠在全國(guó)領(lǐng)先、具有標(biāo)志性和引領(lǐng)性的重大工程項(xiàng)目。到2035年，全省普通國(guó)省道基本達(dá)到二級(jí)公路及以上?；緦?shí)現(xiàn)縣道三級(jí)及以上、建制村通雙車道公路全覆蓋。在公路工程的項(xiàng)目建設(shè)中，橋梁是關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，其建設(shè)和運(yùn)營(yíng)難度和成本直接影響成本、項(xiàng)目工期，因此橋梁設(shè)計(jì)和建設(shè)工作是保障工程順利完成的關(guān)鍵。在公路橋梁建設(shè)中，橋臺(tái)通常采用樁基礎(chǔ)支承，稱作樁承式橋臺(tái)，而與相鄰的路堤通常采用填方技術(shù)修筑。因此，橋梁與路基過渡段存在較大的剛度差異，容易導(dǎo)致不均勻沉降，造成“橋頭跳車”問題，既影響車輛行駛舒適度，對(duì)行車安全造成一定的威脅，又增加后續(xù)維護(hù)成本。近年來，基于土工合成材料加筋土擋墻發(fā)展出了一項(xiàng)新工程技術(shù)：土工合成材料加筋土橋臺(tái)。該技術(shù)使用加筋土橋臺(tái)直接支承橋梁上部結(jié)構(gòu)，加筋土引道與梁板端部無縫對(duì)接，組成變形協(xié)調(diào)的路、橋一體化結(jié)構(gòu)。加筋土橋臺(tái)由緊密豎向間距布置(≤0.3m)的筋材和高壓實(shí)度(≥95%)的填土所形成的加筋土復(fù)合體構(gòu)成。目前，加筋土橋臺(tái)技術(shù)在國(guó)外的應(yīng)用正在迅速發(fā)展，相關(guān)工程實(shí)例表明加筋土橋臺(tái)工后的墻面位移和橋頭沉降均較小，具有良好的服役性能，而且現(xiàn)場(chǎng)足尺模型和室內(nèi)模型加載試驗(yàn)結(jié)果均表明加筋土橋臺(tái)具有較高的承載能力。我省中小跨徑橋梁的“橋頭跳車”問題較為嚴(yán)重。土工合成材料加筋土橋臺(tái)具有良好的變形協(xié)調(diào)性，橋梁與路堤間的差異沉降較小，能有效解決目前普遍存在的“橋頭跳車”問題，具有顯著的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，應(yīng)用前景廣闊。同時(shí)，加筋土橋臺(tái)還兼具有加筋土結(jié)構(gòu)施工便捷、造價(jià)低廉、性能優(yōu)越以及綠色環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，具有重要的工程價(jià)值以及良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。盡管國(guó)內(nèi)外工程實(shí)例表明加筋土橋臺(tái)具有出色的服役性能，但這項(xiàng)新技術(shù)在我國(guó)的工程應(yīng)用還處于起步階段，尚無系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和施工方法，缺少對(duì)實(shí)際工程的有效指導(dǎo)。本標(biāo)準(zhǔn)擬針對(duì)加筋土橋臺(tái)技術(shù)制定設(shè)計(jì)和施工標(biāo)準(zhǔn)，為該項(xiàng)新技術(shù)在我省的應(yīng)用和推廣奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。加筋土橋臺(tái)技術(shù)在我省交通工程建設(shè)中的應(yīng)用和推廣可節(jié)約工程項(xiàng)目投資，降低公路運(yùn)營(yíng)期維護(hù)成本，并將大幅改善我省公路行駛舒適度。同時(shí)，加筋土橋臺(tái)技術(shù)應(yīng)用土工合成材料，可以減小資源消耗，對(duì)生態(tài)環(huán)境友好，符合我省的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。本技術(shù)規(guī)程的制定能有效指導(dǎo)加筋土橋臺(tái)的設(shè)計(jì)和施工，有助于提升我省公路建設(shè)水平，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和環(huán)境效益的同步提升，促進(jìn)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展，對(duì)于改善民生、提高公共服務(wù)能力和水平都具有重要意義。三、主要起草過程為了確?！豆芳咏钔翗蚺_(tái)設(shè)計(jì)與施工技術(shù)規(guī)程》的科學(xué)性、合理性和適用性，編制組組織開展了系統(tǒng)性的起草工作。編制組結(jié)合國(guó)內(nèi)外加筋土橋臺(tái)的工程實(shí)例和相關(guān)研究成果，廣泛收集了國(guó)內(nèi)外關(guān)于加筋土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、施工和監(jiān)測(cè)的技術(shù)規(guī)范、工程案例以及技術(shù)報(bào)告，全面了解加筋土橋臺(tái)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀、主要問題及應(yīng)用前景。同時(shí)，通過調(diào)研江西省的橋梁和路基工程實(shí)際情況，總結(jié)了“橋頭跳車”問題的成因及影響因素，明確了編制本規(guī)程的技術(shù)方向和重點(diǎn)。在編制過程中，編制組依托相關(guān)科研項(xiàng)目和工程實(shí)踐，開展了加筋土橋臺(tái)的模型試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，對(duì)其力學(xué)性能、變形特性以及與傳統(tǒng)樁承式橋臺(tái)的性能差異進(jìn)行了深入研究。同時(shí)，基于現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和數(shù)值模擬分析，驗(yàn)證了加筋土橋臺(tái)的設(shè)計(jì)方法及施工技術(shù)的可靠性，為標(biāo)準(zhǔn)的參數(shù)確定和條款編制提供了理論支撐和試驗(yàn)依據(jù)。根據(jù)收集的資料和試驗(yàn)研究成果，結(jié)合現(xiàn)有的國(guó)家和行業(yè)相關(guān)規(guī)范，編制組起草了規(guī)程初稿。在初稿中，重點(diǎn)針對(duì)材料選擇、設(shè)計(jì)計(jì)算方法、施工技術(shù)要求以及檢測(cè)評(píng)估方法等內(nèi)容進(jìn)行了系統(tǒng)梳理和編寫。初稿完成后，編制組組織多輪專家論證會(huì)，邀請(qǐng)國(guó)內(nèi)加筋土結(jié)構(gòu)領(lǐng)域的專家學(xué)者以及江西省交通建設(shè)、設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)理等相關(guān)單位的工程技術(shù)人員，對(duì)規(guī)程內(nèi)容進(jìn)行討論和完善。綜合各方意見，編制組對(duì)規(guī)程內(nèi)容進(jìn)行多次修訂和完善，形成征求意見稿。制定（修訂）標(biāo)準(zhǔn)的原則和依據(jù)，與現(xiàn)行法律、法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)系本標(biāo)準(zhǔn)主要針對(duì)材料選擇、設(shè)計(jì)計(jì)算方法、施工程序及細(xì)節(jié)等方面，通過提煉國(guó)內(nèi)現(xiàn)有方法，同時(shí)結(jié)合加筋土橋臺(tái)的特點(diǎn)，從材料選擇要求、內(nèi)外部穩(wěn)定性分析等方面做出科學(xué)、合理、適用的規(guī)定，使之滿足江西省公路加筋土橋臺(tái)設(shè)計(jì)和施工工作需要，編制江西省《公路加筋土橋臺(tái)設(shè)計(jì)和施工技術(shù)規(guī)程》。本標(biāo)準(zhǔn)的編制經(jīng)過廣泛調(diào)查研究、收集和分析資料，認(rèn)真總結(jié)國(guó)內(nèi)加筋土結(jié)構(gòu)的相關(guān)規(guī)范，按照GB/T1.1-2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》給出的規(guī)則編寫和表述本標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容。編制中遵循以下原則：科學(xué)性原則、適用性原則、規(guī)范性和指導(dǎo)性原則、經(jīng)濟(jì)性原則。規(guī)范性引用文件包括：GB/T50290-2014土工合成材料應(yīng)用技術(shù)規(guī)范JTG/TD32-2012公路土工合成材料應(yīng)用技術(shù)規(guī)范TB10118-2006鐵路路基土工合成材料應(yīng)用技術(shù)規(guī)范JTG/E50-2006公路工程土工合成材料試驗(yàn)規(guī)程JTG/D30-2015公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范TB10001-2016鐵路路基設(shè)計(jì)規(guī)范TB10002-2017鐵路橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范TB10025-2019鐵路路基支擋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范TB10093-2017鐵路橋涵地基和基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范JTG3430-2020公路土工試驗(yàn)規(guī)程五、主要條款的說明本規(guī)程中涉及的關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)（如筋材的強(qiáng)度要求、加筋土橋臺(tái)變形限值等）和參數(shù)，主要基于國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有的加筋土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范、實(shí)際工程的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，以及模型試驗(yàn)結(jié)果。在確定參數(shù)時(shí)，編制組綜合考慮了江西省工程地質(zhì)條件、施工水平以及典型工程案例的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，確保指標(biāo)既具有科學(xué)性又符合工程實(shí)際。本規(guī)程在設(shè)計(jì)計(jì)算部分，對(duì)加筋土橋臺(tái)的內(nèi)外部穩(wěn)定性進(jìn)行了系統(tǒng)規(guī)定。設(shè)計(jì)中重點(diǎn)包括筋材抗拉強(qiáng)度的計(jì)算、抗滑移穩(wěn)定性分析、筋材拉力計(jì)算等。設(shè)計(jì)方法的依據(jù)主要包括室內(nèi)模型試驗(yàn)、足尺試驗(yàn)以及國(guó)內(nèi)相關(guān)研究成果。針對(duì)外部穩(wěn)定性分析，結(jié)合江西省地質(zhì)條件，對(duì)地基承載力和沉降控制提出了具體要求。關(guān)于內(nèi)外部穩(wěn)定性計(jì)算中涉及的應(yīng)力分布的論據(jù)基于項(xiàng)目組在晉城市陵川縣太行一號(hào)風(fēng)景道K43+175處修建的國(guó)內(nèi)第一座加筋土橋臺(tái)示范工程。該座通道橋位于太行一號(hào)國(guó)家風(fēng)景道陵川段（上上河-橫水）公路K43+175處，上部結(jié)構(gòu)采用1×8m裝配式混凝土簡(jiǎn)支空心板，下部結(jié)構(gòu)橋臺(tái)為加筋土橋臺(tái)。下部為加筋土橋臺(tái)，全長(zhǎng)15.5m。該通道橋是寺掌一號(hào)、二號(hào)隧道之間的控制性工程。修建場(chǎng)地原為沖溝，修建隧道時(shí)為施工方便，對(duì)該沖溝進(jìn)行了回填作業(yè)。隧道完工后，考慮到加筋土橋臺(tái)優(yōu)良的服役性能，采用整體式現(xiàn)澆墻面的加筋土橋臺(tái)連接兩個(gè)隧道。在施工過程中監(jiān)測(cè)的豎向土壓力如圖5-1所示。圖中為填筑完成、現(xiàn)澆剛性墻面和吊梁作業(yè)三個(gè)關(guān)鍵階段的豎向土壓力在不同截面的分布，同時(shí)由計(jì)算得到的自重應(yīng)力作為比較也繪制于圖中。圖5-1a為墻面背部豎向土壓力沿高度分布。在h=2.9m高度處，原本布置的土壓力盒損壞了一個(gè)。加筋土橋臺(tái)填筑完成后，實(shí)測(cè)豎向土壓力與計(jì)算值較為接近。然而，在剛性墻面澆筑后，墻面背部的豎向土壓力明顯減小。這主要是因?yàn)榛炷翝{液穿過L形鋼筋架和三維植被網(wǎng)，滲入了加筋土復(fù)合體，將加筋土膠結(jié)在一起，從而改變了豎向土壓力分布。吊梁作業(yè)對(duì)該截面的豎向土壓力影響較小，僅輕微增大。臺(tái)座下的豎向土壓力在不同施工階段的分布如圖5-1b所示。橋臺(tái)填筑完成后與剛性墻面澆筑后的豎向土壓力分布較為相似，在橋臺(tái)下部均大于自重應(yīng)力，并且由于該截面遠(yuǎn)離墻面，混凝土漿液無法滲透到此處，因而，剛性墻面的澆筑并未影響豎向土壓力的分布。但是，吊梁作業(yè)對(duì)其影響較大，尤其是對(duì)于橋臺(tái)上部的豎向土壓力分布影響最為明顯。在h=3.5m高度，由于吊梁作業(yè)，豎向土壓力從12kPa增加至69kPa。引道下豎向土壓力的分布如圖5-1c所示。在該截面，豎向土壓力在不同施工階段內(nèi)的分布均較為相似，且與自重應(yīng)力較為接近。因而，吊梁作業(yè)對(duì)引道下豎向土壓力的分布幾乎沒有影響。a.墻面背部b.臺(tái)座下c.復(fù)合引道下圖5-1加筋土橋臺(tái)的豎向土壓力沿高度分布吊梁作業(yè)在加筋土橋臺(tái)中引起的豎向土壓力增量如圖5-2所示，根據(jù)FHWA方法（2018）和AASHTO方法（2020）進(jìn)行計(jì)算所得的結(jié)果也繪制于圖中。FHWA方法（2018）采用了基于彈性理論的Boussinesq解，而AASHTO方法（2020）假設(shè)了2：1的應(yīng)力分布方式。圖5-2a中為墻面背部的豎向土壓力分布，可以看到實(shí)測(cè)豎向土壓力增量沿高度均勻分布，約為2kPa。該位置的豎向土壓力增量相對(duì)較小，這主要是由于混凝土漿液使土體膠結(jié)在一起，引起的土壓力的改變。不論FHWA方法（2018）還是AASHTO方法（2020），其計(jì)算結(jié)果都遠(yuǎn)大于實(shí)測(cè)值。FHWA方法得到的計(jì)算值，從下到上，先逐漸增加，直至18.1kPa（h=3.0m），而后一直減小，而AASHTO方法（2020）從底部的17.6kPa一直增加至頂部的58kPa。a.墻面背部b.臺(tái)座下圖5-2吊梁作業(yè)引起的豎向土壓力增量臺(tái)座下的豎向土壓力增量如圖5-3b所示。從h=0.8m到h=3.4m，實(shí)測(cè)值從4kPa增加至57kPa。頂部實(shí)測(cè)值與由于吊梁作業(yè)增加的58kPa附加應(yīng)力較為吻合。AASHTO方法計(jì)算結(jié)果與圖5-3a中相同，這是因?yàn)?：1應(yīng)力分布方式并未考慮計(jì)算位置與墻面的水平距離。相較而言，F(xiàn)HWA方法能夠較為合理的考慮水平距離對(duì)計(jì)算結(jié)果的影響，并且能夠較為客觀的反映豎向土壓力增量隨高度增加而增加的特性?？拷鼧蚺_(tái)頂部時(shí)，F(xiàn)HWA方法的計(jì)算結(jié)果略大于AASHTO方法的結(jié)果，而在較低處，則小于其結(jié)果。因而，相較于AASHTO方法，在本文所述結(jié)構(gòu)中，當(dāng)上部附加應(yīng)力為58kPa時(shí)，F(xiàn)HWA方法與實(shí)測(cè)結(jié)果吻合程度更高。FHWA方法所采用的基于彈性理論的Boussinesq解更加適用。314kN和628kN卡車荷載下，在加筋土橋臺(tái)中引起的豎向土壓力增量如圖5-4所示，兩個(gè)荷載對(duì)應(yīng)的附加應(yīng)力分別為20kPa和40kPa。實(shí)測(cè)豎向土壓力增量隨高度的增加而增大，尤其是對(duì)較大的附加應(yīng)力而言。314kN和628kN荷載在加筋土橋臺(tái)中引起的最大豎向土壓力增量分別為17kPa和50kPa。在橋臺(tái)下部，使用AASHTO方法所得到的計(jì)算結(jié)果比使用FHWA方法得到的計(jì)算結(jié)果更大，且隨著荷載的增大，兩種方法計(jì)算結(jié)果的差異也在增大。FHWA方法能夠較為合理的反映實(shí)測(cè)豎向土壓力增量，而AASHTO方法過大的估計(jì)了土壓力增量，對(duì)于下2/3部分尤甚。圖5-4加載試驗(yàn)中的豎向土壓力增量加筋土橋臺(tái)施工過程包含加筋土地基建造、條形基礎(chǔ)澆筑、加筋土橋臺(tái)填筑和吊梁作業(yè)四個(gè)部分。地基沉降隨時(shí)間的變化如圖5-5所示，圖中A、B兩點(diǎn)分別為單點(diǎn)位移計(jì)布設(shè)位置，其中，A點(diǎn)位于臺(tái)座中心點(diǎn)下方，B點(diǎn)位于加筋土復(fù)合引道下方。圖5-5a中，A、B兩點(diǎn)的沉降趨勢(shì)相似。吊梁作業(yè)完成后，A、B兩點(diǎn)的沉降分別為49.5mm和36.0mm。A點(diǎn)由于加筋土地基、條形基礎(chǔ)和加筋土橋臺(tái)施工引起的沉降分別占到了總沉降的91.0%、3.6%和5.4%。對(duì)于B點(diǎn)，這三個(gè)階段引起的沉降分別占其總沉降的88.8%、5.0%和6.2%。絕大部分沉降發(fā)生在加筋土地基建造過程中，而由于吊梁作業(yè)引起的地基沉降幾乎可以忽略不計(jì)。這主要是因?yàn)樵诓煌┕るA段，地基受到的豎向土壓力不同。加筋土地基填筑時(shí)，壓路機(jī)施工面距離地基較近，且壓路機(jī)在碾壓過程中開啟了振動(dòng)碾壓，向填料施加48t的荷載。較大的荷載和較近的距離共同導(dǎo)致了在這一階段的沉降較大。完成加筋土地基后，后續(xù)施工過程中，壓路機(jī)不再開啟振動(dòng)碾壓，僅向填料施加約24t的荷載。因而，在后續(xù)階段中，地基沉降的發(fā)展速度明顯減小。圖5-5b中，加筋土地基和條形基礎(chǔ)施工過程中引起的沉降被排除，僅對(duì)比A、B兩點(diǎn)在加筋土橋臺(tái)填筑和吊梁作業(yè)中引起的沉降。可以看到，A點(diǎn)沉降略大于B點(diǎn)，且兩者差值隨著施工過程的推進(jìn)而逐漸增大。加筋土橋臺(tái)施工完成后，至吊梁作業(yè)完成之間，主要進(jìn)行了剛性墻面的澆筑，在這一階段，兩點(diǎn)的沉降依然在發(fā)展，但發(fā)展速度接近。a.施工期累計(jì)沉降b.橋臺(tái)填筑引起的沉降圖5-5地基沉降筋材應(yīng)變隨施工階段的變化如圖5-6所示。施工完畢時(shí)，筋材應(yīng)變要大于吊梁作業(yè)前后。應(yīng)該是由于施過程中，由于機(jī)械碾壓產(chǎn)生過大附加荷載，筋材產(chǎn)生較大應(yīng)變，靜置一段時(shí)間后，筋材應(yīng)變逐漸減小。吊梁作業(yè)并未引起較大的筋材應(yīng)變?cè)隽?。可以看出，加筋土橋臺(tái)潛在破壞面基本符合雙線性破壞面，潛在破壞面的轉(zhuǎn)折點(diǎn)發(fā)生在橋臺(tái)高度的一半左右。另外，由于梁板等上部結(jié)構(gòu)荷載較小，而所選用的筋材強(qiáng)度較高，2%應(yīng)變所對(duì)應(yīng)拉力為40.4kN/m。在較小的荷載下，高強(qiáng)度筋材只會(huì)出現(xiàn)較小的變形，該工程中筋材應(yīng)變均小于0.4%。圖5-6筋材應(yīng)變?cè)谑┕ぜ夹g(shù)部分，規(guī)程明確了加筋材料的鋪設(shè)順序、填料的選擇與分層壓實(shí)要求、墻面包裹與固定方法等細(xì)節(jié)。同時(shí)，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工案例，總結(jié)了施工中容易出現(xiàn)的問題及相應(yīng)的預(yù)防措施。規(guī)程對(duì)施工過程中筋材的鋪設(shè)間距、搭接長(zhǎng)度、填土壓實(shí)度（≥95%）等關(guān)鍵參數(shù)作出了明確規(guī)定，以確保結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能和施工質(zhì)量。為保