李朝輝
(萍鄉市上栗縣公路事業發展中心,江西 萍鄉337009)
在公路橋梁工程中,路基沉降是一種主要病害,其高發于路橋過渡段的位置。過渡段路基沉降是由多種不同因素導致的:
一方面,軟土路基的含水量較高,其強度不能滿足過渡段施工的要求,導致公路與橋梁的承載能力大大降低,在強大的壓力下,過渡段路基有可能出現不均勻沉降。
另一方面,臺背填料的質量也決定著過渡段的使用效果,如果臺背填料不符合施工要求,或后續施工環節出現了填土不均勻的問題,那么將直接破壞公路與橋梁的平衡性,導致其承重能力降低,不能較好地承受車輛自重以及車輛振動所產生的振動負荷,進而發生路基沉降、變形等情況。
為了規避這一問題,后續需要加強軟土組織的改造和加固處理,同時在施工設計環節應該考慮到降雨等客觀因素對過渡段路基的影響。
臺背的填土和壓實處理是公路與橋梁施工非常關鍵的一個環節,需要確保其壓實度符合相關標準,進而提高過渡段的施工質量。但就目前來看,個別施工單位對該環節的處理不夠嚴謹,一方面是材料和工藝的問題,另一方面對設備的操作和把控不足,成了臺背路堤密實度不達標的后果。
在公路橋梁投入使用之后,過渡段路基后臺填料之間的孔隙會被不斷壓縮,此時出現路基沉降等病害的概率將大幅度增加,對此部分施工單位會向臺背填料孔隙中添加新的滲透材料,這種方法雖然能夠起到一定的改善作用,但后續還需要利用壓路機進行過渡段路基碾壓操作。在填充滲透材料的前提下,用壓路機對橋臺邊緣壓實,其壓實度不能保證。此外,如果施工階段沒有按照正確的工序實施各項操作,也會出現壓實度不夠的情況,為公路橋梁工程后期使用埋下安全隱患。
在公路橋梁過渡段施工中,需要對路基路面進行科學的處理,這里應關注的問題包括以下幾點:
第一,軟土地基對路基強度和穩定性有直接的影響,要加強軟土地基的處理;
第二,做好路面的平整工作;
第三,路面比較容易出現裂縫、破損等問題,如果不能及時發現,必然會擴大負面影響;
第四,若材料質量不達標,或者類型、規格等與實際要求不符,將出現路基壓實度不足的問題。
這一階段的施工內容主要包括以下幾個步驟:
先確定施工所用的填料,然后開展承載比試驗,注意控制其強度值,保障路基施工質量。將填料準確地布置在路床和路面下方位置,之后進行路基的壓實作業,提高路基的壓實度和承載能力,延長公路與橋梁工程使用壽命。如果路基的含水量較高,施工單位應采取措施做出集中處理,如鋪設砂礫墊層,或是設置土工格柵,強化路基的堅硬程度,為過渡段施工以及工程后期的使用奠定良好的基礎。
應用排水施工技術是為了防止路基路面受到積水侵蝕,出現穩定性降低的情況,保證公路與橋梁的安全施工和使用。通常采用的方法有:
第一,設置排水槽和排水系統,確保積水能夠及時排出,使地基始終保持穩固安全的狀態。
第二,設置防護措施,常見的防護手段是采用漿砌石片或者水泥混凝土預制板塊。
在整個施工階段,施工單位首先要保證排水設計方案的準確無誤,之后按照方案規范地進行操作,使路面積水得到及時的清除。
過渡段施工中“臺階”問題十分突出,進而引起路基沉降、路橋變形等情況,為了避免路橋病害,提高公路與橋梁過渡段的施工質量,需要做足一系列的準備工作。
3.1.1 充分了解設計意圖和設計圖紙
施工單位要詳細地閱讀和分析圖紙內容,了解不同材料的使用要求、施工技術標準以及工程量等信息,與設計單位之間建立有效的溝通。同時,深入現場調查情況,及時發現設計圖紙與實際不符的地方,以便在施工開始之前做出調整,避免后續出現施工變更的情況。
3.1.2 做好材料檢查和驗收工作
材料入場之后,應該按照標準流程進行驗收,確保其種類、數量、規格配置等符合施工需要,并進行質量抽檢,從源頭預防因材料質量不合格而造成的安全隱患。
3.1.3 搭板長度設計優化
在公路橋梁工程使用階段,可能出現橋頭跳車的現象,對此施工單位需要在橋梁過渡段設置好搭板,確保搭板的長度和路基填筑高度呈正比例關系,同時還要考慮到沉降差對橋梁過渡段的影響,對搭板長度進行優化設計。
強化地基的加固處理,能確保過渡段施工質量,提高地基荷載,通常采用的加固處理技術包括以下幾種:
3.2.1 排水固結技術
該技術對含水量較高的地基和軟土地基有非常顯著的效果,安裝固結排水系統,能有效降低土壤的含水量,使土質的硬度和穩定性得到明顯增強。該系統由排水裝置和壓力裝置共同發揮作用,其中排水裝置一般采用的是塑料水袋,其不僅能達到理想的排水效果,成本也非常低,所以在現階段的地基加固施工環節獲得了廣泛的應用。
3.2.2 深層密實技術
該技術能夠實現對深層地基的密實加固,常用的深層密實法有兩種,一種是動力壓密法、另一種是深層擠密樁法。其中,動力壓密法的工作原理是借助動力荷載完成對地基的加固處理,使地基壓實度獲得提升,這種方法相較于從前的靜載預壓法,效果更好、經濟性更高。深層擠密樁法則是借助振動力和沖擊力在路基上形成孔洞,之后向孔洞內注入強度更高的填料,以擠密樁的方式實現對路基的密實處理。
3.2.3 旋噴注漿技術
該技術在軟土路基處理中有較高的適用性,施工期間需要提前確定開挖深度,用鉆機進行鉆孔,之后向孔內注入提前配置好的漿液,再進行適度的攪拌,直到漿液與碎石塊等充分融合,便形成了足夠堅硬和穩定的地基結構,確保了路基施工質量。
填料的質量對公路與橋梁過渡段施工效果有較大的影響,關系著后續能否控制好工程的沉降量,所以,在選擇材料的時候一定要細心謹慎,充分聯系施工要求。一般而言,在常規的地基工程中,普遍會選擇粗級粒料當作主要的填充材料,這種填料的強度較高,且不容易變形,應用成效比較理想。在具體使用階段,施工單位要控制好分層厚度,按照壓實標準進行填料的碾壓操作,期間應該選擇合適的施工方式,避免出現路基變形、過渡段不均勻沉降等問題。此外,如果地基豎向荷載的作用力較大,此時施工單位應用礦渣、粉煤灰等填料代替上述粗級粒料,其質量更好,能在降低豎向荷載的同時進一步鞏固地基。
若臺后加固效果不好,后續可能出現橋梁兩側沉降的現象,給路橋正常使用帶來較大的安全隱患。原因是在車輛重力以及荷載作用下,過渡段路基會產生一定程度的形變,加之填料在客觀因素的影響下,也出現固結、被壓縮等問題,從而進一步加重了路基的壓縮形變程度。根據實際調查發現,在目前的公路橋梁工程中,車輛的荷載作用最多可達到2m,這意味著絕大多數情況下,施工單位都需要采取臺后建筑的加固處理,防范橋頭跳車等事故。在臺背施工階段,需要嚴格控制回填壓實的技術效果,這一階段應該優先選擇小型施工機械進行回填壓實處理,因為小型機械更有利于確保分層壓實厚度。
在公路橋梁過渡段施工中,排水設施的設置是非常重要的一項工作,若排水設施不合理,積水無法在短時間內排除,此時連接處將出現一定程度的下沉,導致整個橋梁的穩定性大大降低,進而引起錯臺、橋頭跳車等問題。
在實際施工階段,應綜合多方面的因素確定最佳的排水方式,期間要考慮到當地的降水量、臺背填料類型、土壤特點等因素,確保能最大程度地減少水分。在臺背填筑施工環節,應在路基土拱上部設置排水管道、盲溝等排水設施,注意合理設計其長度、寬度等,用防水性能好的材料構建排水溝槽,避免原有路基受到侵蝕。施工單位應在地溝內部設置帶有小孔的、材質較硬的塑料管,注意控制好塑料管之間的距離,一般將間距限定在10cm 以內,塑料管的直徑和孔徑分別為10cm 和5mm 左右。需要注意的是,如果施工階段采用了盲溝的排水方式,則需要取消塑料泄水管,采用滲水系數較高的材料進行臺背的填筑施工。
在路橋過渡段施工中應用加筋注漿技術,對增強路基穩定性有顯著的效果,將差異沉降量控制在較低水平,能極大規避公路橋梁工程運行階段出現的橋頭跳車等問題。
該技術應用環節,首先要科學地劃分注漿區域,之后進行邊坡選點,再分三層鋪設錨管,最后實施注漿操作。具體流程及工作內容包括:
第一,做好加筋注漿開始前的準備工作。施工人員要清理好作業現場,在現場設置相應的安全標志,提前制定有針對性的應急預案。與此同時,應嚴格按照設計要求,對注漿孔進行逐一的編號,確定鉆孔位置,避免后續出現施工錯誤。
第二,鉆入錨管。完成孔位定位后,為了保證后續各項操作萬無一失,施工人員要進一步核查孔位是否準確,確定定位無誤之后,將錨管鉆入邊坡中。
第三,漿液拌制和注漿。在拌制漿液的時候,要對水灰比進行嚴格控制,通常采用的水灰比范圍是0.7∶1~1.5∶1,根據實際情況選擇合適的水泥種類。若當地的氣候濕冷,則需要對材料性能做出適當的改造,可在材料當中添加適量的早強速凝劑,再進行材料的拌制工作。拌制結束后,先將注漿孔清理干凈,然后按照從上到下、由內到外的順序開展注漿作業,期間要將注漿速度控制在1L/min 以下,注漿壓力要小于1.0MPa。在注漿過程中,一旦出現漏漿的情況,應立即停止注漿操作,第一時間安裝止漿塞,處理好之后再繼續進行注漿。
根據施工需要,選擇優質的過渡段施工材料,確保路基強度完全符合設計標準。在這方面,瀝青混凝土材料的成本較低,在我國公路工程建設中比較常用,但其強度不足,不利于保證路基過渡段施工質量。反觀鋼筋混凝土材料,其強度較高,能夠極大提高路基的硬度和穩定性,因此建議在過渡段施工中優先采用后者構建路基。在過渡段結構設計中,一般要求施工單位將間距控制在50m 左右,沉降差不得大于5m,沉降坡度不得超過0.4%,確保公路與橋梁連接處的穩定性良好,提高施工質量,為后續公路交通運輸安全提供重要保障。
在公路與橋梁過渡段施工中,施工設備的管理是至關重要的,施工單位應高度重視施工設備組織、使用、維護和管理,促進過渡段施工水平的提升,為各項技術取得良好的應用成效構建基礎。
首先,要建立完善的設備管理體系,對各種不同設備的產品信息、性能、使用和維護情況等予以明確,以便更精準地把握設備的特點,防范因設備故障導致的進度延誤等問題。其次,應提高施工人員的設備操作和維護水平,定期開展技能培訓和安全教育活動,保證路橋過渡段施工更高效順利地開展。最后,要求所有特種設備操作人員必須持證上崗,減少現場安全隱患,提高技術應用效果,為公路橋梁工程的穩定運行創造條件。
在公路橋梁過渡段施工中,施工作業大部分在外部環境中完成,因此整個施工過程受到外界因素的影響非常大,如天氣、溫度、地形、交通等等,由于這些因素具有極強的不確定性,所以施工中的安全隱患也是難以預測的。這種情況下,施工質量及技術的應用效果將會受到嚴重影響,若未采取有效的措施和方法進行處理,甚至引發重大安全事故。所以,施工單位應該嚴格監管施工現場,配合監理單位做好隱患的排查工作,要求和督促現場工作人員按照規范的工序推動過渡段施工,提高過渡段施工技術應用成效。
過渡段施工是公路橋梁工程的重難點,施工單位應根據其常見問題以及影響因素,對施工方案做出針對性的調整,提高施工人員的技術把控能力,處理好地基加固、臺背填筑和排水等各個技術環節,促進公路橋梁工程整體質量的提升。