曹建偉

(安徽宏泰交通工程設計研究院有限公司, 安徽 合肥　230088)

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山區(qū)橋梁承臺懸空防護設計的探討

曹建偉

(安徽宏泰交通工程設計研究院有限公司, 安徽 合肥230088)

摘要：山區(qū)特定的地形地質條件，導致了山區(qū)橋梁不可避免地出現(xiàn)了斜陡坡上橋梁承臺懸空的情形，因此會對橋梁基礎安全帶來安全隱患且景觀效果也特別差。針對此類情形，該文提出了數(shù)種承臺懸空防護的處理方案，并對各個方案進行了具體闡述，最后論文對其各防護方案的適用條件、施工便易性、經(jīng)濟性進行了比較、分析，提出了防護方案選取的原則和方法，為類似工程提供了一定的經(jīng)驗參考。

關鍵詞：山區(qū)橋梁；懸空；防護設計

0引言

我國是一個多山的國家，山區(qū)面積較大，約占全國國土總面積的70%。我國山區(qū)主要分布在東北、西北、西南和東南等地區(qū)[1-2]。隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展，特別是在西部大開發(fā)戰(zhàn)略的推動下，我國高速公路的建設中心也逐漸由東部往西部、平原往山區(qū)轉移[3]。由于山區(qū)高速公路的地形地質復雜，經(jīng)常地面起伏非常大，故修建橋梁基礎時不可避免地需要在陡坡上修建承臺結構?？紤]到施工方便及減少承臺、開挖導致的邊坡防護，設計、施工時常常將承臺抬高[4]，從而導致承臺下懸空，樁基外露，一些特別陡的地形條件下外露基樁長度>10 m，承臺懸空如圖1所示。

圖1　承臺懸空示意圖

為確保橋梁基礎的安全，滿足生態(tài)設計的需求，需要針對此類情形進行防護設計[5]，論文對承臺懸空防護進行了研究，根據(jù)不同的地質、地形條件提出了幾種比較合適可行承臺懸空防護方案，并對各個防護適用的情況進行了歸納，最后對幾個方案進行了比較分析。

1防護方案

1.1擋墻+回填碎石土方案

方案1：在承臺懸空側下方修建仰斜式擋墻(或其他型式的能在斜坡上穩(wěn)定的擋墻)圍住承臺懸空的所有區(qū)域，并在懸空區(qū)域內回填壓實的碎石土或漿砌片石等材料[1,6]，并以回填的材料頂面作為承臺的施工工作面。既方便承臺施工，也對承臺下外露的樁基進行了防護，保證內外樁基剛度一致，也使承臺受力合理，方案詳見圖2所示。

圖2　擋墻土回填碎石土方案

1.2基樁外露+外露基樁增加防裂鋼筋網(wǎng)方案

方案2：該方案按基樁外露高度不同又分為兩種情形：基樁外露高度H<5 m時，基樁直徑內外側相同；H≥5 m時，內外側基樁的剛度差值比較大，需要調整內外側基樁的尺寸：外露的基樁直徑比內側的基樁直徑一般需要提高一個級別，如內側基樁直徑為1.8 m，外側基樁直徑取為2.0 m。雖然調整了內外側基樁的尺寸，但是很難保證內外側基樁剛度一致，故仍存在受力不均勻的隱患[7]。

具體防護為：基樁外露高度H<2 m時，按常規(guī)經(jīng)驗，不做防護處理，基樁直接外露；基樁外露高度H>2 m時，在基樁出露部分混凝土內設置凈2 cm保護層厚度的D6鋼筋網(wǎng)，防止由于基樁保護層過厚，導致外露基樁混凝土開裂；并在所有暴露在空氣中的基樁混凝土外側涂防腐劑。

1.3注漿鋼花管+擋墻+回填漿砌片石方案

方案3：在承臺懸空側下方修建混凝土擋墻圍住懸空區(qū)域，擋墻基礎設置Φ80×4注漿鋼花管處理(鋼花管處理深度根據(jù)地質條件確定，一般需打入巖層內，鋼花管間距100 cm×100 cm，梅花形布置)提高地基承載力和擋墻抗滑能力[1,8]。考慮到減少回填材料對擋墻的側向土壓力[9]，在擋墻圍起來的懸空區(qū)域內回填漿砌片石，回填的平臺作為承臺施工工作面，本方案屬于方案1的另一種型式；其具體方案示意詳見圖3所示。

圖3　注漿鋼花管+擋墻+回填漿砌片石方案

1.4片石混凝土回填方案

方案4：對承臺下山體覆蓋層較薄的情形，可將承臺空部分的地面挖成臺階狀，臺階高一般可按3 m控制，臺階寬度可在3～5 m左右，然后在臺階上填片石混凝土至承臺底標高，回填物最大高度控制在10 m左右，并以回填的片石混凝土作為承臺施工平臺。

2防護方案適用條件及比較

2.1各方案適用的條件

方案1采用擋墻+回填碎石土，其主要適用于原狀邊坡坡度<30°、山體覆蓋層厚度較薄的地形，且地質條件較好的地段；當坡度>30°時，擋墻的基礎埋設困難較大，擋墻基礎不經(jīng)特殊處理很難滿足承載力、穩(wěn)定性等方面的要求；故一般坡度很大一般不推薦采用該方案，此外由于擋墻基礎需要一定承載力，如覆蓋層較厚，或地基承載力<300 kPa時本方案也不適用。

方案2采用基樁外露+外露基樁增加防裂鋼筋網(wǎng)，其適用于各種地形，尤其在懸崖等極陡地形條件中無法采用其他防護措施時；但是考慮到保護外露基樁不受人為、沖刷、滾石、落石破壞，在人較容易接觸、河道附近、沖溝溝谷內以及可能受到滾石、落石影響的地形條件下本方案不適用。

方案3采用注漿鋼花管+擋墻+回填漿砌片石，其是方案1的優(yōu)化方案，本方案主要適用于因地質、地形條件的限制，方案1不能適用的情形，如：坡度在30°～60°之間的邊坡、覆蓋層厚度較厚(厚度不超過10 m的情況)、地基承載力較小的情形?？紤]到鋼花管的施工處理深度以及施工需要的工作面，對于邊坡坡度>60°、覆蓋層厚度>10 m的地形、地質條件，本方案不適用。

方案4采用片石混凝土回填，適用于各種地形，尤其在邊坡較陡但基巖出露的地形、地質條件更為適用；由于其對地基承載力有一定要求，一般如開挖臺階后，地基承載力<400 kPa，慎用本方案。

2.2方案比較

根據(jù)各方案的適用情況、施工便易性、經(jīng)濟性，各方案特性比較詳見表1所示。

表1　各方案特性比較表

從表1可以看出，雖然方案2基樁外露+外露基樁增加防裂鋼筋網(wǎng)方案施工方便也最為省錢，但是其存在安全隱患、景觀效果差，同時對下部結構受力有較大的不利影響[10]，故建議在一般情況下不應優(yōu)先考慮該方案，其可作為在無可選擇其他方案時選取該方案。

對于其余三個方案，應根據(jù)地形地質條件依次選擇擋墻+回填碎石土方案、片石混凝土回填方案、注漿鋼花管+擋墻+回填漿砌片石方案。在某些特殊的情況條件下，如天然邊坡坡度>70°，覆蓋層較厚，且地基承載力不大于400 kPa的地形地質條件下，采用擋墻+回填碎石土方案、片石混凝土回填方案、注漿鋼花管+擋墻+回填漿砌片石方案均無法實施時，可采用基樁外露+外露基樁增加防裂鋼筋網(wǎng)方案進行防護，但應確保外露的基樁不受沖刷、落石、滾石的影響[11]；如存在沖刷、落石、滾石影響應做好相應的防護措施，如在承臺上方設置攔擋構造物將可能存在的落石、滾石隔離于橋梁的承臺及基樁，確保承臺、基樁安全；對于可能存在的沖刷，可通過在河流邊緣靠樁附近修建防沖刷措施或將河道改移出基樁范圍外以保證外露樁基的安全。

3施工注意事項

除基樁外露+外露基樁增加防裂鋼筋網(wǎng)方案基本不需要對原狀山體進行開挖外，其余防護方案均需對邊坡進行開挖施工；由于該類防護一般均在較陡的邊坡上，開挖施工可能導致原狀邊坡失穩(wěn)，從而不但導致防護工程無法開展，而且會由于邊坡的滑移剪切基樁，從而影響基樁的安全穩(wěn)定。故在進行防護施工時應小心開挖，避免在雨季開挖施工面。此外施工時，注意對開挖面觀測，防止防護開挖施工導致邊坡坍塌影響橋梁基樁或承臺的安全性。對于可能存在坍塌風險的開挖面應做好臨時防護措施，確保填料回填前邊坡的穩(wěn)定；對于開挖的施工面應按設計要求及時回填到位，減少因開挖造成的臨空面長時間存在而導致的邊坡坍塌風險。

防護措施為附屬設施，故建議在樁基成孔、澆注混凝土并接長至設計承臺底標高且混凝土強度達到設計要求后，再進行防護施工。

對于擋墻+回填碎石土方案、注漿鋼花管+擋墻+回填漿砌片石方案，施工時應對回填物分層壓實或填筑，夯實應采用小型機械或人工夯實，盡司能不采用大型機械壓實，并確?；靥钗锩軐?；樁間填料回填時應對稱回填，不可因為施工方便單向回填而導致回填物測壓樁基，對樁基造成不利影響；回填填料時應密切觀測外圍擋墻的受力，并觀測攔墻是否存在位移，如擋墻發(fā)生側向滑動應立即停止施工，并對擋墻基礎加固處理后再做回填施工。

基樁外露+外露基樁增加防裂鋼筋網(wǎng)方案施工時應確保保護層厚度滿足設計要求，且增加的防裂鋼筋網(wǎng)應伸入實際地面線以下至少50 cm，防止交界面保護層厚度不夠而導致混凝土開裂。

4結束語

本文針對山區(qū)特定的地形地質條件，導致的山區(qū)橋梁出現(xiàn)的斜陡坡上橋梁承臺懸空的情況，提出了數(shù)種承臺懸空防護處理方案，對各個方案進行了具體闡述，并對其適用條件、施工便易性以及經(jīng)濟性進行了比較、分析，并據(jù)此分析了方案選擇的原則，最后對防護施工中應注意的事項進行了說明，對同類項目的設計、施工具有一定的指導意義。

〔參考文獻〕

[1]JTG/T F50-2011,公路橋涵施工技術規(guī)范[S].

[2]JTG D30-2015,公路路基設計規(guī)范[S].

[3]JTG D62-2004,公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范[S].

[4]馮冰華.大體積懸空承臺施工技術[J].國防交通工程與技術,2010(4):46-48.

[5]吳瀟瀟.山區(qū)橋梁橋臺方案變更設計探討[J].交通標準化,2008(4):131-134.

[6]李旭光,葉尚其,鄔貴全.滑坡地區(qū)橋梁病害原因分析與對策研究[J].西南公路, 2006(3):38-45.

[7]唐志,龍萬學.貴州山區(qū)高速公路復雜地質條件橋梁基礎設計[J].中外公路, 2014,34(5):138-142.

[8]殷坤宇.山區(qū)陡坡橋梁樁基施工標準化技術研究[D].西安:長安大學，2012.

[9]張永杰,李侑軍.高陡斜坡作用下群樁基礎設計計算方法[J].中國公路學報, 2014,27(10)：84-92.

[10]李東文.京滬高速鐵路濟南黃河大橋下部結構施工技術[D].成都:西南交通大學,2005.

[11]楊承剛.淺談宜萬鐵路山區(qū)橋梁基礎設計[J].科技信息, 2008(27)：312-313.

收稿日期：2016-02-23

作者簡介：曹建偉(1966-)，男，安徽黃山人，安徽宏泰交通工程設計研究院有限公司高級工程師．

中圖分類號：U419

文獻標識碼：A

文章編號：1673-5781(2016)01-0077-03