談機(jī)械穩(wěn)定土橋臺(tái)施工工藝

孟祥竹 王 亮

(1.遼寧省交通高等?？茖W(xué)校，遼寧 沈陽(yáng) 110122； 2.遼寧省交通工程質(zhì)量與安全監(jiān)督局，遼寧 沈陽(yáng) 110005)

·橋梁·隧道·

談機(jī)械穩(wěn)定土橋臺(tái)施工工藝

孟祥竹1王 亮2

(1.遼寧省交通高等?？茖W(xué)校，遼寧 沈陽(yáng) 110122； 2.遼寧省交通工程質(zhì)量與安全監(jiān)督局，遼寧 沈陽(yáng) 110005)

對(duì)機(jī)械穩(wěn)定土橋臺(tái)進(jìn)行了簡(jiǎn)單介紹，通過(guò)遼寧某內(nèi)置式加筋土橋臺(tái)的計(jì)算及施工案例，探討了機(jī)械穩(wěn)定土橋臺(tái)施工工藝及注意事項(xiàng)，為今后同類型結(jié)構(gòu)施工提供參考。

加筋土，位移，橋臺(tái)，機(jī)械穩(wěn)定土

0 引言

機(jī)械穩(wěn)定土橋臺(tái)又叫加筋土橋臺(tái)，英文名稱為MSE Abutments[1]，在中國(guó)通常稱為MSE橋臺(tái)。MSE是力學(xué)穩(wěn)定土(Mechanically Stabilized Earth)的英文縮寫，是加筋土(Reinforced Earth)的通用名稱。

國(guó)內(nèi)加筋土應(yīng)用在邊坡防護(hù)、高填方路基擋土墻等工程較多，針對(duì)內(nèi)置式加筋土橋臺(tái)這種三面直立支擋的加筋土結(jié)構(gòu)應(yīng)用較少，施工經(jīng)驗(yàn)也相對(duì)缺乏。目前國(guó)內(nèi)針對(duì)加筋土橋臺(tái)研究較少，本文借助以往的有限元數(shù)值模擬[4]計(jì)算并結(jié)合工程施工監(jiān)測(cè)總結(jié)，來(lái)對(duì)加筋土橋臺(tái)施工工藝及注意事項(xiàng)進(jìn)行探討。

1 依托項(xiàng)目情況

新開(kāi)工建設(shè)的某跨鐵路橋梁，橋臺(tái)結(jié)構(gòu)在傳統(tǒng)的雙側(cè)對(duì)稱加筋的基礎(chǔ)上，在橋臺(tái)前墻與兩側(cè)墻的轉(zhuǎn)角處也按照扇形布設(shè)了一定數(shù)量的筋帶。橋墩暗埋在橋臺(tái)里面，墩身用塑料膜進(jìn)行包裹。筋帶采用CAT鋼塑復(fù)合拉筋帶，選擇砂性土為填料。面板規(guī)格：100 cm(寬)×50 cm(高)×25 cm(肋厚)，混凝土強(qiáng)度等級(jí)C25，預(yù)制拼裝。

2 加筋土橋臺(tái)施工

2.1 面板基礎(chǔ)施工

面板基礎(chǔ)為現(xiàn)澆混凝土條形基礎(chǔ)。采取分段開(kāi)挖、處理，分段進(jìn)行驗(yàn)收和澆筑。對(duì)于地下水豐富地區(qū)，做好地下排水工作，推薦采用鋪設(shè)排水墊層，既可以起到排水作用，也可以進(jìn)一步使得上部荷載均勻傳導(dǎo)，確保橋臺(tái)的穩(wěn)定。

2.2 面板預(yù)制和砌筑

面板應(yīng)采用鋼模預(yù)制，模板要有足夠的強(qiáng)度和剛度。面板預(yù)留的穿筋孔要圓滑，易于穿筋，位置無(wú)偏差。面板設(shè)置插銷孔時(shí)，插銷位置應(yīng)準(zhǔn)確通暢。

在干凈的條形基礎(chǔ)頂面上，用全站儀來(lái)確定混凝土預(yù)制面板的安裝軸線，布設(shè)安裝面板的外側(cè)邊緣線，按照控制精度的要求預(yù)設(shè)垂向坡度掛線，方向統(tǒng)一，從伸縮縫處開(kāi)始砌筑。砌筑面板從沉降縫兩側(cè)開(kāi)始，相鄰面板間的豎向錯(cuò)位，用M7.5砂漿砌筑調(diào)平。

排水縫豎向每間隔2層面板設(shè)置1層，水平方向間距2 m設(shè)置一道，全墻呈梅花狀布置，用干砌的豎縫代替。排水縫處按設(shè)計(jì)要求粘貼濾水土工布(規(guī)格為300 g/m2)，排水縫和水平縫應(yīng)采用砂漿砌筑，以防止填料流失(見(jiàn)圖1)。土工布粘貼時(shí)一定要緊貼面板。面板沉降縫后應(yīng)通長(zhǎng)掛貼土工布。面板上的排水孔設(shè)置見(jiàn)圖2。

施工中，面板發(fā)生外側(cè)傾斜時(shí)，人工挖開(kāi)面板后1 m范圍內(nèi)的回填土，露出加筋后，用鋼筋絲絞緊加筋帶，直到混凝土面板恢復(fù)至要求的垂直度，回填填料壓實(shí)；如向內(nèi)傾斜，采用一長(zhǎng)為1 m，直徑5 cm以上的木棒，木棒一端頂在已夯實(shí)的土體上并固定，另一端頂在面板的中間位置，然后人工用木槌向下輕輕敲打木棒頂住面板的一端，直到面板恢復(fù)施工控制的垂直度?；炷撩姘迮c橋臺(tái)其他現(xiàn)澆構(gòu)造之間不得固結(jié)，為了防止不均勻沉降對(duì)連接處產(chǎn)生破壞。

2.3 筋帶鋪設(shè)

筋帶的鋪設(shè)采用一根通長(zhǎng)筋帶穿過(guò)穿筋孔后對(duì)折分開(kāi)，并且平鋪在回填土上。筋帶鋪設(shè)前，回填土需壓實(shí)并找平，筋帶鋪設(shè)確保每根筋帶順直平鋪，筋帶尾部要求張緊并固定在回填土上，采用鋼釘固定。每個(gè)穿筋孔的筋帶以輻射狀鋪設(shè)，不得出現(xiàn)筋帶松緊程度不一致，筋帶有折斷、彎曲重疊、筋帶下部掏空等等現(xiàn)象(見(jiàn)圖3)。

筋帶交叉處，筋帶之間用細(xì)砂隔開(kāi)(見(jiàn)圖4)，隔層厚度5 cm，為了防止筋帶在穿筋孔處由于摩擦而破壞，穿孔前，對(duì)于穿孔預(yù)留的鋼筋環(huán)做好防銹處理并套上PVC塑料管。

筋帶繞過(guò)暗埋在橋臺(tái)內(nèi)部的墩柱時(shí)，加筋帶與墻面面板的垂線夾角小于15°。筋帶繞過(guò)水平向障礙物時(shí)在水平方向的夾角不應(yīng)超過(guò)15°。筋帶形成一個(gè)光滑的曲線繞過(guò)障礙物，不允許有折痕。筋帶和障礙物之間至少有10 cm的隔離層(如圖5，圖6所示)。

圖6中Y為筋帶偏移距離；X為筋帶過(guò)渡長(zhǎng)度。本文借鑒美國(guó)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，提出對(duì)X，Y的建議值，見(jiàn)表1。

表1 筋帶繞過(guò)水平障礙物的偏移距離及過(guò)渡長(zhǎng)度 mm

2.4 回填料施工

填料容易壓實(shí)，顆粒表面粗糙，不得有尖銳的棱角，不得含有凍塊、有機(jī)料以及生活垃圾，不應(yīng)含有對(duì)筋帶產(chǎn)生腐蝕作用的化學(xué)物質(zhì)。填料的最大粒徑不得大于5 cm，最大粒徑的總含量不大于15%。填料的內(nèi)摩擦角不小于35°。墻高超過(guò)12 m時(shí)，應(yīng)該慎重選擇填料。以回填料的最佳含水量、最大干密度作為壓實(shí)度控制指標(biāo)。

防止施工對(duì)墻面板造成傾斜位移，各種設(shè)備保持與墻面板至少1.5 m的距離，在1.5 m范圍內(nèi)，采用人工攤鋪。采用大型推土機(jī)攤鋪時(shí)，筋帶上填料的覆蓋厚度大于20 cm，防止推土機(jī)對(duì)筋帶的擾動(dòng)。在距離墻面板1.0 m范圍內(nèi)，采用人工夯實(shí)。為了保證壓實(shí)效果，建議回填料分層壓實(shí)的厚度不大于18 cm，碾壓厚度標(biāo)記在三面擋墻上，及時(shí)檢測(cè)壓實(shí)度及回填土的含水量。

各層筋帶施工工序如下：

擋墻面板基礎(chǔ)澆筑→安裝砌筑混凝土面板→鋪設(shè)加筋帶→回填1層填料并壓實(shí)→安裝砌筑面板→鋪設(shè)加筋帶→回填填料→擋 墻面板后方1.0 m范圍內(nèi)人工回填并壓實(shí)。

2.5 沉降縫設(shè)置及防排水工程

基礎(chǔ)和墻體及帽石按設(shè)計(jì)要求長(zhǎng)度分段設(shè)置沉降縫，沉降縫寬2 cm，用瀝青木絲板嵌滿縫，內(nèi)貼土工布。

確保擋墻內(nèi)部無(wú)積水。遇到雨季施工，要求每天施工結(jié)束后，將回填料表面做成兩側(cè)傾斜的形式，同時(shí)設(shè)置臨時(shí)排水管等。

保證回填料攤鋪后及時(shí)碾壓完畢，當(dāng)天不可出現(xiàn)填料攤鋪未碾壓的情況。

3 注意事項(xiàng)

1)墻面板基礎(chǔ)施工完畢后要及時(shí)回填，確保面板安裝的穩(wěn)定及防止雨水侵入結(jié)構(gòu)內(nèi)部。結(jié)構(gòu)內(nèi)部含水量過(guò)大，嚴(yán)重影響筋帶與回填料之間的摩阻力，直接導(dǎo)致墻面板發(fā)生過(guò)大的水平位移甚至墻面破壞或傾倒。

2)預(yù)制面板與筋帶的連接要絞緊，可以有效的避免筋帶擾動(dòng)摩擦而損壞，影響筋帶受力，同時(shí)保證在外荷載作用下，避免面板在回填土擠壓下，水平位移過(guò)大。在現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)與預(yù)制面板之間要使用防粘結(jié)材料，避免剛性固結(jié)在一起。

3)整個(gè)加筋土橋臺(tái)施工期間，要充分考慮擋墻面板兩側(cè)其他工種施工對(duì)擋墻面板以及面板基礎(chǔ)穩(wěn)定性的影響。建議施工期間全過(guò)程進(jìn)行擋墻面板的水平位移與沉降位移的觀測(cè)，做好記錄，及時(shí)與設(shè)計(jì)控制要求比對(duì)。

4)加筋土橋臺(tái)中的墩柱要用2層獨(dú)立的0.15 mm厚的塑料膜包裹，并且在這兩層塑料之間要涂抹潤(rùn)滑油。避免墩柱外表面在墩柱與回填土差異性沉降中對(duì)橋臺(tái)內(nèi)部填料產(chǎn)生擾動(dòng)。

4 結(jié)語(yǔ)

1)對(duì)于加筋土填料，建議采用砂礫或粗砂。如果采用其他填料，在回填前必須考慮其物理性質(zhì)對(duì)結(jié)構(gòu)的影響，各項(xiàng)指標(biāo)必須通過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證。

2)針對(duì)內(nèi)置式加筋土橋臺(tái)，在橋臺(tái)樁柱周圍的筋帶鋪設(shè)、回填碾壓施工是施工的重點(diǎn)。前墻面板距離臺(tái)樁柱的間距取決于筋帶的布設(shè)方式、布設(shè)角度，同時(shí)也與柱直徑有關(guān)，可采用鋼樁，直徑大大減小，從而縮短前墻向橋孔方向延伸的距離，但前墻面板背側(cè)與樁柱外緣間最小凈距不得小于50 cm。

3)水危害對(duì)加筋土橋臺(tái)構(gòu)成嚴(yán)重威脅，加強(qiáng)橋臺(tái)排水系統(tǒng)施工，加筋體內(nèi)的存水過(guò)多，會(huì)降低似摩擦系數(shù)，由室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果來(lái)看可以降低60%以上，導(dǎo)致土體粘結(jié)力不足，影響土體與筋帶的摩擦作用，直接導(dǎo)致筋帶抗拔力的降低，影響結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定及安全性。

[1] 歐陽(yáng)中春.現(xiàn)代加筋土技術(shù)[M].北京:人民交通出版社,1991.

[2] 何光春.加筋土工程設(shè)計(jì)與施工[M].北京：人民交通出版社，2000.

[3] 楊果林.現(xiàn)代加筋土技術(shù)與研究進(jìn)展[J].力學(xué)與實(shí)踐,2002,24(1):9-17.

[4] 唐孟雄,趙錫宏.基坑開(kāi)挖擋土墻的有限元模型[J].同濟(jì)大學(xué)學(xué)報(bào),1998,26(5):516-521.

[5] MECHANICALLLY STABILIZED EARTH WALLS AND REINFORCED SOIL SLOPES DESIGN & CONSTRUCTION GUIDELINES，F(xiàn)HWA NHI-00-043，March 2001.

Discussion on the construction technology of mechanical soil-stabilizing bridge deck

Meng Xiangzhu1Wang Liang2

(1.LiaoningHigherCollegeofTraffic,Shenyang110122,China;2.LiaoningBureauofTrafficEngineeringQuality&SafetySupervision,Shenyang110005,China)

Introduces mechanical soil-stabilizing bridge deck, in light of the built-in reinforced soil bridge deck calculation and construction case in Liaoning, the paper explores construction technologies and matters of mechanical soil-stabilizing bridge deck, which has provided some guidance for similar structure construction in future.

reinforced soil, displacement, bridge deck, mechanical soil-stabilization

2015-05-28

孟祥竹(1986- )，男，博士，講師

1009-6825(2015)22-0163-02

U443.21

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