高速公路橋頭跳車的變剛度處理系統的製作方法

2023-09-17 05:05:40

專利名稱：高速公路橋頭跳車的變剛度處理系統的製作方法
技術領域：
本發明屬交通工程特別是高速公路建設領域，具體涉及一種高速公路橋頭跳車的變剛 度地基處理系統。
背景技術：
橋頭跳車常導致公路交通運輸功能無法得到滿足，誘發、加重橋梁病害，縮短交通工 具使用壽命，並影響交通安全，長期以來高速公路橋頭跳車問題已成為國際公認的公路交 通技術難題。 一般認為橋臺基本不發生沉降，橋頭跳車產生主要是由於橋頭臺背填土及其 地基在自然環境和荷載作用下發生較大沉降造成的。目前國內公路部門和科研單位採用的 多種解決橋頭跳車的方法，對軟弱地基處理，目前國內常用方法有換填法、超載預壓法、 攪拌樁複合地基法等。就目前情況看，水泥攪拌樁複合地基加固軟土效果明顯，施工工期 短，但費用相對較高且施工質量很難控制，同時其處理的深度有限(一般在10 15m)。在 長江三角洲和珠江三角洲地區和我國其他沿海一帶廣泛發育深厚的軟土地層，由於路堤 高、荷載大，這些深厚軟土地基的加固處理是目前軟土地區高速公路建設中的技術難點。
基於橋頭跳車產生的原因以及已有處治方法存在的不足，本發明提出了結合多種地基 處理手段的特點，根據路面荷載和地基條件採用變剛度地基處理方法來控制橋頭跳車的一 種新技術。對於橋臺基礎，適當降低其樁基礎的豎向剛度，將橋梁本身的沉降控制在其允 許的範圍內；對於橋頭路基則採用長短組合剛性樁複合地基處理技術，根據具體的工程要 求和地質條件，剛性樁可以選擇低強度混凝土樁、CFG樁或預應力管樁等；在離開橋臺一
定距離以後，則可採用長板短樁聯合堆載地基處理方式進行地基加固，利用短樁(水泥攪 拌樁或其他的低強度樁)來提高淺部地基的承載力和降低沉降量，而通過長塑料排水板聯 合上部堆載方法加快深層軟土的排水固結過程，從而達到縮短施工工期，減小工後沉降或 差異沉降的目的。
綜合上述幾種地基處理形式的特點，根據橋臺、段橋頭段和一般路段的地基土性質， 考慮各段之間的過渡銜接，採用變剛度的方式進行地基處理，可以達到明顯減輕或消除橋 頭跳車的目的，從而提高車輛行駛的舒適性，並減少因橋頭養護而引起的行車不暢、堵塞、 交通事故等現象，不僅經濟技術指標上具有明顯的優勢，而且社會效益也非常明顯。

發明內容
本發明的目的在於提供一種高速公路橋頭跳車的變剛度地基處理系統。本發明根據處理對象的不同以及對沉降控制標準，分別採用樁基礎、長短組合剛性樁 複合地基以及長板短樁聯合堆載地基處理方式進行地基加固。其技術關鍵是如何根據路面 荷載和地基條件，設計出符合橋頭跳車沉降控制要求的變剛度地基處理方案。
本發明提出的高速公路橋頭跳車的變剛度處理系統，包括橋臺樁基礎1、剛性樁複合 地基2、長板短樁複合地基3和一般路基4。其結構如圖l、圖2和圖3所示。其中，剛性 樁複合地基2位於橋臺樁基礎1和長板短樁複合地基3之間， 一般路基4位於長板短樁復 合地基3另一側；剛性樁複合地基2由長樁9和短樁A10交替排列而成，長板短樁複合地 基3由塑料排水板11和短樁B12交替排列而成，剛性樁複合地基2和長板短樁複合地基3 頂部設有格柵8，格柵8上方是路基材料7，路基材料7上方是路面6。
本發明中，所述長樁9為剛性樁，剛性樁採用低強度混凝土樁、CFG樁或預應力管樁。
本發明中，所述短樁A10為攪拌樁。
本發明中，所述塑料排長板11插入長板短樁複合地基3深度與長樁9長度大致相同。 本發明中，相鄰的長樁9與短樁A10之間中心間距為2~3.5倍長樁9直徑。 本發明中，相鄰的塑料排水板11和短樁B12之間中心間距為2~5倍短樁B12直徑。 本發明中，格柵8由石灰改裝土與土工織物混合而成。
本發明中，橋臺樁基礎l可適當降低其樁基礎的豎向剛度，將橋梁本身的沉降控制在 其允許的範圍內；長短組合剛性樁複合地基2可根據工程要求和地質條件，剛性樁可以選 擇低強度混凝土樁、CFG樁或預應力管樁等，此段為連接橋臺和橋頭路基的處理段；在稍 遠的距離則是長板短樁複合地基3，這一部分是逐步過渡到一般路基4的連接段。
本發明中路基填料7和由石灰改善土+土工組成的格柵8則根據工程需要確定，長樁9 為剛性樁，短樁A10為攪拌樁，塑料排水板深度與長樁相等；本發明對於路基的處理深度 為長樁長度。整個設計分為三部分，通過不同的地基處理方法，以期獲得從橋臺樁基礎到 橋頭處理範圍，再到一般路基的平穩過渡，使得沉降符合控制標準，解決橋頭跳車問題。 本發明的有益效果
經査詢專利資料庫，目前尚未發現同類的專利報導。文獻檢索發現，現有的高速公路 地基處理系統通常是採用同一地基處理系統，這些系統所存在的共同問題是處理手段單 一，對於橋頭跳車的處理效果有限，而且設計和施工相對複雜，實際工程應用有很大的局 限性。本發明則突破了現有橋頭跳車處理方法的局限，採用多種地基處理系統綜合治理， 可有效的解決橋頭跳車問題。


圖1為本發明的平面圖。圖2為本發明的縱剖面圖。 圖3為本發明的A-A剖面圖。 圖4為本發明的B-B剖面圖。 圖5為本發明的C-C剖面圖。
圖中標號l為橋臺樁基礎；2為剛性樁複合地基；3為長板短樁複合地基；4為一般 路基；5橋頭處理範圍；6為路面；7為路基填料；8為格柵；9為長樁；10為短樁A; 11塑
料排水板，12為短樁B。
具體實施例方式
下面通過實施例進一步描述本發明。
實施例l， 某立交西橋頭過渡段長60m，地面標高4.35m左右，填土高度在2~4m， 地基土下有11 12m厚的淤泥質粘土。
橋頭處理範圍5長度為50m，其中剛性樁複合地基2處理範圍為30m,長板短樁複合 地基3處理範圍為20m。長樁9為剛性樁，樁長為20m，樁徑為0.7m，間距1.9m;短樁 A10為攪拌樁，樁長為16m,樁徑為0.7m，間距1.9m，長短樁成三角形布樁；長板短樁 複合地基3中，塑料排水板11長度為20.5m，短樁B12樁長為10m，壓縮模量lOOMPa， 塑料排水板11插入地基深度為20m，露出地面長度0.5m。
在橋臺處理範圍5內採用變剛度地基處理系統，採用本發明處理的橋頭段長短組合剛 性樁複合地基2，最終沉降223mm，工後沉降25mm<100mm;對於長板短樁複合地基3， 最終沉降385mm，工後沉降79mm<100mm。對於橋臺樁基礎1，適當降低其樁基礎的豎 向剛度，將橋梁本身的沉降控制在其允許的範圍內。根據技術要求，地基承載力〉^20Kpa, 工後沉降<=100111111。對比計算結果，本發明採用的變剛度地基處理技術滿足工程需要及技 術要求。
對於此類問題，按照圖1 圖5的布置方式，採用變剛度的地基處理系統，同時根據工 程的實際情況及地質條件確定好樁長及模量，即可達到滿意的效果。本發明為處理橋頭跳 車問題提供了新的實用方法，有著很好的經濟效益。
權利要求
1、一種高速公路橋頭跳車的變剛度處理系統，包括橋臺樁基礎(1)、剛性樁複合地基(2)、長板短樁複合地基(3)和一般路基(4)，其特徵在於剛性樁複合地基(2)位於橋臺樁基礎(1)和長板短樁複合地基(3)之間，一般路基(4)位於長板短樁複合地基(3)另一側；剛性樁複合地基(2)由長樁(9)和短樁A(10)交替排列而成，長板短樁複合地基(3)由塑料排水板(11)和短樁B(12)交替排列而成，剛性樁複合地基(2)和長板短樁複合地基(3)頂部設有格柵(8)，格柵(8)上方是路基材料(7)，路基材料(7)上方是路面(6)。
2、 根據權利要求1所述的高速公路橋頭跳車的變剛度處理系統，其特徵在於所述長 樁(9)為剛性樁，剛性樁採用低強度混凝土樁、CFG樁或預應力管樁。
3、 根據權利要求1所述的高速公路橋頭跳車的變剛度處理系統，其特徵在於所述短 樁A(10)為攪拌樁。
4、 根據權利要求1所述的高速公路橋頭跳車的變剛度處理系統，其特徵在於所述塑 料排長板(l 1)插入長板短樁複合地基(3)深度與長樁(9)長度大致相同。
5、 根據權利要求1所述的高速公路橋頭跳車的變剛度處理系統，其特徵在於相鄰的 長樁(9)與短樁A(10)之間中心間距為2~3.5倍長樁(9)直徑。
6、 根據權利要求1所述的高速公路橋頭跳車的變剛度處理系統，其特徵在於相鄰的 塑料排水板(ll)和短樁B(12)之間中心間距為2~5倍短樁B(12)直徑。
7、 根據權利要求1所述的高速公路橋頭跳車的變剛度處理系統，其特徵在于格柵(8) 由石灰改裝土與土工織物混合而成。
全文摘要
本發明屬交通工程特別是高速公路建設領域，具體涉及一種高速公路橋頭跳車的變剛度地基處理系統。根據處理對象的不同以及對沉降控制標準，分別採用樁基礎、長短組合剛性樁複合地基以及長板短樁聯合堆載地基處理方式進行地基加固。對於橋臺基礎，適當降低其樁基礎的豎向剛度，將橋梁本身的沉降控制在其允許的範圍內；對於橋頭路基則採用長短組合剛性樁複合地基處理技術，根據具體的工程要求和地質條件，剛性樁可以選擇低強度混凝土樁、CFG樁或預應力管樁等；在離開橋臺一定距離以後，則可採用長板短樁聯合堆載地基處理方式進行地基加固，利用短樁(水泥土樁或低強度樁)來提高淺部地基的承載力和降低沉降量，而通過塑料排水板聯合上部堆載系統加快樁底以下軟土的排水固結過程，從而達到縮短施工工期，減小工後沉降或差異沉降的目的。
文檔編號E01C3/00GK101591880SQ200910053790
公開日2009年12月2日 申請日期2009年6月25日 優先權日2009年6月25日
發明者葉觀寶, 波 李, 梁發雲, 黃茂松 申請人:同濟大學