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上海泡沫混凝土在高速公路上的应用

发布日期:2020-12-09 作者: 点击:

    在公路建设中,上海泡沫混凝土技术大有用武之地,对于解决桥台台背跳车、道路加宽时新老路基的差异沉降及侧移、高填土路堤的稳定性、西部寒冷地区路堤的隔热保温等难题提供了一种新的途径,不但能节省用地、减少拆迁,充分提高土地利用效率,而且能缩短施工工期,提高工程质量,大幅度地降低工程运营后的维护管理费。

    

    1、用于软基路堤的填筑

    

    在东南部沿海地区,水网发达,软土分布范围广,在这样地带修建的高速公路,为减少软基路堤的工后沉降,常需要对软土地基进行必要的处理。

    

    长期以来着眼于提高软基承载能力的各种研究及工程研究做得比较多,所以排水固结法在工程界采用得比较多,复合地基法在一些特殊的路段也常采用;而以减少附加应力为目的的轻型填土技术的研究开发工作做得比较少,轻型填料的产品少,技术相对落后。泡沫混凝土技术的开发及在公路建设中的成功应用将为软基处理提供一种新的技术手段。其主要优点如下:

    上海泡沫混凝土在高速公路上的应用

    (1)可大幅度地降低填土荷载,减少软基的附加应力,抑制软基的沉降和侧移,提高路堤的稳定性。

    

    (2)可简化甚至取消软基处理,简化软基路堤中地下结构物的结构设计

    

    (3)施工工期短。特别是对于低填土路堤(即使地基为深厚软基),利用泡沫混凝土的轻质性,通过适当的力学计算,确定软基的换填深度、泡沫混凝土的容重和强度,在确保换填后的路堤及各种交通荷载对地基的作用力不超过地基的自然极限承载能力的条件下,可对原软土地基直接进行换填处理,缩短软基处理所需要的工期。

    

    2、用于桥台台背填土

    

    在道路运营期间,由于台背回填土与桥面出现不同的沉降,致使路面与桥面连接处开裂,形成高低不一路面,车辆通过时产生跳跃和;中击,从而对桥涵和路面造成附加的冲击荷载,使司机和乘客感到颠簸不适,甚至造成车辆大幅减速,严重的可导致交通事故,这种现象称为桥头跳车。这种病害在软土地基路段尤为突出。由此增加了道路维修费用,占据着道路维修养护费用的大部分,是一直未能解决的世界性难题。

    

    (1)桥头跳车产生的原因

    

    桥头跳车产生的原因比较复杂,主要可归结为以下几个方面:

    

    ①不良地基引起的沉降

    

    地基土质不良,是产生桥头跳车的最主要原因。桥涵通常位于沟壑地段,地下水位较高,且多为软基,此类土的天然含水量多大于液限、天然孔隙比大、常含有机质、压缩性高、渗透系数小、灵敏度高、抗剪强度低等特点,多属于饱和的正常压密软黏土,一旦受到扰动,天然结构受到破坏,强度便显著降低;加上桥头路基填筑高度相对较大,基底所承受的附加应力相对较大,在车辆荷载作用下,更容易引进地基沉陷,且沉降稳定历时往往持续数年乃至数十年。

    

    ②台背填料自身压缩引起的沉降

    

    压缩沉降主要取决于填料性质、施工条件及台前台背的防护排水工程的设置等情况。为了减少台背填料自身的工后沉降,一般采用多孔隙的渗透性填料,但由于桥台附近地方狭窄,施工时压实机具不能过分靠近台背,填料颗粒问孔隙无法完全消除;此外,填料质量差,达不到设计和规范要求等;在公路白重及车辆的垂直与振动荷载作用下,填料自身会不可避免地产生压缩沉降,造成跳车。

    

    ③ 刚柔突变引起的沉陷跳车

    

    刚性不同的路面在跳车处所产生的振动效果不同,柔性材料对能量的吸收要比刚性材料的大。由于桥梁是支撑在岩层上的刚性结构,具有较大的整体刚度;而与结构物桥台相连的道路属于相对柔性体,刚性较小、柔性较大,属弹塑性体。显然,道路与结构物桥台之间存在着较大的刚度差,这个刚度差的存在必然引起道路桥台之间产生较大的塑性变形差异及较大的刚度突变,加重了桥头跳车的振动效果。

    

    此外,尽管桥台桩基通常是经过软基处理,且在地基沉降稳定的基础上进行反开挖施工的,但由于填土荷载及深层软基侧移挤压等的作用,导致桥台及桥台桩基侧移、甚至破坏的案例时有发生,严重地影响到工程的安全。

    

    (2)采用泡沫混凝土技术缓解桥头跳车问题

    

    要缓解桥头跳车,就要使桥台与路基结合部附近沉降曲线的梯度变化缓慢化、均匀化,即应在桥台与路基结合部之间填充满足连续、均匀沉降要求的过度段。根据桥头跳车产生的原因,结合轻土的主要特性,在桥台与路基结合部之间填充的楔形泡沫混凝土体则可达到上述目的。其优点主要体现在以下方面:

    

    ①可大幅度地降低填土荷载,减少软基的附加应力,抑制软基的沉降和侧移,提高路堤的稳定性。

    

    ②缓解桥台与路基结合部材料的刚性突变

    

    ⑧彻底消除填料自身的工后沉降

    

    ④填土自身能够自立,对桥台结构物几乎没有推挤任用;

    

    ⑤施工工期短。

    

    3.用于道路加宽

    

    随着交通量日益增长,在上世纪90年代及以前修建的公路,大都已经不能满足使用要求,

    

    的道路加宽工程中,大多采用原路基两侧拼接加宽的方式,无疑地需要扩大公路占用土地。

    

    (1)常规道路加宽法存在的主要问题

    

    ①公路加宽就需要新征土地,以下图为例,新征土地宽度为CD,填土横断面为四方形

    

    达的东面部地区,伴随着公路加宽,需要进行大量拆迁,不但延误施工工期,而且要付出高额发生经济纠纷,引起不必要的麻烦。

    

    ②东面沿海地区软基分布广,地基承载能力低。因此,在路堤两侧拼接加宽后,新加j差异,使路基横向沉降呈反盆形式分布,时常导致路面及路堤两侧附近的结构物被拉裂破坏

    

    后的维修养护费用。

    

    ③路基加宽施工,需要运入大量的施工设备及材料,这不仅需要一定程度地封闭交通行公路交通带来吏大的压力,并且在施工过程中对周围环境产生污染,还对原路面产生一定自

    

    ④公路加宽施工环境不佳,因而施工工期长。


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