高速公路改扩建工程中桥台拼接及其防护处理方案探讨

2014-03-24黄周

中国新技术新产品 2014年5期

黄周

（广东能达高等级公路维护有限公司，广东广州 510030）

高速公路改扩建工程是通过增加行车道数量来提高道路的通行能力和服务水平的高速公路建设工程，通常是在保障交通通行的前提下实施的。高速公路改扩建中的桥梁拼宽和旧桥拆除重建施工，在桥台拼接时，常常需要挖除旧桥的锥坡及台后的部分路基，容易影响路基稳定，引起台后路基垮塌，导致路面结构破坏，危及道路结构安全和交通安全。如何在保障道路结构安全和交通安全的前提下开展工程施工，是高速公路改扩建工程建设者们应充分考虑并妥善处理的问题。笔者将结合自身的工作体会，就高速公路改扩建工程的桥台设置以及在施工过程中采取的防护处理方案进行探讨。

1 开挖式桥台拼接施工

新建桥梁与旧路利用的桥梁之间的拼接是高速公路改扩建工程中的重点、难点。桥梁拼接要求是最大限度利用原有桥梁结构以节省投资，采取有效措施降低对原有交通的影响，拼接后桥梁达到受力协调以保证结构安全，上部结构采用同结构、同跨径，下部结构相类似，使外部尺寸、形状相协调。基于上述要求进行的新旧桥梁之间的拼接，新建桥梁通常采用挖除旧桥锥坡及台后部分路基进行桥台施工，即开挖式桥台拼接施工。

旧桥锥坡及台后路基被挖除后，旧桥桥台及台后路基受力发生变化，受地质情况、土体性状、填土高度、压实度等因素影响，在车辆荷载和坡面水的作用下，台后路基及锥坡土体易发生崩塌、滑动、坍塌等整体失稳破坏和坡面侵蚀、坡面剥落等坡面破坏。桥台在侧向土压力的作用下易产生推移，发生位移变形。改扩建工程中开挖式桥台拼接施工常用的防护处理方案有以下几种。

1.1 钢板桩防护

钢板桩防护是将钢板桩打入土体中，用来抵抗土和水产生的水平压力，并依靠它打入土中的水平阻力，以及设在钢板桩上部的拉锚或支撑来保持其稳定的一种防护处理方案，它是一种临时支护。钢板桩因其强度高、施打方便被广泛使用。钢板桩支护的具体方案应结合现场开挖深度、土质情况、地质条件等因素，通过计算确定，通常有三种类型。顶端不设支撑或锚杆，完全依靠打入足够的深度来维持其稳定性的钢板桩为悬臂式钢板桩；上端为固定支撑，下端为自由支撑（浅埋式）或固定支撑（深埋式）的钢板桩为单锚式钢板桩；设置多层支撑或锚杆的钢板桩为多锚式钢板桩。

1.2 钢花管注浆防护

对台后路基和锥坡进行钢花管注浆加固，再对开挖面进行防冲刷处理，是对填筑密实度不理想的土体的一个比较有效的防护处理方案。钢花管注浆就是将钢花管打入土体中，通过钢花管上预设的小孔，在一定压力下向周围土体压注水泥砂浆或添加适量添加剂的水泥浆液的一种技术处理。注入的浆液在压力作用下以填充、渗透和挤密等方式排出土颗粒间裂隙中的水分和空气，并占据土颗粒间的空间，使土体孔隙比减少，强度提高，水泥凝结后将原来松散的土颗粒或裂隙胶结成一个整体，形成一个强度大、防水性能高和化学稳定性好的结合体。此外，留在土体中的钢花管本身具有一定的抗弯和抗剪强度，钢管与注浆体形成一个钢管混凝土桩，使原有地基形成加筋复合地基，当注浆钢花管桩形成群桩时，其集合效应可大大提高土体的强度。

1.3 喷锚防护

喷锚防护是在开挖面上用机械钻孔，在孔内安放钢筋并注浆，坡面安装钢筋网并喷射混凝土的一种防护处理方式。土体的抗剪强度低，基本没有抗拉强度，但具有一定的结构整体性，在土体内安置锚筋，插筋锚体形成的骨架弥补了土体抗拉强度和抗剪强度低的弱点，使插筋锚体与土体形成复合体，发挥共同作用，显著提高土体的承载能力和稳定性。插筋锚体对土体的约束作用、应力分担作用、应力传递与扩散作用，增强了土体变形的延性，荷载达到一定的程度后，土体变形速率增加，而土体保持完好的整体性，无明显滑裂面形成。喷锚防护具有设备简单、施工方便、施工时间短、经济效益好的特点，一般认为可用于地下水位以上的普通粘土和非松散砂土。喷锚防护的具体方案应结合现场开挖深度、土质情况、地质条件等因素，通过计算确定。

1.4 方案的选择

改扩建工程应根据现场的实际情况，结合各种影响因素，采取适当的防护处理方案。防护处理方案的确定，并不局限于某一种形式，可视具体情况选择一种方案或多种方案的组合。对于开挖式桥台拼接施工，无论采用何种防护方案，都必须加强稳定性的监测，在施工过程中采取必要的技术措施，减少对旧路的扰动，如桩基础采用回旋钻机施工等，做好路面水的疏导和雨水的阻隔，防止雨水冲刷和渗入，加快施工进度，避免不确定因素的影响，以确保道路结构安全和交通安全。

2 非开挖式桥台拼接施工

高速公路改扩建工程中，部分桥梁的改扩建比较特殊，如通道桥因交通需要无法进行封闭施工，因路网规划或升级改造需要新增桥梁，部分桥梁桥台填方过高等。因其特殊性，这些桥梁在桥台施工时并不适合开挖施工，只宜对桥台结构进行合理设置。

2.1 高填方桥台

对于高填方桥台或不适宜开挖旧桥锥坡和台后路基施工的桥台，可通过调整桥台设置方式来减少对旧桥锥坡及台后路基的开挖、减轻对旧桥桥台的影响。除了旧桥锥坡位置按路基搭接方式挖台阶施工外，不再进行其它开挖，桥台和锥坡位置按填土路基施工至旧桥桥台盖梁底部，以此为平台进行桩基础施工，浇筑承台，承台顶与旧桥盖梁顶衔接。这种处理方式既可避免开挖施工对旧路带来的安全隐患，利于旧路稳定，又可降低施工难度，加快施工进度。

2.2 桩柱式桥台

桩柱式桥台是基桩直接盖梁的一种桥台形式，通常采用桩基础以长短桩小净距间设的密排桩方式形成桥台，顶部通过盖梁将长短桩连接在一起，其中长桩按照承载力要求进行设计，起到支撑作用，短桩按照深基坑围护桩设计，起到挡土作用。桩柱式桥台结构简单，施工难度低，施工进度快，利于旧路稳定，施工质量易控制。在高速公路改扩建工程中，因要综合考虑交通通行和防护处理以及施工进度等因素，在旧桥拆除重建和新增桥梁时较为常用。

采用桩柱式桥台，可以直接以旧路为平台进行密排桩施工，开凿桩头后浇筑盖梁，挖除部分旧路面后安装梁板，最后全断面开挖基坑，浇筑底板及对桥台进行整饰。对于台后土体，可用水泥搅拌桩或本文1.2钢花管注浆防护的方式进行加固，以防桥台在台后土体及路面荷载的作用下产生位移变形。