邢 浩 刘团结
(河南省公路工程局集团有限公司,河南 郑州 450000)
近年来,随着中国国民经济的迅速增长,公路桥梁事业也迈入了一个全新的发展阶段,各种在建和已建桥梁的规模不断刷新着世界记录,取得了令人瞩目的成绩。桥梁是公路建设的重点工程,在路桥过渡段处极易出现“桥头跳车”病害,当车辆在此处通行时,将会出现跳跃、冲击现象,从而影响行车速度及行车舒适性,甚至会损坏桥梁质量及发生安全事故。如何解决这一难题,国内外进行了大量深入研究。DGR工法具有压力小、成本低、强度高及加固效果好的特点,将DGR工法用于路桥过渡段桥头跳车病害处治,可有效控制路、桥差异沉降,大幅提升路桥工程使用寿命。
近年来,我国公路建设事业发展迅速,越来越多公路及桥梁等构筑物修建于软土地基之上,且普遍存在地基沉降问题,尤其是路桥搭接处的差异沉降最为严重,甚至会产生桥头跳车病害,进而影响车辆行驶的舒适性和安全。为此,必须重视桥头跳车情况,加大路桥养护维修力度。据长期研究表明,影响公路桥梁工程桥头跳车的因素主要有以下几点:
1)地基强度方面。受工期等因素影响,桥涵、通道、路基等工程一般都需同时施工,桥涵等构造物具有较大刚性,在地基强度方面具有较高要求。然而,天然地基承载力并不能很好地满足这一要求,为降低不均匀沉降,一般会选择适合的加固方法,提高路基强度。但是部分台背路堤并未做加固处治,此部位的地基强度相对较低,导致桥台和台后路堤之间强度不同,从而产生不均匀沉降现象,最终引发桥头跳车病害。
2)排水方面。当路面上的雨水无法及时排出,雨水将会顺着路堤、桥涵通道等构造物的缝隙向路基下渗,这种情况下,受雨水影响,路面各结构层和路堤填料均会被侵蚀。同时,伴随雨水的不断冲刷,路基填土较细的颗粒甚至会被雨水带走,严重破坏原有土质结构,致使路基承载力大幅下降,或在桥台相邻部位出现局部沉陷病害,进而引发桥头跳车现象。
3)施工质量方面。施工是工程变为实体的过程,施工质量直接影响工程整体质量。若不注重施工质量,必定会产生严重病害问题,影响结构物使用状况。在施工质量方面,引发桥头跳车的原因不外乎以下几种:第一,工期紧张,为追赶进度,没有严格按照施工标准和流程施工,台背填土时间不充分,路堤固结程度未达到规范要求。第二,施工落实不到位,摊铺厚度控制不严格,压实度、密实度等均存有一定误差。第三,施工材料质量不合格,或填料配合比设计不准确等。第四,质量检测或监督管理不到位。
在施工过程中,很大原因是人的问题,因此,应提高人的质量管理意识,严格按照规范标准进行每一道施工工序,把好质量关。
4)设计方面。设计是减少变更、避免返工、降低成本的关键一环。在路桥基础设计中,基础形式不同,对工后沉降的影响也会存有差异,因此,在设计时,必须综合考虑施工中的影响因素,保证设计合理、科学,且具有可行性。
某公路工程通车运营多年,在行车荷载和自然因素长期作用下,部分路段出现了桥头路基沉陷,跳车问题较为严重。为保证路桥过渡段通行服务质量,确保汽车行驶舒适性和安全,决定对桥头跳车处进行加固处治。结合工程实际情况,本文提出了化学灌浆的“DCG工法”,本文以大桥左幅1#台桥头为研究对象,详细阐述了“DCG工法”在桥头跳车处治中路基软弱土体加固施工工艺,以期消除跳车病害,恢复路面使用性能。
DCG工法是深层注浆加固抬升技术的简称,兼具了劈裂灌浆和压密灌浆的优点,是一种新型的灌浆技术。DCG工法主要用于因地基软弱所引发的路堤不均匀沉降造成的各种病害的处治。DCG工法的工艺原理为浆液通过填充、渗透、压密等一系列工艺处理后,利用灌浆系统将配制好的浆液向软土层内灌注,土体内注入大量浆液后将迅速初凝,此时,也会填充土体内的裂缝处,在灌浆压力的作用下,又会产生新的劈裂面,如此循环不断注入大量浆液。在整个灌浆环节,软弱土体将不断被压实,其密实度达到规定值后,土体体积无法缩小,促使上层土体抬升,并抬升覆盖其上的构筑物。通过深层注浆可以进一步增强路基的承载力,形成路堤下隔层,减小路基不均匀沉降,缩小路桥过渡段的沉降差。该工艺主要用于运营期的路桥工程,可以采取分幅施工,且不会深填深挖路面,对交通干扰小,施工时间短,是一种较为理想的养护方法。
1)布孔。按照施工要求及现场实际情况,合理布设孔位,需布设四排,孔、排间距为3~3.5m,布设为梅花状。灌浆孔的深度为5~6m之间。
2)钻孔。钻孔时,可采用小型路面取芯钻机,禁止采用大型工程钻机,不得损坏路面。需钻穿基层,尽量做到路基土体不被钻孔用水所影响。由于本工程存在软土地基,灌浆孔深度达到5~6m,为了保证施工质量,在造孔过程中需提前钻探了解路基土体地质情况,针对局部个别位置,若存在较厚软土层,可适当增加灌浆深度。
3)安装灌浆管。完成钻孔作业后,需及时进行灌浆管安装。并放入孔内,直达孔底。灌浆管安装的同时,还要安装止浆塞,防止浆液流入热拌沥青层。
4)灌浆。DGR工法灌浆施工时,可一边加固一边调平,通过抬升3m以下的深层土体将路面上整个凹陷部位抬升,随后对3m以上土体进行处理,保证路面平顺。为了保证灌浆质量,各个灌浆孔均需进行多次灌浆,避免出现灌浆量不足问题。施工中,在0.1~1.5Mpa控制灌浆压力。根据灌浆压力(≥1.5MPa,瞬间压力除外)、进浆速率(≤5L/min)、单孔抬升量(≤5cm)及路面平整度等因素进行单孔灌浆结束时间的判定。在整个施工过程中,不得出现灌浆压力过大的情况,要确保灌浆施工质量。若进浆速率在5L/min以下时,则表明土体已达到密实度要求。
5)工后检测分析。为了检验DCG工法在桥头跳车处治中的应用效果,本文进行了路面平整度检测,对于加固前后1#台桥头20m拉线进行测定,第一,加固前,7.3cm为线与路面的最大间隙,存在较为明显的桥头跳车现象。第二,加固后,4mm为线与路面的最大间隙,且浆体7d抗压强度在20Mpa以上,说明路面已无明显跳车,通过DCG工法加固调平处治后取得了显著的效果。
综上所述,改革开放以来,我国经济迅速腾飞,交通工程建设事业步入了一个新的台阶。桥梁是高速公路建设的重要组成部分,桥头跳车病害的发生,将严重影响行车舒适性及安全。因此,必须重视桥头跳车问题,规范施工工艺,提高施工技术水平,这对高速公路建设质量影响深远。