高速公路桥头跳车的变刚度处理系统.pdf

本发明属交通工程特别是高速公路建设领域，具体涉及一种高速公路桥头跳车的变刚度地基处理系统。根据处理对象的不同以及对沉降控制标准，分别采用桩基础、长短组合刚性桩复合地基以及长板短桩联合堆载地基处理方式进行地基加固。对于桥台基础，适当降低其桩基础的竖向刚度，将桥梁本身的沉降控制在其允许的范围内；对于桥头路基则采用长短组合刚性桩复合地基处理技术，根据具体的工程要求和地质条件，刚性桩可以选择低强度混凝土桩、CFG桩或预应力管桩等；在离开桥台一定距离以后，则可采用长板短桩联合堆载地基处理方式进行地基加固，利用短桩(水泥土桩或低强度桩)来提高浅部地基的承载力和降低沉降量，而通过塑料排水板联合上部堆载系统加快桩底以下软土的排水固结过程，从而达到缩短施工工期，减小工后沉降或差异沉降的目的。

1、  一种高速公路桥头跳车的变刚度处理系统，包括桥台桩基础(1)、刚性桩复合地基(2)、长板短桩复合地基(3)和一般路基(4)，其特征在于刚性桩复合地基(2)位于桥台桩基础(1)和长板短桩复合地基(3)之间，一般路基(4)位于长板短桩复合地基(3)另一侧；刚性桩复合地基(2)由长桩(9)和短桩A(10)交替排列而成，长板短桩复合地基(3)由塑料排水板(11)和短桩B(12)交替排列而成，刚性桩复合地基(2)和长板短桩复合地基(3)顶部设有格栅(8)，格栅(8)上方是路基材料(7)，路基材料(7)上方是路面(6)。

2、  根据权利要求1所述的高速公路桥头跳车的变刚度处理系统，其特征在于所述长桩(9)为刚性桩，刚性桩采用低强度混凝土桩、CFG桩或预应力管桩。

3、  根据权利要求1所述的高速公路桥头跳车的变刚度处理系统，其特征在于所述短桩A(10)为搅拌桩。

4、  根据权利要求1所述的高速公路桥头跳车的变刚度处理系统，其特征在于所述塑料排长板(11)插入长板短桩复合地基(3)深度与长桩(9)长度大致相同。

5、  根据权利要求1所述的高速公路桥头跳车的变刚度处理系统，其特征在于相邻的长桩(9)与短桩A(10)之间中心间距为2～3.5倍长桩(9)直径。

6、  根据权利要求1所述的高速公路桥头跳车的变刚度处理系统，其特征在于相邻的塑料排水板(11)和短桩B(12)之间中心间距为2～5倍短桩B(12)直径。

7、  根据权利要求1所述的高速公路桥头跳车的变刚度处理系统，其特征在于格栅(8)由石灰改装土与土工织物混合而成。

高速公路桥头跳车的变刚度处理系统
技术领域
本发明属交通工程特别是高速公路建设领域，具体涉及一种高速公路桥头跳车的变刚度地基处理系统。
背景技术
桥头跳车常导致公路交通运输功能无法得到满足，诱发、加重桥梁病害，缩短交通工具使用寿命，并影响交通安全，长期以来高速公路桥头跳车问题已成为国际公认的公路交通技术难题。一般认为桥台基本不发生沉降，桥头跳车产生主要是由于桥头台背填土及其地基在自然环境和荷载作用下发生较大沉降造成的。目前国内公路部门和科研单位采用的多种解决桥头跳车的方法，对软弱地基处理，目前国内常用方法有：换填法、超载预压法、搅拌桩复合地基法等。就目前情况看，水泥搅拌桩复合地基加固软土效果明显，施工工期短，但费用相对较高且施工质量很难控制，同时其处理的深度有限(一般在10～15m)。在长江三角洲和珠江三角洲地区和我国其他沿海一带广泛发育深厚的软土地层，由于路堤高、荷载大，这些深厚软土地基的加固处理是目前软土地区高速公路建设中的技术难点。
基于桥头跳车产生的原因以及已有处治方法存在的不足，本发明提出了结合多种地基处理手段的特点，根据路面荷载和地基条件采用变刚度地基处理方法来控制桥头跳车的一种新技术。对于桥台基础，适当降低其桩基础的竖向刚度，将桥梁本身的沉降控制在其允许的范围内；对于桥头路基则采用长短组合刚性桩复合地基处理技术，根据具体的工程要求和地质条件，刚性桩可以选择低强度混凝土桩、CFG桩或预应力管桩等；在离开桥台一定距离以后，则可采用长板短桩联合堆载地基处理方式进行地基加固，利用短桩(水泥搅拌桩或其他的低强度桩)来提高浅部地基的承载力和降低沉降量，而通过长塑料排水板联合上部堆载方法加快深层软土的排水固结过程，从而达到缩短施工工期，减小工后沉降或差异沉降的目的。
综合上述几种地基处理形式的特点，根据桥台、段桥头段和一般路段的地基土性质，考虑各段之间的过渡衔接，采用变刚度的方式进行地基处理，可以达到明显减轻或消除桥头跳车的目的，从而提高车辆行驶的舒适性，并减少因桥头养护而引起的行车不畅、堵塞、交通事故等现象，不仅经济技术指标上具有明显的优势，而且社会效益也非常明显。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高速公路桥头跳车的变刚度地基处理系统。
本发明根据处理对象的不同以及对沉降控制标准，分别采用桩基础、长短组合刚性桩复合地基以及长板短桩联合堆载地基处理方式进行地基加固。其技术关键是如何根据路面荷载和地基条件，设计出符合桥头跳车沉降控制要求的变刚度地基处理方案。
本发明提出的高速公路桥头跳车的变刚度处理系统，包括桥台桩基础1、刚性桩复合地基2、长板短桩复合地基3和一般路基4。其结构如图1、图2和图3所示。其中，刚性桩复合地基2位于桥台桩基础1和长板短桩复合地基3之间，一般路基4位于长板短桩复合地基3另一侧；刚性桩复合地基2由长桩9和短桩A10交替排列而成，长板短桩复合地基3由塑料排水板11和短桩B12交替排列而成，刚性桩复合地基2和长板短桩复合地基3顶部设有格栅8，格栅8上方是路基材料7，路基材料7上方是路面6。
本发明中，所述长桩9为刚性桩，刚性桩采用低强度混凝土桩、CFG桩或预应力管桩。
本发明中，所述短桩A10为搅拌桩。
本发明中，所述塑料排长板11插入长板短桩复合地基3深度与长桩9长度大致相同。
本发明中，相邻的长桩9与短桩A10之间中心间距为2～3.5倍长桩9直径。
本发明中，相邻的塑料排水板11和短桩B12之间中心间距为2～5倍短桩B12直径。
本发明中，格栅8由石灰改装土与土工织物混合而成。
本发明中，桥台桩基础1可适当降低其桩基础的竖向刚度，将桥梁本身的沉降控制在其允许的范围内；长短组合刚性桩复合地基2可根据工程要求和地质条件，刚性桩可以选择低强度混凝土桩、CFG桩或预应力管桩等，此段为连接桥台和桥头路基的处理段；在稍远的距离则是长板短桩复合地基3，这一部分是逐步过渡到一般路基4的连接段。
本发明中路基填料7和由石灰改善土+土工组成的格栅8则根据工程需要确定，长桩9为刚性桩，短桩A10为搅拌桩，塑料排水板深度与长桩相等；本发明对于路基的处理深度为长桩长度。整个设计分为三部分，通过不同的地基处理方法，以期获得从桥台桩基础到桥头处理范围，再到一般路基的平稳过渡，使得沉降符合控制标准，解决桥头跳车问题。
本发明的有益效果：
经查询专利数据库，目前尚未发现同类的专利报道。文献检索发现，现有的高速公路地基处理系统通常是采用同一地基处理系统，这些系统所存在的共同问题是处理手段单一，对于桥头跳车的处理效果有限，而且设计和施工相对复杂，实际工程应用有很大的局限性。本发明则突破了现有桥头跳车处理方法的局限，采用多种地基处理系统综合治理，可有效的解决桥头跳车问题。
附图说明
图1为本发明的平面图。
图2为本发明的纵剖面图。
图3为本发明的A-A剖面图。
图4为本发明的B-B剖面图。
图5为本发明的C-C剖面图。
图中标号：1为桥台桩基础；2为刚性桩复合地基；3为长板短桩复合地基；4为一般路基；5桥头处理范围；6为路面；7为路基填料；8为格栅；9为长桩；10为短桩A；11塑料排水板，12为短桩B。
具体实施方式
下面通过实施例进一步描述本发明。
实施例1，某立交西桥头过渡段长60m，地面标高4.35m左右，填土高度在2～4m，地基土下有11～12m厚的淤泥质粘土。
桥头处理范围5长度为50m，其中刚性桩复合地基2处理范围为30m，长板短桩复合地基3处理范围为20m。长桩9为刚性桩，桩长为20m，桩径为0.7m，间距1.9m；短桩A10为搅拌桩，桩长为16m，桩径为0.7m，间距1.9m，长短桩成三角形布桩；长板短桩复合地基3中，塑料排水板11长度为20.5m，短桩B12桩长为10m，压缩模量100MPa，塑料排水板11插入地基深度为20m，露出地面长度0.5m。
在桥台处理范围5内采用变刚度地基处理系统，采用本发明处理的桥头段长短组合刚性桩复合地基2，最终沉降223mm，工后沉降25mm＜100mm；对于长板短桩复合地基3，最终沉降385mm，工后沉降79mm＜100mm。对于桥台桩基础1，适当降低其桩基础的竖向刚度，将桥梁本身的沉降控制在其允许的范围内。根据技术要求，地基承载力＞＝120Kpa，工后沉降＜＝100mm。对比计算结果，本发明采用的变刚度地基处理技术满足工程需要及技术要求。
对于此类问题，按照图1～图5的布置方式，采用变刚度的地基处理系统，同时根据工程的实际情况及地质条件确定好桩长及模量，即可达到满意的效果。本发明为处理桥头跳车问题提供了新的实用方法，有着很好的经济效益。