CN109281239A - 道路运营状态中的肋式桥台锥坡切除方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种道路运营状态中的肋式桥台锥坡切除方法，该方法集多项技术措施联合，包括路基(基础)注浆加固、土钉支护、肋台各肋间钢筋混凝土板连接、路基稳定监测、协同施工的交通组织等技术，使得锥坡切除后土钉支护、肋台、面板形成一种整体支护结构，承受台后土压力，保证了肋台锥坡切除在施工过程中及永久使用中的安全度，使得本发明具有现实可行性，避免了拆除重建桥梁等带来的施工或使用风险大、造价高、工期长、资源消耗大、对运营影响大等问题。

Description

道路运营状态中的肋式桥台锥坡切除方法

技术领域

本发明属于道路工程技术领域，尤其涉及一种道路运营状态中的肋式桥台锥坡切除方法。

背景技术

桥台是位于桥梁两端，支承桥梁上部结构并和路堤相衔接的建筑物。肋式桥台(简称肋台)是桥台形式的一种，其功能除传递桥梁上部结构的荷载到基础外，还具有抵挡台后的填土压力、稳定桥头路基、使桥头线路和桥上线路可靠而平稳地连接的作用，故肋式桥台一般采用钢筋混凝土结构。

肋式桥台一般台前采用锥坡形式，其填筑与台后路基一并进行形成整体；锥坡采用一定坡度的斜坡，坡脚位于台前边跨内，故锥坡占用了该边跨的部分物理空间；肋板式桥台形式有别于肋式桥台，其各肋之间采用肋板连接，台后路基在肋板后填筑，台前无锥坡；肋式桥台与肋板式桥台，其桥台均承受来自于台后路基的侧向土压力，但由于结构形式的差异，土压力大小不同，肋式桥台由于台前自然放坡形成锥坡，其土压力值小于肋板式桥台。

土钉支护是维持土坡稳定的一种技术，其在坡面上钻孔，孔内放置钢筋并注浆，坡面铺设钢筋网并喷射混凝土，形成联合支护系统，其施工方式一般采用随开挖随支护的分步实施方法。土钉支护是锥坡切除维持路基稳定的的一种技术，但如前述其是一种联合支护系统，需要在坡面上均匀布设土钉形成整体支护体系。当桥台为肋台时，由于肋台的存在只能在肋台间的坡面上钻孔布设，造成分隔成几块区域的土钉支护，这样将大大降低土钉支护的整体联合支护的效益，损失了安全度，增加了土钉支护体系的安全风险，一般情况下工程界并不会采用这种简单的土钉支护方案。土钉支护主要依靠钻孔注浆形成的土钉与周边土体间的摩阻力发挥支护作用，由于桥台台后是人工填筑的路基，具有更大的不均匀性和松散性，将大大影响注浆体的完整性和摩阻力的发挥，其效用不如原状山体开挖后的边坡的支护，增加了工程界使用的顾虑。

除土钉支护外也可采用修筑挡土墙的方式，但圬工挡墙必须是在锥坡切除后才能施工，挡土墙施工期间必须依靠边坡的临时稳定性或安全度不足的临时措施来保障路基稳定，这仅可适用于路基很低有足够施工经验的情况，一般对于较高的路堤(如3m以上)工程界也是不敢采用的，因为对桥及桥上通车来说，风险过高。

抗滑桩也是边坡支护的一种技术，但对于桥下常规情况下并不适用，无论是截面尺寸较大的钢筋混凝土性桩还是钢管桩，其施工均需一定的作业空间，桥下由于高度有限，锥坡切除面顶部往往已接近桥梁梁板，根本没有作业条件。

预应力锚杆(索)也是边坡支护的一种技术，由于类似土钉采用水平向钻孔，施工作业难度相对抗滑桩较小，但预应力锚杆(索)受力依靠锚固段注浆体与周围土体的摩阻力发挥，对于路基这种人工填土适用性并不好，其所需的锚固段越长，锚杆(索)施工越困难，体现在作业空间可能不够，或者钻孔过程中塌孔严重难以成孔等；故预应力锚杆(索)对于锥坡切除后的边坡支护也是适应性较差，工程界一般也是不会采用的。

桥下空间利用是人们经济活动的需求之一，由于桥下道路拓宽等活动需要释放被锥坡占用的部分桥下空间，这时便需要将锥坡切除，但简单直接的锥坡切除会改变桥台处路基的稳定状态，造成路基滑塌，形成工程事故，故需有必要的工程措施予以保障。

目前对于肋台锥坡切除，尤其路基较高时还没有合适的足够保障施工期、使用期安全的方法，工程界遇到时往往采用拆除桥梁重建的处理方法，该方法比较常规，理论、规范成熟、风险低，可以解决需求，但桥梁拆除重建带来造价增加、工期增加、资源消耗增加、道路中断运营等问题，代价是极其高昂的，有的时候(如无法中断交通时)并不可行。

发明内容

为了解决现有技术存在的缺陷，安全简便地实现肋台台前锥坡切除，达到桥下空间利用目的，本发明提供了一种道路运营状态中的肋式桥台锥坡切除方法，安全可靠、施工简便，避免了拆除重建桥梁等其它造价高、施工复杂、资源消耗大、运营影响大的方案。

一种道路运营状态中的肋式桥台锥坡切除方法，包括如下步骤：

(1)对锥坡开挖面前方一定范围内土体进行超前导管注浆预加固；

(2)自上而下分步分块开挖锥坡，开挖同时实施土钉支护，即开挖一块支护一块，完成后方可开挖下一块；

(3)在肋台侧面植入钢筋，肋台间浇筑钢筋砼面板，所述面板通过预先植筋与肋台连接成为整体；

(4)施工必要的基础加固，完成全部切除工作。

进一步地，所述步骤(1)的具体过程如下：

1.1首先通过土体注浆试验及检测，获取注浆工艺参数以及土体与土钉间的摩阻力参数；然后通过土钉支护稳定性分析得到所需的土钉设计长度，从而确定预加固范围(预加固范围宜超过土钉打设的钻孔范围)；

1.2沿现状锥坡表面水平打入导管且在预加固范围内的管体设置出浆孔；

1.3通过导管向预加固范围内注入浆液(如水泥浆等)，待凝固后即在锥坡开挖面前方形成一定范围的加固区。

注浆预加固过程中的注浆方法可根据不同注浆技术的适应性选择，只要满足预加固范围及要求即可；当有足够的经验认为肋台后路基密实且足以为土钉提供良好的粘结性能时，可省略注浆预加固步骤。

优选地，所述步骤(2)中自上而下分步分块开挖锥坡，即自上而下分台阶开挖，每一台阶又根据肋台的间隔划分多个区块，各块间施工顺序采用跳块施工，以利锥坡稳定。

优选地，所述步骤(2)中实施土钉支护优选采用干式成孔机具并配备套管成孔机具，以解决可能出现的塌孔问题；清孔时严禁使用带水清孔，而应采用高压空气经钻杆达孔底，将孔内一切松散杂质吹出。

优选地，所述步骤(2)的具体施工过程中应根据现场实际情况对局部易塌土体采取喷射砼等方法防护，以防止边坡的裸露土体发生坍塌。

优选地，所述步骤(3)中的植筋以及面板钢筋按规范焊接，保证连接可靠；面板浇筑前，应对肋台接触面进行凿毛处理并涂刷界面剂，以加强粘结。

所述步骤(1)～(4)的施工过程中使道路始终保持运营状态，即对桥梁通行车辆进行管控，根据实际采取一定的交通组织并在肋台后布设有关监测桥台稳定的措施，这些措施用于增加施工期桥台安全。

本发明肋式桥台锥坡切除方法集多项技术措施联合，包括路基(基础)注浆加固、土钉支护、肋台各肋间钢筋混凝土板连接、路基稳定监测、协同施工的交通组织等技术，使得锥坡切除后土钉支护、肋台、面板形成一种整体支护结构，承受台后土压力，保证了肋台锥坡切除在施工过程中及永久使用中的安全度，使得本发明具有现实可行性，避免了拆除重建桥梁等带来的施工或使用风险大、造价高、工期长、资源消耗大、对运营影响大等问题。

附图说明

图1为本发明肋台锥坡切除加固的剖面结构示意图。

图2为本发明分步分块开挖锥坡的施工分块示意图。

图3为高速公路肋式桥台锥坡切除实例中拟定分区块施工示意图。

图4为高速公路肋式桥台锥坡切除施工完成后的剖面结构示意图。

图1和图2中：1—桥梁，2—路基，3—肋式桥台，4—切除的锥坡，5—预加固范围，6—土钉，7—钢筋混凝土面板，8—喷射混凝土，9—桥台台帽，10—分块。

具体实施方式

为了更为具体地描述本发明，下面结合附图及具体实施方式对本发明的技术方案进行详细说明。

本发明通过以下三种技术措施联合的方法，使得锥坡切除后土钉支护、肋台、面板形成一种整体支护结构，如图1所示，承受台后土压力，保证了肋台锥坡切除在施工过程中及永久使用中的安全度，使得该技术具有现实可行性，避免了拆除重建桥梁等带来的施工或使用风险大、造价高、工期长、资源消耗大、对运营影响大等问题。

(1)对锥坡开挖面前方一定范围内土体进行注浆预加固，注浆后可在锥坡开挖面前方大致形成一定范围的加固区。注浆预加固宜通过类似土体注浆试验及检测，获取注浆工艺参数，以及与土钉间的摩阻力参数，然后通过土钉支护稳定性分析得到所需的土钉设计长度，再来确定预加固范围，加固范围宜超过土钉打设的钻孔范围；注浆方法可根据不同注浆技术的适应性选择，只要满足预加固范围及要求即可。

(2)自上而下分步分块切除锥坡，分块如图2所示，每一分块切除后及时采用土钉支护。分步分块指自上而下分台阶开挖，每一台阶又根据肋台肋的间隔划分区块，作为优选，各块间施工顺序采用跳块施工，以利锥坡稳定；土钉施工优选干式成孔机具，并配备套管成孔机具，以解决可能出现的塌孔问题，清孔时严禁使用带水清孔，应采用高压空气经钻杆达孔底，将孔内一切松散杂质吹出；为防止边坡的裸露土体发生坍塌，施工时应根据现场实际情况对局部易塌土体采取喷射砼防护。

(3)每一分块土钉支护后，在肋台侧面植入钢筋，肋台间浇筑钢筋混凝土面板，面板与肋台通过植入钢筋连接成为整体。作为优选，植筋与面板钢筋按规范焊接，保证连接可靠，面板浇筑前，肋台接触面应进行凿毛处理并涂刷界面剂，以加强粘结。

以下实施例为高速公路肋式桥台锥坡切除，以满足桥下道路拓宽需求的方法，具体步骤为：

S1.根据本实例实际情况，综合考虑施工安全、便利等因素，拟定分区块施工如图3所示。

S2.考虑到高速公路运营，为确保锥坡切除施工期间的绝对安全，拟定本路段高速公路结合施工步骤要求实行局部封道及限速等临时交通管制措施，具体要求如下：

①在进行超前导管注浆加固施工期间，高速公路可正常通行。

②A区土钉墙支护施工可左右侧同时进行，此时高速公路左右幅第1、2车道均实行临时封闭，硬路肩实行单车道限速通行。

③待A区均完成施工后，先施工中间块B区，此时高速公路左右幅的第1车道均实行临时封闭，第2车道及硬路肩实行限速通行。

④待中间块B区完成施工后，可同时实施B区两侧区块，此时高速公路左右幅的硬路肩均实行临时封闭，第1及第2车道实行限速单向通行。

⑤所有区块土钉墙支护均施工完成后，高速公路可恢复正常通行。

⑥基底注浆加固及连接面板施工期间，高速公路可正常通行。

S3.考虑到高速公路运营，为确保锥坡切除施工期间的绝对安全，拟定锥坡切除施工时的施工监测方案，建立位移及变形监测控制网，埋设监测仪器和标志，具体监测内容和要求如下：

(1)高速公路桥头段路面监测。

超前导管注浆及土钉墙支护施工过程中都会对桥头段路基一定范围内的土体造成扰动，理论上其扰动量较小，在施工得当的前提下不会对高速公路的正常通行及安全造成影响，但应注意微小的土体扰动也会引起土体移动，从而引起高速公路路面隆起或沉降变形以及可能产生的裂缝现象。因此施工过程中应对桥头段高速公路路面进行变形观测，要求：在桥头段路基30m范围内每隔5m设置一个观测断面，每个断面均在路基两侧中央分隔带边缘及硬路肩边缘设置4个观测点，施工期间实施不间断观测；同时对路面表面可能出现的裂纹宽度、位置、数量也应进行不间断的观测，如有异常情况应立即停止施工，并及时反馈。

(2)监测频率及监测手段。

施工期间的量测频率，每天应不少于1次，对雨天和雨后3天内，每天应不少于2次；施工完成后，应持续监测不少于一年时间，监测频率一般为3～5天1次，遇异常情况或雨天时适当加密；变形的监测手段用精密水准仪和精密经纬仪测量，对裂缝宽度及其发展情况用钢尺或裂缝计量测。

S4.锥坡开挖面前方一定范围内土体进行超前导管注浆预加固，注浆采用沿现状锥坡表面水平打入小导管的方式进行，小导管采用φ42×4mm热轧无缝钢管，并在预加固区范围内的管体设置出浆孔；小导管横竖间距1.5×1.5m，长度6～12m；小导管注浆按固结导管周围有限范围内土体设计，浆液扩散半径不小于1.0m；考虑到注浆区内填土密室性较好，为确保注浆效果，采用超细水泥浆注浆材料，水泥采用SPC超细普通水泥(水泥比表面积≥1000m2/kg)，超细水泥浆水灰比0.5～0.8:1(掺入适量的速凝剂)，注浆压力0.5～1.5MPa。

为确保注浆加固效果，施工前先进行现场注浆试验，并根据试验结果适当调整浆液配合比及注浆压力等参数；小导管布设间距也可根据现场注浆试验结果进行适当加密，以确保施工安全。

S5.按照分步开挖、分步支护的原则施工土钉支护；分步开挖高度1.0m，每一循环按照下列顺序进行：开挖台阶→钻孔→安装土钉并注浆→第一层喷射砼面层施工及土钉连接→实施下一排土钉，最后实施第二层喷射砼面层及相应设施，具体技术要求如下：

(1)土钉墙构造。

土钉墙由Φ32精轧螺纹钢筋锚杆土钉及25cm厚C25喷射砼面层组成，土钉横竖间距1.0×1.0m，长度10～12m；锚杆设计抗拔力300KN，高强变形螺纹钢筋的抗拉设计强度不小于650MPa；土钉钻孔直径为15cm，土钉注浆采用M35水泥砂浆，注浆压力0.5～1.0MPa；注浆宜尽可能使用含有中、细砂的砂浆以减少浆体的收缩量，并可结合现场试验情况使用高效减水剂和掺入适量的粉煤灰以改善浆体的工作性和可泵性；C25喷射砼面层内含两层Φ12钢筋网，面层分两次施做；土钉锚杆与面层之间采用螺母、垫板进行连接，螺母锁紧力不小于30KN。

(2)土钉防腐耐久性要求。

为确保土钉支护结构的永久有效性，须对土钉锚杆体等结构进行防腐处理，具体措施如下：

2.1钢筋锚杆采用双重防腐措施进行处理：

①对钢筋杆体必须进行全长表涂环氧涂层(厚度0.3mm)处理。

②锚杆体全长设置防腐套管，套管采用φ60mm聚丙烯塑料波纹管，套管壁厚2mm，波纹的间距控制在6～12倍壁厚范围内，波纹的幅高不小于壁厚的3倍；套管内壁与钢筋杆体之间的环形间隙用水泥砂浆密实充填，并应有不小于5mm的厚度；套管外水泥砂浆保护层厚度不小于25mm，也应充填密实。

2.2钢筋杆体与套管之间、套管与钻孔壁之间均必须设置对中支架，且钻孔底部距杆端30cm位置处必须设置一个对中支架，对中支架采用φ8钢筋现场制作。

2.3螺帽、楔形块、垫板、螺杆等均必须有足够的混凝土保护层厚度。

(3)土钉现场荷载试验。

土钉现场试验是土钉支护工程中的一项十分重要的内容，具体如下：

3.1锚杆体必须进行非破坏性抗拔试验，所采用的施工工艺、孔径、注浆材料等都完全相同；应在大面积施工前先进行单体基本试验。

3.2只有在孔内注浆体强度及台座强度均达到设计强度的70％以上时，方可进行荷载拉拔试验。

3.3现场试验锚杆数量为工作锚杆数量的5％，按随机抽样原则进行，抽样应采取跳跃式，以免对相邻土钉造成影响。

3.4试验采用分级连续荷载，首先采用0.2倍的设计抗拔力使加载装置保持稳定；然后进行加载，每级荷载增量为0.25倍的设计抗拔力，直到1.25倍的设计荷载，纪录每级荷载持荷1分钟所对应的位移增量；试验荷载达到1.25倍设计抗拔力后，持荷10分钟，若10分钟与1分钟的位移增量小于1mm，则为合格；若该极限荷载小于1.25倍的设计抗拔力，则必须反馈修改设计。

3.5若一旦发生破坏性试验，一方面要检查分析原因，另一方面必须在该锚杆附近补孔增设锚杆。

S6.肋台侧面植入钢筋，肋台间浇筑钢筋砼面板，面板通过预先植筋与肋台连接成为整体。土钉墙外侧设置50cm厚C30钢筋混凝土连接面板与肋板连接成整体，采用肋板种植Φ22钢筋的方式进行连接，面板内主筋与种植钢筋进行焊接；对B区两侧的不规则坡率渐变区域，可根据现场实际情况采用现浇砼或片石砼仰斜式护面墙的方式进行过渡防护。

肋板植筋采用两排Φ22种植钢筋，间距20×20cm，种植锚固件的胶粘剂，必须采用专门配制的改性环氧树脂胶粘剂，锚固胶材料技术性能指标必须满足《混凝土结构后锚固技术规程》(JGJ 145-2004)中表3.3.3的要求，其填料必须在工厂制胶时添加，严禁在施工现场掺入。

①工艺流程：钻孔→清理钻孔→灌胶→插入锚筋。

②施工工序如下：

(1)钻孔：孔深与锚筋埋设深度相同，孔径比锚筋大3～8mm，孔位应避让肋板内钢筋，孔道应顺直。

(2)清理钻孔：孔道先用硬鬃毛刷清理，再以高压干燥空气吹去孔底灰尘、碎片和水分，孔内应保持干燥。

(3)灌胶：将植筋胶由孔底灌注至孔深2/3处，待插入锚筋后，胶即充满整个孔洞。

(4)插入锚筋：锚筋插入前应清除插入部分的表面污物，并须插到孔底，孔口多余的胶应清除，污物应先以钢刷清除，再用丙酮擦净，并予拭干。

(5)在胶液干固之前，避免扰动锚固钢筋和在孔位附近有明水。

现浇钢筋混凝土连接面板主要材料为：

①混凝土：连接面板采用C30混凝土，砂、石骨料宜就地取材，但应经过试验，并符合《公路桥涵施工技术规范》(JTJ041-2000)有关条款要求。

②普通钢材：非预应力钢筋，除特殊要求外，直径≥12mm采用HRB335钢筋；直径＜12mm的采用HPB235钢筋，所有钢筋均应满足国家标准(GB13013-1991)和(GB1499-1991)的规定。

工艺流程：凿毛土钉墙面板→绑扎钢筋→焊接钢筋→浇筑砼→养生→脱模。

S7.施工必要的基础加固，完成全部切除工作；基础注浆加固采用导管注浆方法，具体施工同步骤S3，在此不再赘述，施工完成的结构剖面如图4所示。

上述对实施例的描述是为便于本技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对上述实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，对于本发明做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种道路运营状态中的肋式桥台锥坡切除方法，包括如下步骤：

(1)对锥坡开挖面前方一定范围内土体进行超前导管注浆预加固；

(2)自上而下分步分块开挖锥坡，开挖同时实施土钉支护，即开挖一块支护一块，完成后方可开挖下一块；

(3)在肋台侧面植入钢筋，肋台间浇筑钢筋砼面板，所述面板通过预先植筋与肋台连接成为整体；

(4)施工必要的基础加固，完成全部切除工作。

2.根据权利要求1所述的肋式桥台锥坡切除方法，其特征在于：所述步骤(1)的具体过程如下：

1.1首先通过土体注浆试验及检测，获取注浆工艺参数以及土体与土钉间的摩阻力参数；然后通过土钉支护稳定性分析得到所需的土钉设计长度，从而确定预加固范围；

1.2沿现状锥坡表面水平打入导管且在预加固范围内的管体设置出浆孔；

1.3通过导管向预加固范围内注入浆液，待凝固后即在锥坡开挖面前方形成一定范围的加固区。

3.根据权利要求1所述的肋式桥台锥坡切除方法，其特征在于：所述步骤(2)中自上而下分步分块开挖锥坡，即自上而下分台阶开挖，每一台阶又根据肋台的间隔划分多个区块，各块间施工顺序采用跳块施工，以利锥坡稳定。

4.根据权利要求1所述的肋式桥台锥坡切除方法，其特征在于：所述步骤(2)中实施土钉支护优选采用干式成孔机具并配备套管成孔机具，以解决可能出现的塌孔问题；清孔时严禁使用带水清孔，而应采用高压空气经钻杆达孔底，将孔内一切松散杂质吹出。

5.根据权利要求1所述的肋式桥台锥坡切除方法，其特征在于：所述步骤(2)的具体施工过程中应根据现场实际情况对局部易塌土体采取喷射砼防护，以防止边坡的裸露土体发生坍塌。

6.根据权利要求1所述的肋式桥台锥坡切除方法，其特征在于：所述步骤(3)中的植筋以及面板钢筋按规范焊接，保证连接可靠；面板浇筑前，应对肋台接触面进行凿毛处理并涂刷界面剂，以加强粘结。

7.根据权利要求1所述的肋式桥台锥坡切除方法，其特征在于：所述步骤(1)～(4)的施工过程中使道路始终保持运营状态，即对桥梁通行车辆进行管控，根据实际采取一定的交通组织并在肋台后布设有关监测桥台稳定的措施，这些措施用于增加施工期桥台安全。

8.根据权利要求1所述的肋式桥台锥坡切除方法，其特征在于：该方法集多项技术措施联合，包括路基注浆加固、土钉支护、肋台各肋间钢筋混凝土板连接、路基稳定监测、协同施工的交通组织，使得锥坡切除后土钉支护、肋台、面板形成一种整体支护结构。