桥头跳车问题是高等级公路建设中的一大难题,其主要原因是因路基沉降与桥涵结构物不一致造成错台,当行车到该位置时易产生颠簸,影响行车舒适性及安全。目前尚没有有效的根治方法,只能从其形成原因采取预防为主的措施,尽量减少它的发生。采取有效措施保证桥涵结构物与路基之间的良好衔接,避免或减小差异沉降是解决桥头跳车的关键,目前控制差异沉降的技术主要有:(1)利用各种轻质填料减轻新填路基的自重,减小新增地基附加应力(2)采用诸如堆载预压法排水固结法强夯法以及各种桩基处理技术提高软土地基的承载力(3)通过提高新填土的压实标准铺设土工合成材料等方法提高路基的强度和整体性。寻求一种新的有效工艺,对以后高等级公路桥头软基的处理具有重要意义。
1常规处理方式
当前,常用的桥头软基处理方式有真空联合堆载预压法、预应力管桩法以及水泥搅拌桩法等①真空联合堆载预压法造价比较低,但是施工过程中会存在明显的沉降,对路基有一定的要求,要求路径边缘20m范围内不能有建筑物存在,以免导致路基的沉降影响建筑物的安全性。这一种方式处理桥头早期沉降量比较低,但是后期会存在明显的沉降;②预应力管桩法主要是在软基当中插打高强度的预应力管桩,从而实现降低沉降的目的。真空联合堆载预压法和水泥搅拌桩法因为施工工艺的影响,很难实现深软基的处理,但是预应力管桩法能处理深度几十米的沉降,不过其造价较高,在实际设计过程中还会无法穿透软基;③水泥搅拌桩法借助将水泥与原位软基实行搅拌混合构成复合地基,实现优化地基,降低沉降的目标,但是干法、湿法施工的施工难度比较高,并且处理的深度比较浅,普遍只能处理10m左右。
2.1 泡沫混凝土的特性泡沫混凝土具备压缩性能较低、流动性较强、自身重量较轻以及施工便利性较高等特点,能够显著优化桥头跳车等问题,尤其是在高速公路上,可以让行车更加舒适、安全,①泡沫混凝土普遍容重量为6kN/m',不到常规道路填料的三分之一,能够有效地控制地基的附加应力,从而控制地基的沉降;②泡沫混凝土的压缩模量比较大,抵抗变形的效果比较高,因为填料自身具备非常显著的抗压缩性能,所以填料的压缩变形情况并不明显;③泡沫混凝土的施工面积比较小,施工不需要任何的碾压和振捣,自身所具备的密实性比较高,对地基无明显的影响,泡沫混凝土的施工不会导致周边地基沉降;④泡沫混凝土浇筑之后便能够快速固化自立,对挡土结构物没有明显的推挤影响,能够直接垂直填充。
2.2泡沫混凝土(泡沫轻质土)作用原理常规桥头路基填料的容重量比较大,普遍为(20±2)KN/m3,路基填筑在桥头软基当中时,会呈现线性分布,作用在软基顶面上的自重应力便会成为填料容重和填土高度的乘积,进而对软基顶面提供一个附加的应力,通过该应力对软基实行更深层次的扩散,促使软基压缩变形。不同压缩模量的软基所形成的压缩变形量也不相同,压缩模量越低,其形成的压缩变形就会越大。对于软土地基而言,其压缩模量就会越低,从而形成的压缩变形就会越明显,路基整体沉降越大,进而引发桥头跳车。
2.3 泡沫混凝土在桥头路基中的应用
压缩沉降主要来源于施工条件、填充材料以及台前台背的防护排水工程的实际情况。为了降低台背施工后的沉降情况,普遍会使用多孔隙的渗透性填充材料,但是因为桥台周边较为狭窄,在施工过程中,压实机不能紧靠台背,填充颗粒间隙无法完全消除,导致填充质量较弱,无法达到预定的质量标准和要求。在公路自重以及车辆的垂直和振动负荷的影响下,填充材料便会不可避免的形成压缩沉降,从而引发跳车。按照相关研究结果显示,在路提压实程度在95%以上时,每一米填土高度在施工完成之后的沉降就会增加10mm。泡沫混凝土自身重量较轻,在软基当中的附加应力非常小,由分层综合法能够得知,软基沉降的系数非常小。与此同时,泡沫混凝土压缩模量比较大,抗压缩变形能力非常强,自身的压缩变形系数就会非常低,所以在桥头的应用中能够显著降低桥头跳车的情况。除此之外,在地基当中打下小木桩能够优化软土地基,在铺设范围内构成复合地基,从而提升软基的压缩模量,控制地基的变形状况。使用泡沫混凝土作为路基填充材料,其因为填充料的容量低,在下卧层未加固位置所受到的附加应力就会比较低,能够显著控制软基处理深度不足这一难题,从而控制下卧软基沉降这一目标。
结语
泡沫商品混凝土作为一种新型的绿色建筑材料,采用泡沫商品混凝土能显著地改善桥头软基处理效果,有效地避免桥头跳车的发生,不仅能很好地解决路基沉降与桥涵结构物的不均匀沉降难题,还能大幅度降低填土荷载,减少软基的附加应力,从而达到抑制沉降和侧移,提高路基稳定性的效果,而且能够减少桥台的土压力及桥台桩基所承受的弯矩,抑制桥台及桩基侧移,延长桥台结构物的使用寿命,该施工技术为桥头软基地段的地基处理提供了一种新的技术手段。
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