申鐵軍

(山西路橋建設(shè)集團(tuán)有限公司，山西 太原 030006)

1 加筋土橋臺(tái)結(jié)構(gòu)組成

1.1 加筋土地基結(jié)構(gòu)分析

加筋土地基是指由土工織物包裹的人工壓實(shí)填土，填料一般為級(jí)配良好的粗顆粒土；主要用來(lái)提高原有地基對(duì)橋臺(tái)的承載能力，以減少加筋橋臺(tái)在應(yīng)用過(guò)程中受場(chǎng)地條件的限制性。同時(shí)，土工織物包裹的地基土在一定程度上起到反濾層的作用，可以防止細(xì)顆粒土從基礎(chǔ)底部滲入加筋土基礎(chǔ)，保證基礎(chǔ)的整體性。

1.2 加筋土橋臺(tái)結(jié)構(gòu)分析

加筋土橋臺(tái)是該復(fù)合體結(jié)構(gòu)的核心，由壓實(shí)填料和小間距布置的土工合成材料分層交互構(gòu)成，橋梁結(jié)構(gòu)可以直接安放在加筋土橋臺(tái)頂部。從本質(zhì)上講，加筋土橋臺(tái)是小間距加筋土擋墻作為橋臺(tái)結(jié)構(gòu)的應(yīng)用，因此主要由加筋材料、回填土和面板三部分組成。

(1)與一般加筋土擋墻不同，加筋材料按小間距布置的土工合成材料加筋土支擋結(jié)構(gòu)(以下簡(jiǎn)稱“小間距加筋土結(jié)構(gòu)”)。具體要求如下。

①加筋材料

從理論上講，只要能夠滿足橋臺(tái)穩(wěn)定性驗(yàn)算和變形控制要求，各種類型的土工合成材料均可用作加筋材料。實(shí)際工程中，目前所用的加筋材料以有紡?fù)凉た椢餅橹鳎部梢圆牧涎由炻实偷耐凉じ駯?。由于加筋橋臺(tái)是嚴(yán)格控制變形要求的土工結(jié)構(gòu)物，選用的加筋材料除了極限抗拉強(qiáng)度應(yīng)符合穩(wěn)定性設(shè)計(jì)要求以外，還需以2%應(yīng)變時(shí)的筋材強(qiáng)度作為設(shè)計(jì)強(qiáng)度控制指標(biāo)，以保證使用功能的長(zhǎng)期性和可靠性。

②外立面板

小間距加筋土擋墻的自約束性能好，通常不需要面板也能自穩(wěn)定。因此，面板在GRS-IBS中的作用，只是相當(dāng)于一個(gè)外立面，封閉填土以免遭受侵蝕；同時(shí)起到美化外觀的效果。正因如此，該類加筋橋臺(tái)的面板可在混凝土、噴射混凝土或格賓、木材、天然石材、金屬材料甚至汽車輪胎等不同材料類型中任意選用，且可以建構(gòu)成不同形式的面板。目前在GRS-IBS中應(yīng)用最普遍的是砌塊式面板，標(biāo)準(zhǔn)砌塊的技術(shù)規(guī)格為40 cm×20 cm×20 cm(長(zhǎng)×寬×高)，抗壓強(qiáng)度≥28 MPa，吸水率5%；寒冷地區(qū)尚需進(jìn)行凍融試驗(yàn)以評(píng)價(jià)其耐久性。每一層砌塊與加筋材料之間為摩擦連接，因此適用于各類筋材。常用砌塊類型有預(yù)制的實(shí)體砌塊、空心砌塊和三角木砌塊三種。

(2)粒料填筑

在加筋土結(jié)構(gòu)中，填土質(zhì)量和壓實(shí)度是保證結(jié)構(gòu)物施工質(zhì)量的關(guān)鍵性控制因素。對(duì)于變形控制要求嚴(yán)格的GRS-IBS尤為重要，通常需要滿足壓實(shí)系數(shù)≥0.95。

①粒料要求以破碎、堅(jiān)硬、耐用的粗顆粒料或碎石、礫石為主，不含有機(jī)物或有害物質(zhì)，頁(yè)巖或其它耐用性差的軟顆粒禁止使用，并滿足如下要求。

a具有良好的顆粒級(jí)配與排水性能(細(xì)粒含量≤15%)。

b易于鋪設(shè)、整平、壓實(shí)，最大粒徑不宜超過(guò)53 mm，塑性指數(shù)IP≤5.0；

c優(yōu)選次棱角狀顆粒骨料，內(nèi)摩擦角不大于38°，填料與筋材摩擦系數(shù)較大，施工完成后加筋土才能具有良好的側(cè)向約束能力；

d能夠保證填料與砌塊接觸帶之間填料的密實(shí)度。

②加筋土地基和橋頭引道所用的填料應(yīng)為級(jí)配良好的填土，以保證更好的壓實(shí)度。

1.3 橋頭引道

橋頭引道是橋梁與主道之間的過(guò)渡段。在常規(guī)處理措施中，由于剛性橋臺(tái)與填土路基之間的差異沉降過(guò)大，出現(xiàn)“橋頭跳車”問(wèn)題。GRS-IBS中，橋梁結(jié)構(gòu)與橋頭引道一樣，均直接位于加筋土橋臺(tái)之上，且橋梁結(jié)構(gòu)下方加筋土采用增強(qiáng)措施，因此可以減輕或消除差異沉降及“橋頭跳車”現(xiàn)象。引道采用土工織物反包粗顆粒壓實(shí)填土，與橋梁的接縫處結(jié)合嚴(yán)密，瀝青路面不在接縫位置設(shè)置伸縮縫，實(shí)現(xiàn)連續(xù)、完整的過(guò)渡。

2 加筋土結(jié)構(gòu)優(yōu)勢(shì)

2.1 性能優(yōu)勢(shì)

工后沉降小，可消除橋頭錯(cuò)臺(tái)；由于橋臺(tái)主體為加筋土柔性結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)抗震性能良好；側(cè)向約束能力強(qiáng)，穩(wěn)定性高，力學(xué)性能及服役性能好。

2.2 經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)

相比于“標(biāo)準(zhǔn)深基礎(chǔ)樁承+2∶1放坡處理”橋臺(tái)方案，要節(jié)省造價(jià)約25%～35%；相比于標(biāo)準(zhǔn)公路橋處理方案，要節(jié)省造價(jià)約45%～65%。

2.3 其它優(yōu)勢(shì)

施工快捷，可突擊進(jìn)度，不影響工程質(zhì)量。由于無(wú)需考慮混凝土凝固時(shí)間，因此能夠很快投入下道工序；適用性強(qiáng)，后期維護(hù)成本低，加筋土整體式橋臺(tái)可廣泛應(yīng)用于二級(jí)及以下公路中小橋梁工程；節(jié)能降耗，施工過(guò)程中對(duì)自然環(huán)境的影響很??；加筋土橋臺(tái)結(jié)構(gòu)無(wú)大量現(xiàn)澆混凝土應(yīng)用，有一定環(huán)保價(jià)值。

3 加筋土橋臺(tái)施工步驟及技術(shù)要點(diǎn)

3.1 開(kāi)挖基礎(chǔ)

開(kāi)挖至設(shè)計(jì)深度，并清除場(chǎng)地內(nèi)的軟弱土體和其它障礙物。保持基槽干燥并及時(shí)施工回填。必要時(shí)對(duì)地基土進(jìn)行夯實(shí)處理。

3.2 加筋土地基施工

加筋地基至少應(yīng)被土工織物左面包裹(底面+兩側(cè)面)，應(yīng)做好反濾措施。加筋間距一般為30 cm，應(yīng)分層填筑并壓實(shí)，分層厚度應(yīng)為15 cm，壓實(shí)系數(shù)應(yīng)達(dá)到95%以上。

3.3 加筋土橋臺(tái)施工

(1)加筋土橋臺(tái)按“鋪設(shè)一排面層模塊、鋪設(shè)一層碎石混合填料、鋪設(shè)一層土工合成材料加筋筋材”的循環(huán)工藝順序重復(fù)進(jìn)行，直到橋臺(tái)設(shè)計(jì)高度，加筋橋臺(tái)施工應(yīng)嚴(yán)格控制填料壓實(shí)度。標(biāo)準(zhǔn)模塊的厚度為20 cm，因此一般加筋間距即為20 cm，應(yīng)每鋪設(shè)一層填料即振動(dòng)密實(shí)，壓實(shí)系數(shù)應(yīng)達(dá)到0.95以上。

(2)為防止壓實(shí)過(guò)程中，模塊側(cè)向位移過(guò)大，近面層1.0 m范圍內(nèi)應(yīng)采用輕型振動(dòng)平板夯進(jìn)行壓實(shí)(壓實(shí)過(guò)程中對(duì)模塊頂面臨時(shí)施加豎向壓力)，其它區(qū)域則使用大型振動(dòng)設(shè)備進(jìn)行壓實(shí)。短加筋局部加強(qiáng)區(qū)使用輕型設(shè)備，以免碾壓過(guò)度而損傷筋材。筋材沿道路中心線方向鋪設(shè)時(shí)應(yīng)整幅鋪設(shè)，不得拼接；垂直道路中心線方向的筋材鋪設(shè)有拼接時(shí)，拼接縫應(yīng)該交錯(cuò)排列，單層平面內(nèi)及層與層之間也交錯(cuò)排列，以避免形成連續(xù)斷裂。筋材鋪設(shè)應(yīng)從面層處開(kāi)始，向內(nèi)鋪設(shè)。

(3)鋪設(shè)完成的筋材應(yīng)繃緊、平整無(wú)褶皺，筋材與模塊之間的摩擦接觸面積應(yīng)超過(guò)模塊面積的85%。為保證面層模塊堆砌平整，模塊之間的筋材鋪設(shè)厚度應(yīng)均勻一致；當(dāng)出現(xiàn)筋材搭接時(shí)，應(yīng)修整使其無(wú)搭接。筋材鋪設(shè)時(shí)，應(yīng)避免施工設(shè)備等直接在筋材界面上操作，在填土上操作機(jī)械時(shí)也因盡量注意對(duì)筋材的擾動(dòng)與損害。

(4)面層砌塊應(yīng)分層錯(cuò)縫碼放，堆砌過(guò)程中應(yīng)注意每一層的調(diào)平(尤其是底層)。砌塊之間應(yīng)無(wú)明顯的縫隙，不得夾有顆粒碎屑物質(zhì)。每碼放一層，均應(yīng)檢驗(yàn)面層的垂直度，控制偏移量在0.01 m之內(nèi)。每一層模塊的內(nèi)邊緣也需對(duì)齊。砌塊最頂上三層容易松動(dòng)，應(yīng)采用空心砌塊插鋼筋澆筑，并設(shè)置頂蓋。

(5)橋梁基座位于加筋體加強(qiáng)區(qū)之上，由兩層厚10 cm的包裹式GRS復(fù)合體疊置構(gòu)成，總厚度20 cm。橋梁面板直接安置在橋梁基座上。為保證橋梁面板的荷載不至于施加在面層模塊上， 應(yīng)預(yù)留一定的豎向凈空間距和水平向緩沖帶，通過(guò)填充泡沫板實(shí)現(xiàn)其隔離。

3.4 橋梁結(jié)構(gòu)安置

當(dāng)橋臺(tái)結(jié)構(gòu)及橋梁基座施工完成，即可安置橋梁面板。橋梁面板與基座之間應(yīng)再增設(shè)一層加筋，以減小兩者之間的摩擦阻力，減少面板在調(diào)整移動(dòng)過(guò)程中對(duì)橋臺(tái)結(jié)構(gòu)的擾動(dòng)。面板放置應(yīng)施壓均勻，避免脫空區(qū)產(chǎn)生。起重機(jī)的位置應(yīng)在距離面層一定范圍之外。

4 結(jié)束語(yǔ)

工程實(shí)踐表明，該種橋臺(tái)能夠消除橋臺(tái)與連接路基之間的差異沉降，從而為避免多年來(lái)公路橋梁行業(yè)難以克服的橋臺(tái)跳車現(xiàn)象提供了可能，作為一項(xiàng)新技術(shù)，土工合成材料加筋土橋臺(tái)復(fù)合結(jié)構(gòu)在施工前，需要進(jìn)行詳細(xì)施工交底，嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求和施工說(shuō)明進(jìn)行施工。