加筋土柔性桥台在公路桥梁中的应用

于 博

（山西省交通规划勘察设计院有限公司，山西 太原 030032）

0 引言

桥梁墩台一般采用刚性基础，而相接的路基往往采用填方技术建造而成，基础形式的不同使桥梁和道路之间产生了较为明显的差异沉降，从而引起了“桥头跳车”。在工程实践中，尽管采用搭板过渡、轻质路堤、桥头特殊路基处理等技术措施，但实施的效果并不理想，而中小型桥梁由于受到经费的限制，这种问题更为普遍。

近年来，基于土工合成材料加筋土挡墙衍生出了一项新工程技术：土工合成材料加筋土桥台，即采用加筋土挡墙作为桥台，直接支承桥梁上部结构[1]，具有施工简便快捷、造价低廉、性能优越等优点。这项技术与传统桩承式桥台相比，桥梁与路堤间差异沉降较小，可有效缓解“桥头跳车”问题。据研究表明，加筋土桥台对于压实度高的砂土地基和坚硬的黏土地基效果明显，桥台沉降和差异沉降量小，适用范围主要以低等级公路桥梁为主。

1 工程概况

本项目为太行一号国家风景道（陵川段）公路，项目区位于太行山南端绝顶，太行山脉蜿蜒起伏于陵川县境内，构成东北高、西南低的天然地形，有明显的垂直差异，项目起点高程1 209 m，终点1 284 m，区域内最高点1 365 m，最低点1 050 m，最大相对高差315 m。

本座公路桥梁中心桩号为K43+175，前右角为90°，上部结构采用一孔8 m装配式混凝土简支空心板梁，桥台采用GRS台（见图1）。

图1 桥台布置图（单位：cm）

2 技术要求

a）主要技术指标 公路等级：三级公路；设计速度：30 km/h；路基宽度：整体式路基7.5 m；设计荷载：公路-Ⅰ级。

b）主要材料 预制空心板、桥台挡墙模块采用C30混凝土，普通钢筋采用HPB300和HRB400钢筋。

a）本桥上部采用简支空心板结构。

b）设计按常规方法计算和校核。

c）本工程设计采用HDPE单向整体拉伸格栅筋材，筋材应满足相关规范的要求。

d）加筋土挡墙一共3面，垂直方向铺设格栅时接触部分格栅应在中间填一定厚度的填料，防止格栅打滑（见图2）。

图2 桥台结构图（单位：cm）

3 桥梁设计要点

e）挡墙采用现浇C30混凝土条形基础，浇筑时应预留凹槽，以便安放面板模块；挡墙上部1 m范围内及帽石采用现浇钢筋混凝土。

f）挡墙面板采用C30现浇混凝土，面板内侧铺设钢架网，筋材与钢架连接从而保证整个体系完整性。

g）筋材应水平铺设，填料应分层压实，分层厚度和筋材间距一致，采用光面压路机碾压，每层土不少于3遍。

h）GRS桥台施工工序为：先进行基础土处理，再施工加筋土挡墙基础，然后逐层进行加筋土挡墙施工，最后浇筑顶部帽石[2]。

4 施工工艺与施工要求

有关桥梁的施工工艺、材料要求及质量检查标准，除应满足有关规范、条文外，还应特别注意以下事项。

4.1 空心板预制

a）空心板梁的附属设施预埋件是提前同梁板钢筋一起绑扎连接的，因此在浇筑空心板混凝土前应严格检查是否齐全。混凝土浇筑按照施工手册和管理办法严格执行。

b）空心板预制时，除注意预埋钢筋和预埋件外，桥面系、伸缩缝、护栏及其他相关附属构造，均应参照有关规范标准施工，护栏预埋钢筋必须预埋在预制空心板内。

4.2 预制板安装

a）架设前应先检查支座垫石顶面标高及平整度。用水准仪检查垫石顶面中心位置标高误差不大于1 mm，否则应进行处理并用砂浆抹平。

b）预制板采用兜底吊装方法[3]。

c）桥梁架设采用架桥机吊装，须经过验算方可进行。

d）桥面铺装混凝土浇筑前不容许汽车、压路机等重型机具通过。

4.3 GRS桥台施工要点

作为一项新技术，土工合成材料加筋土桥台复合结构在施工前，需要进行详细施工交底，承担单位应严格按照设计要求和施工说明进行施工。主要施工步骤和要求如下。

4.3.1 基槽开挖

按设计坡率，并在保证坡体稳定前提下，开挖至基底设计深度，清除基槽内的软弱土体和其他障碍物。保持基槽干燥，及时进行后续的加筋土基础施工，必要时对地基土进行夯实（见图3）。

图3 场地平整、基槽开挖

4.3.2 加筋土基础施工

先在开挖的基槽内铺设土工织物（见图4），当基础位于水流冲刷线以下时应做好防渗措施。然后摊铺碎石层并分层碾压，分层厚度15 cm，加筋间距一般为30 cm，压实系数应达到95%以上。达到基础高度后，用土工织物回折，包裹加筋碎石体，形成加筋土基础。

图4 加筋基础施工

4.3.3 GRS桥台施工

采用砌块作为面板，GRS桥台施工按“铺放一层砌块→摊铺一层碎石填料→施工碾压至规定压实度→铺设一层加筋材料”的工艺顺序重复进行，直到桥台设计高度。

GRS桥台施工应严格控制填料压实度。每铺设一层（20 cm厚）填料，即进行碾压密实，压实系数应达到95%以上（顶部承载区宜达到100%）。在距离面板1.0 m范围内，应采用轻型振动平板夯进行夯实（压实过程中对砌块顶面临时施加竖向压力），其他区域则应采用20 t振动碾压设备压实。在摊铺碎石过程中，应避免机械在加筋材料上直接碾压。

加筋材料铺设应沿道路纵向整幅铺设，不得拼接；沿道路横向可进行拼接，但上、下层筋材的拼接缝应错开。先将筋材嵌入面板，筋材与砌块之间的摩擦接触面积应超过砌块面积的85%；然后从面板处开始，向墙内铺设；铺设完成后，应对筋材进行张拉，筋材应绷紧、平整、无褶皱；然后在张拉情况下及时摊铺填料。桥梁基座（基础）下1 m范围内采用短筋材加密，加筋间距为10 cm。

砌块面板应分层错缝码放，码砌过程中应注意每一层的调平。同层砌块之间应无明显的缝隙，不得夹有颗粒碎屑物质。上下砌块之间的筋材铺设厚度应一致，当出现筋材搭接时，应修剪使其无搭接。每码放一层，均应检验面板的垂直度，控制偏移量在0.01 m之内。每一层砌块的内边缘需对齐（见图5）。最上面3层砌块应插钢筋进行浇筑，并设置顶盖（见图6）。

图5 砌块内边缘对齐

图6 顶部3层砌块的连接

4.3.4 桥梁基座施工

当不设置桥梁基础时，可采用加筋土基座。桥梁基座位于承载区（短加筋加强区）之上，由两层厚10 cm的加筋材料包裹碎石形成GRS复合体叠置构成，总厚度20 cm。桥跨结构直接安置在基座上。

4.3.5 桥跨结构安置

当桥台及基座施工完成，先在墙顶铺设一层加筋材料（见图7），然后吊装安置桥跨结构。桥跨结构放置应施压均匀，避免脱空区产生。起重机的位置应在距离面板一定范围之外。

图7 桥跨结构安置

4.3.6 翼墙施工

桥跨结构安置完成后，再修建翼墙。应保证GRS桥台与翼墙之间的墙面结构合缝严密（见图8），以防止填料漏失而影响局部稳定性。

图8 翼墙施工

4.3.7 路面施工

路面铺设前宜先进行预加载，以尽量减少GRS填土结构的工后沉降。铺设路面前，应在路基返包筋材之上铺设一层集料覆盖层，以保护筋材免受热拌沥青的腐蚀。

4.3.8 材料要求

加筋土桥台复合结构的核心部分——GRS桥台，由面板（面板有多种形式和尺寸，这里以常用的砌块面板为例）、加筋材料和碎石填料组成，各种材料的要求如下：

a）砌块面板 采用预制的空心砌块或实体砌块。标准砌块的技术规格为40 cm×20 cm×20 cm，抗压强度大于等于28 MPa，吸水率小于等于5%。

b）加筋材料 加筋材料应首选有纺土工织物，也可以考虑延伸率低的双向土工格栅[4]。

5 结语

目前，GRS技术在国外的应用正在迅速发展，相关工程实例表明GRS桥台结构的工后墙面位移和桥头沉降均较小，具有良好的服役性能。加筋土柔性桥台施工工艺简单、建设成本低、后期维护方便且较好地适应山西省的地质条件，该技术主要适用于低等级公路桥梁，在减轻“桥头跳车”问题上的优异表现具有显著的技术优势，是一个较为理想的解决方案。