橋頭搭板防治脫空

橋頭搭板脫空導(dǎo)致的病害問(wèn)題 橋頭搭板脫空是導(dǎo)致搭板斷裂、橋頭連續(xù)跳車,影響行車安全和舒適性的常見(jiàn)病害。橋涵建成通車后,季節(jié)性水位變化及多雨季節(jié)地表水入滲,直接導(dǎo)致錐坡或涵洞口擋墻后板下土體的強(qiáng)度軟化,進(jìn)而土基逐漸沉降變形,出現(xiàn)局部弱支撐、裂縫、不均勻沉降,致使搭板支承面下形成局部脫空,重車通過(guò)時(shí),搭板由均勻支承變?yōu)椴痪鶆蛑С?并在脫空區(qū)最大沉降值處的板下位置產(chǎn)生應(yīng)力集中,逐漸產(chǎn)生的裂隙進(jìn)一步使后部應(yīng)力增大,當(dāng)應(yīng)力超過(guò)允許彎拉應(yīng)力,搭板就開(kāi)始斷裂。特別是搭板過(guò)長(zhǎng)時(shí),更易產(chǎn)生斷裂。早期不及時(shí)發(fā)現(xiàn),就會(huì)使板體斷裂、沉陷、翻漿,最后導(dǎo)致跳車甚至出現(xiàn)險(xiǎn)情。

在行車荷載作用下,搭板沉陷與脫空區(qū)吻合,形成新的差異變形區(qū),導(dǎo)致更為嚴(yán)重的跳車。另外,搭板脫空區(qū)的擴(kuò)展,將危及搭板下枕梁的穩(wěn)定性。這種現(xiàn)象在高等級(jí)公路上比較普遍,嚴(yán)重影響行車的速度、舒適性和安全性。例如保津高速跨線橋、112國(guó)道、102國(guó)道等橋梁橋頭跳車現(xiàn)象普遍,及時(shí)發(fā)現(xiàn)、采取措施是十分必要的。橋頭搭板很多病害都是因?yàn)榕_(tái)背回填土施工質(zhì)量太差，在天津津?yàn)I高速公路改擴(kuò)建工程中，為了避免臺(tái)背回填土施工質(zhì)量不好控制，采用了液態(tài)粉煤灰施工工藝，極大程度的提高了臺(tái)背回填土的質(zhì)量，是橋頭部位與回填土部位沉降盡量一致，避免了上述病害的出現(xiàn)。

橋頭搭板及明涵臺(tái)背板的設(shè)計(jì)現(xiàn)狀

為了防止橋頭工后沉降出現(xiàn)錯(cuò)臺(tái)現(xiàn)象引起的跳車,設(shè)置橋頭搭板是一項(xiàng)必要措施。然而,工程建成通車后不久,常會(huì)發(fā)生斷裂。作為過(guò)渡,它可使橋頭突變性跳車緩解并將產(chǎn)生的差異沉降分散在一定距離上。但實(shí)際情況是由于財(cái)力不足、前瞻性研究不夠等諸多原因,設(shè)計(jì)單位通常采用橋頭搭板和明涵臺(tái)背板下的習(xí)慣做法,即采用8%石灰土將橋臺(tái)背墻后8m長(zhǎng)、2m厚范圍內(nèi)原狀土換填,在橋臺(tái)背墻后沒(méi)有石砌排水盲溝,剛性搭板直接均勻支承在橋臺(tái)和灰土上,而實(shí)際施工時(shí)碾壓機(jī)械無(wú)法靠近涵壁和臺(tái)背,以致壓實(shí)度

達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn),路面排水通過(guò)伸縮縫及搭板中縫滲進(jìn)后不能排出,形成客觀存在的隱患。

板下封堵是對(duì)搭板板下脫空和基層中的細(xì)小空隙灌漿,以加固現(xiàn)有路面的工程技術(shù),采用壓密灌漿方法使向外擴(kuò)張的漿泡在土體中產(chǎn)生復(fù)雜的徑向和切向應(yīng)力體系,從而漿液與土體產(chǎn)生具有膠結(jié)力的化學(xué)反應(yīng),把松散的土粒連接在一起,使土體的整體結(jié)構(gòu)得到加強(qiáng)。

在搭板尚未發(fā)生嚴(yán)重裂縫時(shí)早期發(fā)現(xiàn),板下封堵是一種比較經(jīng)濟(jì)的修復(fù)方法,突出優(yōu)點(diǎn)在于提高路面板下基層的均勻支撐能力,提高強(qiáng)度,一般情況下基層與板體形成致密膠結(jié),相當(dāng)于增加了板厚,增加搭板間的傳荷能力,減少車輛荷載對(duì)板體產(chǎn)生的疲勞損傷,延長(zhǎng)了具體施工工藝及步驟如下。

1 涵臺(tái)背及橋頭搭板下的封堵工藝流程

準(zhǔn)備灌漿設(shè)備→注漿鉆孔施工→制漿→灌漿→養(yǎng)生→封堵效果檢測(cè)→封孔清場(chǎng)。

2 脫空檢測(cè)方法

由于橋頭搭板和明涵臺(tái)背厚度大(一般為0.35~0.60m)且板內(nèi)配筋較密、板下脫空尺寸大、脫空區(qū)大部分與錐坡連通,實(shí)踐證明,應(yīng)用貝克曼式彎沉儀和黃河JN2150標(biāo)準(zhǔn)車(單軸載100kN)輪側(cè)彎沉法測(cè)定脫空狀況不適合。合適的方法是應(yīng)用探地雷達(dá)進(jìn)行檢測(cè)。

3 布孔

為了避免造成經(jīng)濟(jì)上的浪費(fèi)和搭板的過(guò)度損害,橋頭搭板和明涵臺(tái)背的注漿孔的布置要均勻。二級(jí)及以上級(jí)別道路,由于道路中線處位置較高,搭板設(shè)有假縫,布孔應(yīng)沿路線中心比較合理。數(shù)量根據(jù)搭板長(zhǎng)度及影響范圍確定。實(shí)踐表明,根據(jù)脫空程度,每塊搭板上應(yīng)布2~3孔,以利灌實(shí)。

4 鉆孔

橋頭搭板和明涵臺(tái)背注漿孔不適合用HZ2160型混凝土取芯機(jī),該型號(hào)取芯機(jī)對(duì)配筋混凝土鉆進(jìn)速度很慢,鉆頭遇到鋼筋磨損大,進(jìn)尺慢,導(dǎo)致成本增加?？捎蔑L(fēng)鎬成孔法,速度快,成本底,成孔質(zhì)量高,實(shí)踐證明切實(shí)可行。

5 漿液配合比

漿液配置的關(guān)鍵是如何確定漿液的配合比。配合比要求能保證漿液在注漿時(shí)有較好的流動(dòng)度、較快的固結(jié)速度以及漿液在凝固后具有較高的彎拉強(qiáng)度和較小的體積收縮。可通過(guò)室內(nèi)試驗(yàn)確定漿液的最佳配合比。由于橋頭搭板和明涵臺(tái)背板下脫空尺寸大,漿液凝固后的體積收縮較大由硬化過(guò)程中的物理化學(xué)反應(yīng)以及混凝土的溫度變化引起,,將影響封堵效果。另外,路面板在灌漿加固時(shí)不能完全卸載,在加固施工過(guò)程中仍然承受一定的荷載(板自重、施工荷載、活載等),導(dǎo)致后填充結(jié)石體的應(yīng)力和應(yīng)變滯后,也會(huì)產(chǎn)生微小間隙。應(yīng)用帶有膨脹性的氟石粉和膨脹劑UEA作為添加劑,有助于減少收縮。微膨脹混凝土是在混凝土和砂漿中摻入起膨脹作用的外加劑,依靠外加劑本身的化學(xué)反應(yīng)或水泥其他成分的反應(yīng),在水化期產(chǎn)生一定的膨脹,補(bǔ)償混凝土的收縮。膨脹劑主要是為減少干燥收縮而配置的,目的是為了提高抗裂強(qiáng)度和抗裂縫承載能力。

從基本成因上分析

臺(tái)后路堤的土體在荷載作用下除了彈性變形外，還伴有殘留變形(又稱永久性變形或俆變變形)，即使壓實(shí)度達(dá)到95%以上，臺(tái)后填料也會(huì)在自重和車輪荷載的作用下，產(chǎn)生壓縮沉降。設(shè)計(jì)中只能采取有效的技術(shù)措施加以改善。

結(jié)構(gòu)物剛度的差異由于橋梁結(jié)構(gòu)物的整體剛度大，與之相銜接的路堤屬柔性結(jié)構(gòu)物，二者剛度不同，道路運(yùn)營(yíng)后沉降也不同，因此形成了橋梁與路堤之間的高差。

結(jié)構(gòu)物剛度達(dá)不到要求

在臺(tái)背路堤施工中，由于施工時(shí)間短，工期緊張。有的為了趕進(jìn)度，施工時(shí)沒(méi)有按照分層填筑、分層碾壓、分層檢測(cè)的"三分法"原則進(jìn)行施工。臺(tái)背后的填料由于壓實(shí)機(jī)械作業(yè)面小，靠近臺(tái)墻這部分形狀不規(guī)則，大型壓實(shí)機(jī)械難以作業(yè)，有的施工單位對(duì)邊角未采用小型打夯機(jī)夯壓，這樣密實(shí)度達(dá)不到要求?？⒐ず笸ㄜ嚕瑯蚺_(tái)與路堤銜接處的路堤不時(shí)下沉，使臺(tái)與路形成高差。

橋頭軟基處理不好:橋涵結(jié)構(gòu)一般

位于溝壑地段，橋臺(tái)與路堤由于軟臥層中的含水量一般較大，如果處治不當(dāng)，兩者沉降時(shí)間不同，時(shí)間長(zhǎng)了，就會(huì)出現(xiàn)過(guò)大的高差，導(dǎo)致跳車現(xiàn)象的發(fā)生。

橋頭搭板布設(shè)不當(dāng)

我國(guó)橋頭搭板近臺(tái)端多數(shù)布設(shè)在瀝青混凝土表面層的下面或平路面基層頂面，車輛荷載很快傳壓在路床上，加上雨水從銜接處的伸縮縫下滲，造成填料水土流失而使路堤過(guò)大沉降，使搭板脫空，搭板變?yōu)閺澙Y(jié)構(gòu)，脫空部分容易開(kāi)裂。

伸縮縫處理不好

背墻與瀝青路面間接縫，往往由于該處瀝青路面難以碾壓密實(shí)而沉陷和出現(xiàn)擁包，這種破壞的結(jié)果是路面開(kāi)裂，地表水沿接縫下滲直接沖刷臺(tái)背填土，導(dǎo)致臺(tái)背填土變形或流失，最終使該處路基發(fā)生沉降，搭板下出現(xiàn)空洞，使搭板在超載的情況下容易斷裂。同時(shí)，由于填縫材料的老化而損壞，經(jīng)雪、雨水入侵后，也會(huì)對(duì)路堤沉降產(chǎn)生影響。臺(tái)前和臺(tái)背的防護(hù)工程有的處理不當(dāng)，使路堤填土產(chǎn)生側(cè)移而導(dǎo)致沉降。

設(shè)計(jì)深度達(dá)不到要求

有的勘察設(shè)計(jì)部門，因測(cè)設(shè)周期過(guò)短，任務(wù)重，設(shè)計(jì)人員生搬硬套傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，基底未作徹底處理，設(shè)計(jì)深度達(dá)不到要求，出現(xiàn)設(shè)計(jì)方案與實(shí)際不符，而施工單位又按圖施工，使得臺(tái)后填土出現(xiàn)沉降。

隨著公路建設(shè)的逐步深入，公路建設(shè)也進(jìn)入了建設(shè)的高潮。評(píng)價(jià)一條公路的使用質(zhì)量和服務(wù)質(zhì)量，有快速性、安全性、舒適性等指標(biāo)，而是否舒適，橋頭是否有跳車現(xiàn)象是一個(gè)很重要的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。在南方軟土地基地區(qū)，橋頭跳車現(xiàn)象是一個(gè)比較常見(jiàn)的現(xiàn)象。如何解決好橋頭跳車問(wèn)題，是很多公路設(shè)計(jì)與建設(shè)者所關(guān)注的一個(gè)課題，其中在橋臺(tái)后設(shè)置有效的搭板，是一項(xiàng)重要的措施。

針對(duì)橋頭跳車的各種成因，搭板也相應(yīng)的做了許多改良設(shè)計(jì)。

改善搭板與橋梁之間的伸縮縫布置 取消普通橋臺(tái)的部分背墻，只在搭板和梁體間設(shè)置一道伸縮縫，這樣一來(lái)接縫由原來(lái)橋臺(tái)處的兩條(如圖2所示)，即梁體與背墻之間的、搭板與背墻之間的接縫減少為一條梁體與搭板之間的接縫。

改進(jìn)后的搭板有以下優(yōu)點(diǎn):(1)接縫減少后，更有利于行車的舒適。(2)原設(shè)計(jì)中的兩條接縫,在各種因素下常會(huì)產(chǎn)生裂縫,雨水滲入裂縫后會(huì)造成搭板下水土的流失,導(dǎo)致該處路基發(fā)生沉降,使搭板下產(chǎn)生空洞。而改進(jìn)后的設(shè)計(jì),即使該縫出現(xiàn)問(wèn)題,由該縫所滲入的雨水也不會(huì)流到臺(tái)背后去,比較有效的解決了原設(shè)計(jì)的問(wèn)題。(3)改進(jìn)設(shè)計(jì)后，橋臺(tái)頂部的施工更為方便。

改進(jìn)搭板的布設(shè)位置

搭板采用下置式，即布設(shè)在路面底基層下面，按單段式設(shè)計(jì)。在搭板下現(xiàn)澆一段厚為16cm或20cm水泥穩(wěn)定碎石或卵石礫石墊層，墊層橫向?qū)挸龃畎甯?0cm，搭板遠(yuǎn)端長(zhǎng)出50cm，以1:3(縱橫比)坡度與路面底基層銜接。在牛腿或臺(tái)背上墊一層1厚油毛氈，然后將近臺(tái)端搭板擱在上面

(1)在搭板上有70cm-80cm厚的路面結(jié)構(gòu)層承受車輛荷載，搭板所受活載應(yīng)力較小;在搭板下面設(shè)有墊層，使填土路堤承受活載更小，近臺(tái)端搭板下方不會(huì)出現(xiàn)脫空區(qū)。 (2)搭板區(qū)段內(nèi)的路面可與引道路面同時(shí)施工，操作方便。

(3)可解決橋臺(tái)與路堤銜接處的跳車和搭板遠(yuǎn)端跳車的問(wèn)題;同時(shí)可消除橋臺(tái)與路堤銜接處瀝青混凝土路面的隆起，使車輛能高速平穩(wěn)的行駛。

(4)克服了搭板遠(yuǎn)端路面斷層的薄弱環(huán)節(jié)，不設(shè)枕梁也可獲得良好預(yù)防沉降效果。

隨著我國(guó)公路建設(shè)的逐步深入，高速公路也進(jìn)入了建設(shè)高潮。高速公路能否發(fā)揮其重要作用，其快速性、安全性、舒適性非常重要。但是橋頭路基填土往往很高，雖然采取一些加固措施，后臺(tái)路堤沉降仍遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)橋臺(tái)本身沉降，車輛在通過(guò)橋頭時(shí)，往往出現(xiàn)跳車現(xiàn)象，這樣不僅嚴(yán)重影響行車安全，給行車者帶來(lái)不適，而且對(duì)橋臺(tái)和路面也產(chǎn)生不良影響。為了防止橋頭跳車，在橋臺(tái)背后設(shè)置搭板是一項(xiàng)重要措施。 以往設(shè)計(jì)的搭板板面傾斜，雖然滿足路面結(jié)構(gòu)層的剛度漸變要求，但給施工帶來(lái)諸多不便。而且在攤鋪及碾壓路面基層、底基層和土基時(shí)出現(xiàn)尖滅狀?yuàn)A層，難于保證質(zhì)量。改進(jìn)后的設(shè)計(jì)將搭板作成變厚度截面，板面與路基縱坡平行，其前端鋪裝與橋面一致，后端與路面結(jié)構(gòu)相銜接，既方便了路面施工，又使后臺(tái)路面沉降后的標(biāo)高逐漸過(guò)渡到引道路基沉降后標(biāo)高。

以下簡(jiǎn)述這兩種設(shè)計(jì)的特點(diǎn)。

1搭板的尺寸和設(shè)置

搭板分兩種類型，在填土高不足6m時(shí)，設(shè)5m長(zhǎng)搭板，板厚26cm;填土高大于6m時(shí)，設(shè)8m長(zhǎng)搭板，板厚32cm。搭板采用等厚度截面，橫向?qū)挾扰c橋面凈寬相等。搭板板面向臺(tái)后以10%縱坡傾斜，板頂鋪裝逐漸加厚。為了防止路基沉降后搭板會(huì)產(chǎn)生縱向滑移，搭板與橋臺(tái)之間設(shè)置錨栓，并預(yù)埋在背墻的牛腿上。

2搭板的配筋

搭板用25號(hào)鋼筋混凝土，5m搭板和8m搭板配筋相同?？v向:板底為Φ25鋼筋，板頂為Φ14鋼筋;橫向?yàn)棣?4鋼筋，兩方向間距均為20cm。在板底與板頂之間均勻分布有Φ14撐筋。當(dāng)板斜度大于20°時(shí)，為防止支點(diǎn)局部承壓過(guò)大而發(fā)生破壞，在鈍角部位設(shè)輔助鋼筋。

搭板采用變厚度截面，前段厚度同以往設(shè)計(jì)，板頂鋪裝與橋面相同;后段減薄，板頂鋪裝與路面結(jié)構(gòu)相類似。搭板的縱向坡度與路基縱坡平行，方便了路面的攤鋪和碾壓，并使搭板更加適應(yīng)臺(tái)后路基的沉降。

搭板內(nèi)力分析

參考高等級(jí)公路《設(shè)計(jì)要領(lǐng)》，以搭板順橋向(橋軸向)長(zhǎng)度70%作簡(jiǎn)支梁計(jì)算。恒載取搭板上路面面層重和搭板自重;活載取汽車-超20級(jí)，掛車-120。為提高搭板的抗彎和抗剪強(qiáng)度，搭板改用30號(hào)鋼筋混凝土。計(jì)算結(jié)果表明，以往的搭板配筋基本滿足應(yīng)力要求，8m搭板縱向鋼筋稍嫌不足。

為了提高搭板的縱向抗彎強(qiáng)度，將8m搭板縱向鋼筋改為:板底用Φ28鋼筋，板頂用Φ14鋼筋，間距均為15cm。5m搭板縱向鋼筋不變。同時(shí)為了施工方便，將兩種搭板的橫向鋼筋統(tǒng)一為Φ14鋼筋，間距均為20cm。

其它撐筋和輔助鋼筋不變。

實(shí)際上搭板的長(zhǎng)度畢竟有限，橋臺(tái)和路基的不均勻沉降通過(guò)搭板消減一部分，但在搭板尾端和路基之間仍有沉陷差存在，為此在商開(kāi)高速公路建設(shè)中準(zhǔn)備采取以下措施: ①用沖擊壓路機(jī)對(duì)壓實(shí)后的路基再進(jìn)行一次沖壓;

②在路基填土高超過(guò)6m路段采用土工格柵加筋處理。

我們將對(duì)這兩項(xiàng)措施的效果進(jìn)行測(cè)定和研究，為今后的高速公路設(shè)計(jì)提供借鑒。

定額中橋涵章小型構(gòu)件預(yù)制中有搭板混凝土和鋼筋，搭板一般為二級(jí)鋼筋鋪裝為一級(jí)要套的話要定額抽換，首先要看搭板是預(yù)制的還是現(xiàn)澆的，若是預(yù)制的就套定額中的小型構(gòu)件的，若是現(xiàn)澆的就套補(bǔ)充定額了。