CN103628376A - 基于混凝土复合式路面的桥头跳车防治结构及其铺设方法 - Google Patents

Abstract

基于混凝土复合式路面的桥头跳车防治结构及其铺设方法，包括灰土挤密桩复合地基，复合路基上铺设有内部打入水泥桩的复合路基，所述水泥桩等高、等距离设置，复合路基上铺设有基层，基层上铺设有斜向预应力混凝土层，斜向预应力混凝土层上铺设有沥青层。本发明使得基地拥有足够的承载力，对路基采用灌入水泥桩进行处理，可进一步提升路基的承载力，减少其不均匀沉降，本方法施工工艺质量可控，可连续作业，能够有效减少因桥台台背不均匀沉降所带来的“桥头跳车”病害、路面早期破损等问题，可解决困扰公路管理部门多年的“桥头跳车”病害，可以大大提高路面使用性能并显著延长其使用寿命，具有显著的经济效益。

Description

基于混凝土复合式路面的桥头跳车防治结构及其铺设方法

技术领域

本发明属于道路工程桥头跳车防治处治技术领域，具体涉及基于混凝土复合式路面的桥头跳车防治结构及其铺设方法。

背景技术

据不完全统计，对于高速公路，仅通道与涵洞平均每公里有3座之多，个别线路甚至达4～5座。从目前已投入使用的高等级公路，特别是高速公路的营运情况来看，存在一些不尽如人意之处，尤其是在这些构造物台背回填处普遍存在桥头跳车的现象。所谓桥头跳车，是指桥梁、通道、涵洞等构造物本身及台背回填处由于行车荷载和自重的作用而继续沉降，通常构造物沉降与台背沉降不一致即产生差异沉降，致使台背与构造物连接处的路面出现台阶，从而导致高速行驶的车辆通过台背回填处产生颠簸跳跃的现象。

尤其对于地势起伏较大的山岭区或丘陵区高速公路，为保证线形的平顺性及行车速度，使得很多地段桥梁、涵洞、通道、隧道等构造物相连，出现构造物之间夹一段短路基的情况，当两构造物之间路基长度较短时，由于施工条件所限，路基及基层等结构层压实存在一定困难，出现压实不足或压实不均匀现象，导致短路基与两端结构物之间的差异沉降明显大于普通路段路基与结构物的差异沉降。差异沉降危害巨大，主要体现在以下几个方面：

①对行车安全和舒适度的影响。由于沉降产生的“桥头跳车”现象使车辆不得不降低车速，导致公路的使用功能和通行能力受到很大影响。跳车使司机和乘客感到不适，心情不快易疲劳，所载货物易损坏；严重跳车会造成翻车、追尾等交通事故，威胁人、车和物的安全，造成生命、财产的损失；②差异沉降使得车辆通过桥涵等结构物时，产生冲击荷载，其水平和垂直冲击力会对路面、路基和桥梁结构物产生进一步的损坏，从而增加养护维修费用和管理的难度，并降低公路使用性能；③桥头跳车对车辆损害很大，增加车辆的振动，加剧机件、轮胎磨损和行车的油耗，缩短车辆的使用年限，增加运输成本。

目前普通路段设置桥头搭板来减缓差异沉降的产生，但是短路基两端差异沉降由于较普通路段大，桥头搭板缓解能力有限。同时，路基过短时，由于长度限制而无法设置搭板。

发明内容

本发明的目的是为克服现有技术中的问题，提供一种基于混凝土复合式路面的桥头跳车防治结构及其铺设方法，其使结构层内既产生纵向预应力，也产生横向预应力，改善结构层受力特性，使其在较长范围内不设置缩缝，避免其因接缝处产生的损害现象，同时因斜向布筋，不使用连接器，可实现混凝土施工的连续性并简化施工。

为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：

基于混凝土复合式路面的桥头跳车防治结构，包括灰土挤密桩复合地基，灰土挤密桩复合地基上铺设有复合路基，复合路基上铺设有基层，基层上铺设有斜向预应力混凝土层，斜向预应力混凝土层上铺设有沥青层。

所述复合路基为内部打入水泥桩的路基。

所述水泥桩为等高、等距离设置。

所述水泥桩的桩径为400mm，桩距为1.5m，桩长为6m。

基于混凝土复合式路面的桥头跳车防治结构的铺设方法，包括以下步骤：

1）在灰土挤密桩复合地基上填筑路基，待路基稳定后，在路基内部打入水泥桩，形成复合路基；

2）在复合路基上修筑基层；

3）在基层上修筑斜向预应力混凝土层；

4）在斜向预应力混凝土层上铺筑沥青层。

相对于现有技术，本发明具有的有益效果：

本发明通过设置灰土挤密桩复合地基，灰土挤密桩与地基形成复合地基，改善地基承载力不足的问题；设置复合路基，改变路基持力特征，减少路面载荷对路基的作用，增强路基的承载力和强度，减少路基不均匀沉降；设置斜向预应力混凝土层，取消传统设置桥头搭板方式，设置斜向预应力混凝土层，因混凝土不需要压实，可减少由于基层压实不足或不均匀导致的差异沉降变形；斜向预应力混凝土层因本身结构层承载力高，耐久性好，对路基、底基层等结构层的要求相对较低，故可用其代替普通半刚性基层，作为短路基路面的主要承重层，可减少因路基压实不足或不均匀导致的差异沉降变形，以及由此引起路面结构受力不均产生的损坏现象，同时因斜向预应力混凝土层刚度大，可与路基两端的桥梁等结构物良好衔接，起到类似“桥头搭板”的作用。

本发明中斜向预应力混凝土层是一种新型无缝水泥混凝土结构层，通过施加斜向预应力，使结构层内既产生纵向预应力，也产生横向预应力，改善结构层受力特性，使其在较长范围内不设置缩缝，避免其因接缝处产生的损害现象，同时因斜向布筋，不使用连接器，可实现混凝土施工的连续性并简化施工。

本发明中斜向预应力混凝土层上设置沥青层，形成长寿命复合式面层，可以综合刚性路面及柔性路面的优势，用于改善路面行驶功能，并且因斜向预应力混凝土路面大大减少接缝数量，斜向预应力混凝土层上加铺沥青层时不会出现其他类型刚性基层反射裂缝问题，可充分发挥刚、柔路面结构之功效，形成长寿命复合路面，具有防治桥头跳车危害的作用，克服了现有技术中桥头搭板缓解能力有限和路基长度限制无法设置搭班的问题。

本发明通过采用灰土挤密桩复合地基，可以使得黄土基地拥有足够的承载力；对复合路基采用灌入水泥桩进行处理，可提升路基的承载力，减少其不均匀沉降，本方法施工工艺质量可控，可连续作业，能够有效减少因桥台台背不均匀沉降所带来的“桥头跳车”病害、路面早期破损等问题，可解决困扰公路管理部门多年的“桥头跳车”病害，可以大大提高路面使用性能并显著延长其使用寿命，具有显著的经济效益。

进一步的，对路基打入等距、等高水泥桩，与路基形成复合路基，可有效提高路基的承载力，减缓其不均匀沉降。

附图说明

图1为发明的结构纵断面示意图；

图中：1、沥青层；2、斜向预应力混凝土层；3、基层；4、复合路基；5、灰土挤密桩复合地基。

具体实施方式

下面结合附图对发明做进一步详细说明。

参见图1，基于混凝土复合式路面的桥头跳车防治结构包括灰土挤密桩复合地基5，灰土挤密桩复合地基5上铺设有内部打入水泥桩的复合路基4，所述水泥桩等高、等距离设置，复合路基4上铺设有基层3，基层3上铺设有斜向预应力混凝土层2，斜向预应力混凝土层2上铺设有沥青层1。

本发明中复合路基4为内部打入水泥桩的路基，其中，水泥桩为等高、等距离设置，水泥桩的桩径为400mm，桩距为1.5m，桩长为6m。

本发明提供一种新型无缝水泥混凝土路面结构，通过施加斜向预应力，使结构层既产生纵向预应力，也可产生横向预应力，改善结构层受力特性，使其在较长范围内不设置缩缝，避免其因接缝处产生的损害现象，同时因斜向布筋，不使用连接器，可实现混凝土施工的连续性并简化施工。

基于混凝土复合式路面的桥头跳车防治结构的铺设方法包括地基处理、路基处理和复合层路面处理，具体包括以下步骤：

1）首先，将地基用灰土挤密桩进行处理，具体过程为施工时在基础平面位置布设桩孔并成孔，然后将备好的灰土在最优含水率下分层填入桩孔内，并分层捣实至设计标高止，通过成孔过程中的横向挤压作用，使桩间土得以挤密，在此过程中不得用粗颗粒的砂、石或其他透水性材料填入桩孔内。本发明采用桩径为400mm，桩平均布置呈三角形分布，桩间距为1.0m，排拒866mm，有效桩长为5m，桩数为98根，经过夯扩成孔方式最终形成灰土挤密桩复合地基5，增强原有地基的承载力和强度，可以有效减少台背处原始地基的沉降。

2）然后在灰土挤密桩复合地基5上填筑路基，待路基稳定后，在路基内部打入等高、等距离设置的水泥桩，其主要具有置换、挤密和褥垫层作用。本发明采用桩径为400mm，桩距为1.5m，有效桩长为6m，根据现场情况合理选择布置水泥桩，经过振动沉管施工工艺形成复合路基4，改变路基持力特征，减少路面载荷对路基的作用，增强路基的承载力和强度，减少路基不均匀沉降。

3）在复合路基4上修筑基层3。

4）在基层3上修筑斜向预应力混凝土层2；取消传统设置桥头搭板方式，设置斜向预应力混凝土路面结构，因混凝土不需要压实，可减少由于基层压实不足或不均匀导致的差异沉降变形；斜向预应力混凝土层2因本身结构层承载力高，耐久性好，对路基、底基层等结构层的要求相对较低，故可用其代替普通半刚性基层，作为短路基路面的主要承重层，可减少因路基压实不足或不均匀导致的差异沉降变形，以及由此引起路面结构受力不均产生的损坏现象，同时因斜向预应力混凝土层2刚度大，可与路基两端的桥梁等结构物良好衔接，起到类似“桥头搭板”的作用。

5）在斜向预应力混凝土层2上铺筑沥青层1。沥青层1与斜向预应力混凝土层2形成复合式路面，可以综合刚性路面及柔性路面的优势，并且因斜向预应力混凝土路面大大减少接缝数量，斜向预应力混凝土层上加铺沥青层时不会出现其他类型刚性基层反射裂缝问题，可充分发挥刚、柔路面结构之功效，形成长寿命复合路面，具有防治桥头跳车危害的作用。

本发明对原有不良地基采用灰土挤密桩处理，以便增强原有地基的承载能力；同时在填筑好的路基内部打入一定数量的水泥桩，形成复合式路基，改变原有路基持力特征，减少路面荷载对路基的作用；其中创新之处是取消传统设置桥头搭板方式，设置斜向预应力混凝土路面结构，因混凝土不需要压实，可减少由于基层压实不足或不均匀导致的差异沉降变形，同时因其刚度大，可与路基两端的桥梁等结构物良好衔接，类似发挥“桥头搭板”的功效，同时因其承载力大，耐久性好，对路基、底基层等结构层的要求相对较低，故可用其代替普通半刚性基层，作为短路基路面的主要承重层。上覆沥青层与斜向预应力混凝土构成复合式路面结构，可以综合刚性路面及柔性路面的优势，是一种长寿命路面结构，并且因斜向预应力混凝土路面大大减少接缝数量，其上加铺沥青层时不会出现其他类型刚性基层反射裂缝问题。

本发明中各结构层内既产生纵向预应力，也产生横向预应力，改善结构层受力特性，使其在较长范围内不设置缩缝，避免其因接缝处产生的损害现象，同时因斜向布筋，不使用连接器，可实现混凝土施工的连续性并简化施工。本发明具有防治桥头跳车危害的作用，延长了路面整体寿命。本发明施工工艺质量可控，可连续作业，能够有效减少因桥台台背不均匀沉降所带来的“桥头跳车”病害，可解决困扰公路管理部门多年的“桥头跳车”病害，具有显著的社会效益和经济效益。

Claims (5)

1.基于混凝土复合式路面的桥头跳车防治结构，其特征在于，包括灰土挤密桩复合地基（5），灰土挤密桩复合地基（5）上铺设有复合路基（4），复合路基（4）上铺设有基层（3），基层（3）上铺设有斜向预应力混凝土层（2），斜向预应力混凝土层（2）上铺设有沥青层（1）。

2.根据权利要求1所述的基于混凝土复合式路面的桥头跳车防治结构，其特征在于，所述复合路基（4）为内部打入水泥桩的路基。

3.根据权利要求2所述的基于混凝土复合式路面的桥头跳车防治结构，其特征在于，所述水泥桩为等高、等距离设置。

4.根据权利要求2或3所述的基于混凝土复合式路面的桥头跳车防治结构，其特征在于，所述水泥桩的桩径为400mm，桩距为1.5m，桩长为6m。

5.如权利要求2所述的基于混凝土复合式路面的桥头跳车防治结构的铺设方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）将地基用灰土挤密桩进行处理，形成灰土挤密桩复合地基（5）；

2）在灰土挤密桩复合地基（5）上填筑路基，待路基稳定后，在路基内部打入水泥桩，形成复合路基（4）；

3）在复合路基（4）上修筑基层（3）；

4）在基层（3）上修筑斜向预应力混凝土层（2）；

5）在斜向预应力混凝土层（2）上铺筑沥青层（1）。