十漫高速公路横跨郧县汉江汽孔加筋土桥台

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十漫高速公路横跨郧县汉江汽孔加筋土桥台

山东茂隆新材料科技有限公司 2020-11-18 1314


摘要:为了保证十漫高速公路全线今后的正常使用、安全运行,高速行驶,对沿线的标段所遇到的难题我们均经过专业人员的科学调查和分析,研究出可靠的施工方法,达到高标准,满足设计要求。针对郧县境内的汉江特大桥桥墩软土地基的情况,采用了加筋桥台技术,使桥台与两侧路堤同步下沉,并且可以收敛沉降速率,从而消除了常见的路桥结合处“错台”及“跳车”现象,为道路的安全高速行驶奠定了基础。

关键词:桥墩 软土地基 收敛 沉降速率 加筋桥台 错台 跳车

Abstract:To ensure the full range of future Shiman Highway normal use, safe operation, high speed along the tenders on the problems encountered by professionals .We have to undergo a scientific investigation and analysis of reliable construction method developed to achieve high standards meet the design requirements. The Han River of Yun County for bridge pier soft case, with a reinforced bridge abutment technology to bridge abutment and the embankment on both sides simultaneously sinking and sedimentation rate can be convergence, thus eliminating the common junction of Roads and Bridges "faulting of slab ends "and" bump "phenomenon, as a high-speed road safety basis.

Keywords: bridge pier soft ground foundation convergent sedimentation rate

reinforced Abutment faulting of slab ends bump

1 前言 随着高等级公路建设的迅速发展,我国公路建设取得了突飞猛进成绩,投入营运高等级公路越来越多,但从使用情况上看,桥头跳车现象成为普遍问题,尤其在一些软土地基地方更为严重。有些桥梁刚刚投入使用就出现严重桥头跳车现象,高差达5~8厘米,使桥头接缝,在路面遭到破坏,影响了行车的舒适与安全。因此,在追求施工进度的前提下,我们要采取有效的措施使问题得到最佳的解决,让今后行驶顺畅,无所患之忧。

2 工程概况

十漫高速公路起于十堰市许家棚,经十堰市茅箭、张湾、郧县、郧西四县(区),止于鄂陕交界处的漫川关,全长106.41公里。其中隧道28条,共计13570米,桥梁115座,共计69971.7米。汉江特大桥梁位于郧县境内,柳陂镇汉江某地段,全长901米,单跨达150米。双幅双向,限速80公里/小时。汽孔位于高路堤中部,路面高度约5.95米,加筋桥台挡墙高度为4.55m,汽孔通道净宽10m,通道长度为30m。

4 工程地质条件调查

十漫高速郧县汉江桥段在桥墩施工前,江边一片芦苇田,黏土路堤下软土厚度不一样,地基的强度、变形和稳定性存取很大隐患。为了查理清场地软土的空间分部情况,并为合理选择处治方法提供地质资料,工程采用GY—50型钻机和YQI型触探—十字板试验两用仪,共完成了2个探坑、6个钻孔和24个单桥静力触探孔,配合十字板试验和取样室内试验,查明了场地地质条件,获得了各层的物理、力学指标。结果发现,软土分布在中签右线东侧,由北向南延伸。表层为褐黄色“硬壳层”,各层土的物理力学指标见表1-1。

表1-1

层号

土名

层底深度

(m)

土层厚度

(m)

重度

(kN/m3)

压缩模量

Es(MPa)

褐色粉质粘土

2.9

2.9

18.4

4.6

钢塑土工格栅以高强钢丝(或其他纤维),经特殊处理,与聚乙烯(PE)或聚丙烯(PP),并添加其他助剂,通过挤出使之成为复合型高强抗拉条带,且表面有粗糙压纹,则为高强加筋土工带。由此单带,经纵、横按一定间距编制或夹合排列,采用特殊强化粘接的熔焊技术(超声波焊接技术)焊接其交接点而成型。应用领域: 公路、铁路、桥台、引道、码头、水坝、渣场等的软土地基加固、挡墙和路面抗裂工程等领域。

灰色粘土

6.4

3.5

17.5

3.4

14.4

8

17.2

2.7

25.4

11

18.0

4.6

27.9

2.5

19.8

6.5

19.0

8.4

5 设计计算

5.1加筋土桥台几何参数(图1-1)。

十漫高速公路横跨郧县汉江汽孔加筋土桥台  第1张

加筋体高度:H=5.95m

垫梁后边缘与墙面板距离:bm=50+75+63=163cm

垫梁后加筋体上填土高度: Hˊ=1.28m

桥台高度:H〞=H-Hˊ-0.12=4.55m

5.2 加筋带布置

加筋带的布置一般与面板形式相适应,该工程彩正六边形面板,每块面板设四个拉环,拉环水平间距Sx=0.2598m,垂直间距Sy=0.3m,这也就是拉筋结点的水平和垂直间距。

5.3永久垂直荷载

永久垂直荷载包括栏杆及桥面铺装、空心板梁和垫梁三部分,各部分的重量为:

空心板梁:907kN(作用单侧桥台)

垫梁:203kN

桥面铺装及栏杆:321kN(作用单侧桥台)

上述三项荷载均通过垫梁底面传递到加筋体桥台。垫梁底面尺寸:长×宽=13m×1.25m,将这些荷载转出化为重度γ=15kN/m3的等代荷载的土,则等代土的厚度为:

十漫高速公路横跨郧县汉江汽孔加筋土桥台  第2张

5.4 车辆荷载

该道路工程设计车辆荷载为:汽—20挂100。按照规范方法采用下式计算车辆荷载等代土的厚度:

十漫高速公路横跨郧县汉江汽孔加筋土桥台  第3张

根据《公路加筋土工程设计规范》JTJ015—91第2.3.2条,桥台上荷载的布置长度B取桥台横向全宽。由于在计算永久垂直荷载时只计算单向车行道,所以B取加筋桥台宽度的一半,B=15m;又根据规范内部稳定性分析中,整体式桥台取垫梁宽度,则L0=1.25m。

根据《加规》第2.3.1条有关规定,汽车—20级作用时,按重车的纵向排列和横向分布宽度L0内最多容纳汽—20级重车后轴双轮作用在L0范围内,一辆重车后轴重量为240kN,在荷载分布长度范围内可并排3辆重车,因此总的车辆荷载为3×240=720kN,即十漫高速公路横跨郧县汉江汽孔加筋土桥台  第4张,取等代土的重度为十漫高速公路横跨郧县汉江汽孔加筋土桥台  第5张kN/十漫高速公路横跨郧县汉江汽孔加筋土桥台  第6张,则车辆荷载等代土的高度为:

十漫高速公路横跨郧县汉江汽孔加筋土桥台  第7张

十漫高速公路横跨郧县汉江汽孔加筋土桥台  第8张

5.5 桥台所受的水平荷载

桥台所受的水平荷载主要是汽车制动力,按《通规》第2.3.9条取车辆荷载分布范围内总量的30%,则水平荷载为720×30%=216kN。

5.6 筋带所受拉力计算

根据《公路加筋土工程设计规范》第5.3.3条有关规定,一般情况下整体式桥台筋拉力按下式计算:

十漫高速公路横跨郧县汉江汽孔加筋土桥台  第9张

式中十漫高速公路横跨郧县汉江汽孔加筋土桥台  第10张为垫梁宽度内剩余荷载作用下,深度zi处的垂直应力

(kPa);

十漫高速公路横跨郧县汉江汽孔加筋土桥台  第11张为垫梁重力及其上永久荷载支座反力在地震作用下深度Zi处的地震应力(kPa);

Ki加筋体内深度Zi处土压力系数。

按上式计算不同深度筋带的拉力,见表1-2

筋带拉力(Ti)和筋带长度(L) 表1-2

顶面以下深度Zi

(m)

筋带接力Ti

(kN)

筋带长度L

(m)

0.15

4.7

8.62

0.45

4.6

7.20

0.75

4.5

6.24

1.05

4.5

5.55

1.35

4.3

5.03

1.65

4..2

4.63

1.95

4.1

4.30

2.25

4.1

4.04

2.55

4.0

3.82

2.85

4.0

3.64

3.15

3.9

3.48

3.45

3.9

3.36

3.75

3.9

3.26

4.05

3.9

3.17

4.35

3.9

3.09

5.7 筋带长度计算

根据《公路加筋土工程设计规范》第5.3.5条规定,整体式桥台筋带的锚固长度按下式计算:

十漫高速公路横跨郧县汉江汽孔加筋土桥台  第12张

按照荷载组合I设计,筋带 抗拔安全系数Kf取2.0,筋带与填料的似摩擦系数十漫高速公路横跨郧县汉江汽孔加筋土桥台  第13张取2.0,垫梁宽度内剩余荷载在稳定区的分布长度十漫高速公路横跨郧县汉江汽孔加筋土桥台  第14张取0.5Zi筋带宽度bi为19mm,加筋体上填土高度为十漫高速公路横跨郧县汉江汽孔加筋土桥台  第15张=1.28m,则上式简化为:

十漫高速公路横跨郧县汉江汽孔加筋土桥台  第16张

按上式计算的筋带长度见表1-2。

6 施工技术

6.1 基础施工

基础开挖时,基槽平面尺寸一般大于基础外缘0.3m。在地基上浇筑或放置预制基础,基础一定要做得平整,使面板能够直立。须严格控制基础顶面标高,基础砌筑时,应按设计要求预留沉降缝。

6.2 面板安装

6.2.1 第一层面板安装

1)放线。第一层面板安装是控制全墙基线是否符合设计关键,用经纬仪和水平仪测量。

2)允许偏移量。安装时用低强度砂浆砌筑调平,同层相邻面板水平误差不大于10mm,轴线偏差每20m不大于10mm,这样可以保证墙面水平缝得到一致的基本要求。

3)面板安装可用机械吊装就位,安装时单块面板倾斜度一般可内倾1/100-1/200,作为填料压实时板外倾的预留度。

6.2.1 以后各层面板安装

1)沿面板纵向每5m,间距设标桩,每层安装时用垂球挂线,再用经纬仪核对。每三层面板安装完毕均应测量标高和轴线,其允许偏差与第一层相同。

2)为防止相邻面板错位,第一层用斜撑固定,以后各层用夹木螺栓固定。

6.3铺设筋带

1)钢带与面板拉环的连接和钢带的接长,可用插销连结、焊接或螺栓连结。

2)钢筋混凝土带与面板拉环的连接以及每节钢筋混凝土带之间的连接,可采用焊接、扣环或螺栓连接。

3)聚丙烯土工带与面板的连接,一般可将土工带的一端从面板预埋拉环或预留孔中穿过,折回与另一端对齐。

4)在拐角处和曲线部位,各类筋带的方向都应与墙面垂直,当设有强筋时,加强筋可与面板斜交。

6.4 填料的采集、摊铺和压实

6.4.1 填料的采集

填料采集后,应按交通部现行《公路土工试验规程》的要求作标准击实试验,加筋土填料可用人工采集或机械采集,采集时应清除表面植土、草皮及杂土。

6.4.2 填料的摊铺和压实

1)加筋土填料应根据筋带竖向间距进行分层摊铺。

2)可用人工或机械摊铺,摊铺百度应均匀一致,表面平整。

3)碾压前应进行现场压实试验,确定填料分层摊铺厚度和碾压遍数。

4)填料严格分层碾压。先从筋带中部开始,逐步碾压至筋带尾部。

6.5防水和排水

1)加筋土工程施工现场应先完成场地排水,以保证正常施工。

2)当加筋土工程中的反滤层、透水层、隔水层等防水设施,应按设计要求与加筋体施工同步进行。

3)当加筋土工程区域内出层层间水、裂隙水、涌泉等时,应先修筑排水构造物再作加筋土工程。

7 效果检验

十漫高速公路于竣工通车。通车后一段时间,高堤普遍产生一定量的工后沉降,汉江特大桥由于采用加筋桥台技术,桥台与两侧路堤接坡同步下沉,从而消除了常见的路桥结合处差异沉降及“跳车”现象,图1-2 为竣工通车后 实测的沉降量,可以看出桥台与接坡路堤的沉降是连续的。

十漫高速公路横跨郧县汉江汽孔加筋土桥台  第17张

8 经济效益

对于汽孔等下穿通道,传统的设计方法采用钢筋混凝土重力桥台,地基一般采用桩基加固,与常规设计方法相比,加筋体结构的工程数量大为减少:

取消了桩结构工程以及相应的工程项目;

桥台钢筋混凝土量子减少70%以上;

桥台的圬量也有较大的减少。

加筋体结构增加的工程量主要是:

加筋挡墙工程;

地枕梁及下部石灰土的加固。

按照“86”定额,工程直接费加筋桥台汽孔约8—9万元,而有桩桥台孔道为17—18万元,即每座无桩加筋汽孔可节省工程费50%,计费率后每座汽孔可节约工程费20万元。

9 结束语

加筋土技术已经在国际上越来越广泛的补应用到工程当中。其中加筋挡墙通常运用于软土地基上。加筋土挡墙系由各构件相互拼装而成,具有柔性结构性能,可承受较大的地基变形,且它具有的柔性性能能很好的吸收地震能量,因而具有良好的抗震性能。十漫高速公路郧县境内汉江特大桥,正是通过严密的分析和论证,最终采用加筋土挡强技术。从而避免了“错台”,“跳车”现象,还大大减小了车辆震动对桥台的损害。从竣工到现在,汉江特大特通行正常,从而也证明了加筋挡墙技术运用的成功。

参 考 文 献

[1] JTJ015-91.《公路加筋工程设计规范》[S]

[2] GB50021-2001.《岩土工程勘察规范》[S]

[3]JTJ240-97.《公路工程地质勘察规范》[S]

[4] GB50009-2001.《公路加筋土施工技术规范》[S]

[5] GB50007-2002.《特殊地基;处理及其应用》[S]

[6] 上海市政工程研究院,“减少路桥结合处工后沉降研究”,1995.6

[7] 欧阳仲春.《现代土工加筋技术》;北京人民交通出版社,1991


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