CN103334357B - 一种高架桥下桩基承台伸入路基的路堤结构及施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高架桥下桩基承台伸入路基的路堤结构，所述结构主要由路基处理桩、桩顶纵横向连接盖梁、轻质填料层、固化土回填层、横向加筋层组成；在路基中设置路基处理桩，桩顶预设连接钢筋；纵横向连接盖梁浇筑于路基处理桩桩顶，通过桩顶连接钢筋加强与桩身连接；路基采用固化土和轻质填料分层回填，内设横向加筋层。本发明可有效提高高架桥下路堤结构的整体性，改善路基填料的性能，降低填料的重量，解决由于承台伸入路基引起路基不均匀沉降而导致的路面纵向裂缝及波浪，具有较好的技术经济效益。本发明还提供了上述路堤结构的施工方法。

Description

一种高架桥下桩基承台伸入路基的路堤结构及施工方法

技术领域

本发明属于地基处理领域，涉及一种高架桥下路基变形组合控制结构，特别是一种高架桥下桩基承台伸入路基的路堤结构及其施工方法，该结构具有提高路基土的承载能力、增强路基填料的整体性、减少填料重量等多重优点，适用于软土地区公路、市政道路中高架桥下路基处理工程，尤其适用于高架桥承台伸入路基易引起路面产生裂缝的路基处理。

背景技术

随着城市交通需求的日益膨胀，高架桥、立交桥在城市交通规划中所占比例越来越大，但由于城市道路的中央隔离绿化带宽度较小，当设计桩基承台尺寸较大时，桥梁桩基承台往往会伸入高架桥下道路行车道下方的路基中，严重影响路基结构的整体性。同时，由于我国沿海诸省分布有较为广泛的软土，它具有含水率高、压缩性大、渗透性差、灵敏度高、强度低和厚度不均匀等的特点，路基结构在上部交通荷载作用下易出现较为明显的工后沉降。

大量工程实际表明，建设在软土地区的高架桥、跨线桥工程，由于桥梁桩基沉降较小、路基沉降大，若对高架桥下路基变形缺乏有效的控制措施和结构，就会给道路的建设效益和行车质量产生诸多不利影响或安全隐患，如路基土沉降会对桥桩产生侧向摩阻力，改变桩体的受力性能；路基的不均匀沉降变形会导致承台边缘附近出现纵向裂缝或路面车辙等工程病害，缩短道路的养护周期；路基结构变形会影响路面结构的性能，进而影响行车的舒适性、降低道路通行能力，甚至造成行车安全隐患。

目前各地区应对上述问题的措施主要有加铺法、开挖轻质材料置换、注浆法等。加铺法即在原路面表层以上加铺路面材料，该法虽可迅速弥补路段间的沉降差，快速改善公路的通行条件，但由于其未能改善下部基础的承载性能，再加上加铺层会加重路面结构的重量，对于软基沉降控制不利，易出现越加铺越沉降的恶性循环，而且多次加铺的工程费用也较高。注浆法是通过注浆管向加固区域压入一定量的水泥浆，通过固化路基土体来提高路基的承载能力，但该加固措施以加固浅层软基或上部路基为目的，对软土较深的情况下很难注浆至相对硬土层，对路基较宽的路段也较难注入路堤中心，同时注浆加固地基如注浆压力或过程控制不当也易导致注浆不均匀，引起路基结构在上覆荷载作用下出现不均匀变形。轻质材料换填是采用轻质材料代替原来的填料填筑路堤，该法对减小路基的上覆荷载、降低路面整体沉降具有较好的预处理效果，但当大规模采用时起工程费用较高，而且由于填料本身的承载力不高，抗剪切力较差，在应对由高架桥桩基与路面沉降差异引起的路面结构变形时尚显不足，尤其是在软土地基条件下。采用轻质材料替换路基填料，虽可减小路堤荷载的重量，但是该法难以提高路基范围内不同区域土体的整体性，尚难协调控制路基的不均匀变形量，而且对土体抗弯拉性能的改善效果较为有限。因此，如采用轻质填料填筑路堤，需改善路堤的抗剪切、抗弯拉性能。

综上所述，目前工程界针对高架桥下的道路病害和路基变形问题处治主要以事后补救为主，如加铺法、开挖轻质材料置换和注浆法等，这些方法在一定的工程条件下也取得了较为理想的处治效果。但是，从总体上看，由于这些方法未涉及路堤的结构优化组合，其改善效果有限，难以从根本上解决桥桩下路堤填料的变形协调问题，甚至会出现越补救问题越严重的恶性循环。

鉴于上述技术背景，为了更好的防治高架桥下桩基承台伸入路基可能造成的道路病害问题，提高道路的建设效益，目前亟需发明一种合理的桥下路堤结构，使其既可有效减少高架桥下路基土体的变形量，改善路基填料的性能，还可提高路堤填料的整体性，降低填料的重量。

发明内容

本发明的目的在于通过加固路基、减小上覆荷载和增强路基结构协同受力性能三种沉降控制措施相结合，发明一种可有效防治高架桥下道路不均匀沉降、改善路基填料性能的新型高架桥下路基病害防治结构及施工方法。

为了实现上述技术目的，本发明采用了以下技术方案：

一种高架桥下桩基承台伸入路基的路堤结构，其特征在于所述结构主要由路基处理桩、桩顶纵横向连接盖梁、轻质填料层、固化土回填层、横向加筋层组成；在路基中设置路基处理桩，桩顶预设连接钢筋；纵横向连接盖梁浇筑于路基处理桩桩顶，通过桩顶连接钢筋加强与桩身连接；路基采用固化土和轻质填料分层回填，内设横向加筋层。

路基处理桩为弱挤土、非挤土桩，桩身距离高架桥承台边缘500mm~800mm，穿透软弱地基层，打入持力层500mm~2000mm，桩间距为3000mm~4000mm，纵横向等间隔布置，桩长根据沉降平顺过渡原则选择性的减小或保持不变。

桩顶纵横向连接盖梁为钢筋混凝土整体现浇盖梁，呈井字形，边缘桩顶盖梁延伸600~1000mm短距离悬臂，盖梁宽度为地基处理桩桩径的1~2倍；盖梁内钢筋与路基处理桩顶部钢筋连接，连接方式为焊接或绑扎连接。

所述固化土回填层由原路基开挖土与固化剂拌合而成，固化至桩顶纵横向连接盖梁梁底下方600mm~1200mm，其厚度为1500~3000mm，固化剂为水泥、石灰或土壤固化剂。

轻质填料为气泡混合轻质土、泡沫珠混合轻质土或EPS 颗粒轻质土。

横向加筋层为高强钢筋网片或钢塑土工格栅，根据填料变形协调要求设置一层或多层。

所述高架桥下桩基承台伸入路基的路堤结构的施工方法，其特征在于包括以下步骤：

1) 施工前准备：根据设计图纸，处理施工场地，测量出桩位，画出桩位轮廓线；

2) 取土成孔：钻孔取土，必要时应辅以泥浆护壁或埋设护筒；

3) 路基处理桩施工：清孔后，在成孔中施工地基处理桩，根据设计要求控制桩身入土深度，并在桩顶预设与纵横向连接盖梁连接的钢筋；

4) 下挖回填固化土：待路基处理桩强度达到设计要求后，采用人工开挖和机械开挖相结合的方式下挖路基填土至桩顶以下设计标高，将挖出的土体固化后分层均铺回填至桩顶；

5) 桩顶纵横向连接盖梁施工：待回填土具有一定强度后，在路基处理桩的桩顶支设模板，连接桩顶预设钢筋与纵横向连接盖梁的钢筋，浇筑桩顶纵横向连接盖梁；

6) 填筑固化土：待桩顶纵横向连接盖梁达到设计强度后，拆除模板，继续分层填筑固化回填土层；

7) 横向加筋层铺设：固化土铺设完成后，铺设横向加筋层，并进行张拉；

8) 摊铺轻质土：压实固化回填土后，摊铺轻质填料层；

9) 路面结构层施工：根据设计要求进行路面结构施工。

本发明具有以下特点和有益效果：

(1) 采用弱挤土、非挤土桩进行路基处理，可减小桩体施工对邻近高架桥桩基承台的影响；路基处理桩桩长根据沉降平顺过渡原则选择性的减小或保持不变，可更好的协调路基土的变形。

(2) 纵横向连接盖梁采用整体现浇，并与弱挤土桩通过顶部的预留钢筋连接呈一整体，既可有效提高路基结构的整体性，还可减少软弱土层的负荷。

(3) 路堤填料采用气泡混合轻质土和固化土，不但可以降低填料的重量，而且可以提高路堤填料的强度，还可以减少路堤土方搬运工程量，利用气泡混合轻质土具有较高强度、耐水性及耐久性的特点还可省去路基施工中水稳层的施工。

(4) 在气泡混合轻质土与固化土之间及固化土层内设置横向加筋层，提升路基抗剪能力，可同时起到增强填料整体性、调整上部荷载分布、协调路堤变形的作用。

总之，本发明的特点在于通过弱挤土桩将荷载传至路基持力层，通过设置纵横向连接盖梁增强路堤结构的整体性和抗沉降能力，通过回填固化土、轻质土改善填料的性能，通过设置横向加筋层增强填料的协调变形能力，具有较好的技术经济效益。

附图说明

图1是高架桥下桩基承台伸入路基的路堤结构的立面示意图；

图2是图1沿A-A线剖面图；

图3是图1沿B-B线剖面图；

图4是图1沿C-C线剖面图；

图中：1—路基处理桩、2—钢筋笼、3—软土层、4—持力层、5—路面结构层、6—轻质土层、7—横向加筋层、8—固化回填土层、9—桩顶纵横向连接盖梁、10—路缘石、11—绿化带、12—隔离栏、13—桥墩、14—桩基承台、15—高架桥桩基。

具体实施例

桥梁桩基及桩基承台的设计及施工技术要求，弱挤土桩的设计及施工技术要求，钢筋堆放、吊装、绑扎施工技术要求，混凝土配合比设计及施工技术要求等，本实施方式中不再累述，重点阐述本发明涉及结构的实施方式。

图1是高架桥下桩基承台伸入路基的路堤结构的立面示意图；图2是图1沿A-A线剖面图；图3是图1沿B-B线剖面图；图4是图1沿C-C线剖面图。参照图1~4所示，高架桥下桩基承台伸入路基的路堤结构主要由路基处理桩1、轻质土层6、横向加筋层7、固化土回填土层8、桩顶纵横向连接盖梁9等部分组成。

地基处理桩1采用钻孔灌注桩，桩径400mm，桩身与高架桥桩基承台14距离为500mm，路基处理桩1打入持力层的深度随桩体与桥梁桩基承台14距离的增加而逐渐减小，其中长桩桩底打入持力层4的深度为1000mm，短桩打入持力层的深度为500mm；桩身混凝土强度等级为C30，钢筋笼2的纵向钢筋采用HRB335（直径为16mm）的螺纹钢筋，螺旋筋采用HPB300（直径为8mm）的光面钢筋。钢筋笼2的纵向钢筋伸出桩顶的长度为200mm，用作与纵横向连接盖梁9的连接筋；路基处理桩1的具体施工要求符合现行规范之规定，施工器械净高要求低于高架桥高度，施工地基处理桩时尽可能的避免对桩基承台14和高架桥桩基15的影响。

桩顶纵横向连接盖梁9为钢筋混凝土整体现浇盖梁，混凝土强度等级为C30，盖梁在路基填筑区域的宽度为500mm，高度为400mm，纵横向连接，俯视呈井字形，边缘桩顶延伸600mm短距离悬臂；纵横向连接盖梁9的纵向钢筋采用HRB335（直径为16mm）的螺纹钢筋，箍筋采用HPB300（直径为8mm）的光面钢筋；纵横向连接盖梁9的纵向钢筋与钢筋笼2的纵向钢筋绑扎连接。

固化回填土层8由钻孔所取出土体、下挖部分土体及场地平整时废弃土与固化剂混合搅拌而成，固化剂选用普通硅酸盐水泥，水泥强度等级为32.5MPa，固化剂掺入比例为8%（质量比）。固化土回填层厚度为2000mm，包括桩顶纵横向连接盖梁底下1000mm和轻质土层6底至桩顶纵横向连接盖梁9顶面的600mm，并且桩顶纵横向连接盖梁9间空隙也做回填，在桩顶纵横向连接盖梁9顶面处铺一层横向加筋层7，固化回填凸层8延伸至桥墩13四周。

横向加筋层7选用钢塑土工格栅，钢塑土工格栅每延米拉伸屈服力≥80kN/m，屈服伸长率≤3%。用铺设机或人工方法将格栅缓缓向前拉铺，每铺10米长进行人工调直一次，沿路基横向对土工格栅搭接部分每隔1000mm用8#铁丝进行穿插连接，并在铺设的格栅上每隔1500mm用U型钉锚固一次。

轻质土层6采用采用气泡混合轻质土，设于位于路面结构层下，厚度500mm，高架桥下范围内路堤等厚度铺设。气泡混合轻质土的配合比应根据设计强度、湿容重、流动性等要求进行选择，气泡混合轻质土设计湿容重为不大于6.5kN/m3，28天无侧限抗压强度均不低于0.8MPa，水泥采用32.5#普通硅酸盐水泥，气泡比例不低于65%；在轻质土层6与固化回填土层8接触面处铺一层横向加筋层7。

采用钻孔灌注桩为路基处理桩的高架桥下桩基承台伸入路基的路堤结构的主要施工步骤如下：

1) 施工前准备。根据设计图纸，处理施工场地，测量出桩位，画出桩位轮廓线。

2) 取土成孔。钻孔取土，必要时应辅以泥浆护壁或埋设护筒，桩长根据设计要求确定。

3) 路基处理桩施工。清孔后，下放钢筋笼2，钢筋笼2的顶面高于孔口400mm，钢筋笼2安放完毕后，浇筑混凝土，形成路基处理桩1。

4) 下挖回填固化土。待路基处理桩1的强度达到设计要求后，采用人工开挖和机械开挖相结合的方式下挖路基填土3至路基处理桩1顶面以下1000mm，将挖出的土体固化后分层均铺回填至桩顶，形成下部的固化回填土层8。

5) 桩顶纵横向连接盖梁施工。待路基处理桩1下部的固化回填土层8达到设计强度后，在路基处理桩的桩顶支设模板，模板宽度500mm，并连接路基处理桩1顶部的预设钢筋与纵横向连接盖梁9的钢筋，浇筑混凝土，形成桩顶纵横向连接盖梁9。

6) 填筑固化土。待桩顶纵横向连接盖梁9达到设计强度后，拆模，铺设第一层横向加筋层7，并进行张拉、固定，再分层填筑固化回填土层8。

7) 横向加筋层铺设。固化回填土层8填筑完成后，铺设第二层横向加筋层7，并进行张拉、固定。

8) 摊铺轻质土。摊铺适当厚度的气泡混合轻质土层6。

9) 路面结构层施工。根据设计要求进行路面结构5及路缘石10、绿化带11、隔离栏12等的施工。

Claims (1)

1.高架桥下桩基承台伸入路基的路堤结构的施工方法，所述结构主要由路基处理桩、桩顶纵横向连接盖梁、轻质填料层、固化土回填层和横向加筋层组成；在路基中设置路基处理桩，桩顶预设连接钢筋；纵横向连接盖梁浇筑于路基处理桩桩顶，通过桩顶连接钢筋加强与桩身连接；路基采用固化土和轻质填料分层回填，内设横向加筋层；其特征在于所述施工方法包括以下步骤：

1) 施工前准备：根据设计图纸，处理施工场地，测量出桩位，画出桩位轮廓线；

2) 取土成孔：钻孔取土，辅以泥浆护壁或埋设护筒；

3) 路基处理桩施工：清孔后，在成孔中施工地基处理桩，根据设计要求控制桩身入土深度，并在桩顶预设与纵横向连接盖梁连接的钢筋；

4) 下挖回填固化土：待路基处理桩强度达到设计要求后，采用人工开挖和机械开挖相结合的方式下挖路基填土至桩顶以下设计标高，将挖出的土体固化后分层均铺回填至桩顶；

5) 桩顶纵横向连接盖梁施工：待回填土具有一定强度后，在路基处理桩的桩顶支设模板，连接桩顶预设钢筋与纵横向连接盖梁的钢筋，浇筑桩顶纵横向连接盖梁；

6) 填筑固化土：待桩顶纵横向连接盖梁达到设计强度后，拆除模板，继续分层填筑固化回填土层；

7) 横向加筋层铺设：固化土铺设完成后，铺设横向加筋层，并进行张拉；

8) 摊铺轻质土：压实固化回填土后，摊铺轻质填料层；

9) 路面结构层施工：根据设计要求进行路面结构施工。