高速公路桥背沉降控制的后注浆法应用研究
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摘要
随着西部大开发战略的实施,山区高速公路得到大力发展,但由于山区特殊地质条件影响,公路病害问题也日益突出。经实地调查,“桥头跳车”现象已经成为高速公路常见病害之一,它使车辆通过桥头时产生颠簸跳跃,给行车安全带来极大隐患,同时,后期治理需要花费较多养护费用,还影响道路通行能力。本文从多方面分析了产生这一病害的原因,并总结了国内外对这一问题的解决办法。重点就西南山区高速公路使用注浆技术控制桥背沉降的应用展开研究。
首先,本文依托垫邻高速公路桥背沉降处治技术研究项目,通过实地调研选定了垫邻高速公路上的三个典型试验点并采集了岩土体样品,经室内测试获取其特性参数。通过对回填材料的研究发现级配碎石具有良好的适用性,提出使用级配碎石作为桥背回填的优选材料。
其次,在实验室研究了纯水泥浆液、水泥-粘土浆液、水泥-水玻璃浆液和水泥-粉煤灰浆液在不同配比下的流动性能、抗压强度、凝结时间、漏斗粘度等特性。提出水泥-粉煤灰浆液是适合于山区高速公路桥背注浆加固的最佳材料,推荐的配比是水:水泥:粉煤灰=1.2:1:0.5、1.6:1:1和1.2:1:1。
然后,利用数值模拟技术,结合实际施工图,使用前期试验获取的材料性能参数,建立各试验点的仿真模型。数值模拟计算了无处治措施、设置桥头搭板和注浆加固等情况下的沉降量。染坊大桥垫江岸试验点模型无处治措施时的沉降量为44.6cm,设置搭板后降低到18.7cm,注浆加固后能降低到2.5cm;彭家河中桥邻水岸试验点模型无处治措施时的沉降量为27.6cm,设置搭板后降低到8.9cm,注浆加固后能降低到3.9mm;大庄子左线中桥垫江岸试验点模型无处治措施时的沉降量为22.1cm,设置搭板后降低到5.8cm,注浆加固后能降低到2.6mm。对比计算结果发现,注浆加固能取得较好的效果。
最后,在选定的试验点,采用钢花管分序注浆技术对回填体注浆加固。染坊大桥垫江岸试验点采用等间距变深度注浆加8m搭板方案;彭家河中桥邻水岸试验点不设置搭板,采用等间距变深度注浆方案;大庄子左线中桥垫江岸采用等间距变深度注浆加5m搭板方案。注浆施工结束后,使用面波波速测试法对注浆效果进行检验,同时选取常用的取芯法和复灌法验证。在检验过程中,与传统方法比较,在测试效率、费用等方面,面波波速法体现出明显的优势。
至目前,试验点开放交通近一年,通过沉降观测没有发现“跳车”现象。可见,后注浆加固桥背回填体,并控制桥背沉降是一种方便、经济、效果良好的方法,值得推广。
With the implementation of Development Strategy of West of China,the freeways in mountainous area get a deep development.At the same time the highway diseases are also come out because of the special geological conditions of there. By field survey, the“bumping at bridge-head”is one of the most usually freeway diseases, which makes the car bumping when getting across the bridge-head, and bring hidden danger. At the same time, its post treatment will cost a lot of as well as affect the traffic. This paper analyzed the cause from many aspect and also summarized the measures of haw to settle the problem at home and abroad. The application of using grouting reinforcement to control the settlement of bridge back in southwestern mountainous area was the key point of this paper.
First of all, this paper rely on the project of settlement treatment reasearch of bridge back in dian-lin expressway. We choosed 3 model test point after field survey and take some rock and earth sample back, so as to get the identity parameter. The graded broken stone was the optimized backfill material.
Secondly, many grouting material were studied in lab. Their identity properties such as fluidity、compressive strength、coaqulate time were analysed with the condition of different ratios. Through the test, the most suitable material and ratio was cement-fly ash, which obtained for the grouting reinforcement at the back of bridge of freeway in mountainous area. The best ratio of this material were water:cement:fly ash = 1.2:1:0.5、1.6:1:1 and 1.2:1:1.
Then using numerical simulation technique, combined with the construction drawing, with the help of the parameters gotten from the test, the simulation models of the test points were builded. The numerical simulation calculated the settlemen with the condition of none special measure、setting up the approach slab, as well as grouting reinforcement. The settlemen in ranfang bridge without treatment、setting up the approach slab and grouting reinforcement were respectively 44.6cm、18.7cm and 2.5cm; The settlemen in pengjiahe major bridge without treatment、setting up the approach slab and grouting reinforcement were respectively 27.6cm、8.9cm and 3.9mm; The result for dazhuangzi left major bridge model were respectively 22.1cm、5.8cm and 2.6mm. Compared the calculation results, the grouting reinforcement could obtain the best effect.
Finally, in the field test points, injecting grout through steel perforated pipe to reinforce the backfill area. The ranfang bridge test point adopted the plan of equal interval with variable depths grouting adding 8m approach slab; While, the pengjiahe major bridge test point adopted the plan of equal interval with variable depths grouting without adding approach slab. The dazhuangzi left major bridge test point adopted the plan of equal interval with variable depths grouting adding 5m approach slab. After grouting, we using surface wave velocity testing technique to inspect the grouting effect. At the same time another two usual methods were used. The wave velocity testing which were convenient economy and fast had obvious advantages.
Until now, there were none“bumping at bridge-head”phenomenon in test points after about one year. Using post-grouting reinforcement technique to control the settlement of backfill had the merits of convenient、economy、effective, so it was worth popularizing.
首先,本文依托垫邻高速公路桥背沉降处治技术研究项目,通过实地调研选定了垫邻高速公路上的三个典型试验点并采集了岩土体样品,经室内测试获取其特性参数。通过对回填材料的研究发现级配碎石具有良好的适用性,提出使用级配碎石作为桥背回填的优选材料。
其次,在实验室研究了纯水泥浆液、水泥-粘土浆液、水泥-水玻璃浆液和水泥-粉煤灰浆液在不同配比下的流动性能、抗压强度、凝结时间、漏斗粘度等特性。提出水泥-粉煤灰浆液是适合于山区高速公路桥背注浆加固的最佳材料,推荐的配比是水:水泥:粉煤灰=1.2:1:0.5、1.6:1:1和1.2:1:1。
然后,利用数值模拟技术,结合实际施工图,使用前期试验获取的材料性能参数,建立各试验点的仿真模型。数值模拟计算了无处治措施、设置桥头搭板和注浆加固等情况下的沉降量。染坊大桥垫江岸试验点模型无处治措施时的沉降量为44.6cm,设置搭板后降低到18.7cm,注浆加固后能降低到2.5cm;彭家河中桥邻水岸试验点模型无处治措施时的沉降量为27.6cm,设置搭板后降低到8.9cm,注浆加固后能降低到3.9mm;大庄子左线中桥垫江岸试验点模型无处治措施时的沉降量为22.1cm,设置搭板后降低到5.8cm,注浆加固后能降低到2.6mm。对比计算结果发现,注浆加固能取得较好的效果。
最后,在选定的试验点,采用钢花管分序注浆技术对回填体注浆加固。染坊大桥垫江岸试验点采用等间距变深度注浆加8m搭板方案;彭家河中桥邻水岸试验点不设置搭板,采用等间距变深度注浆方案;大庄子左线中桥垫江岸采用等间距变深度注浆加5m搭板方案。注浆施工结束后,使用面波波速测试法对注浆效果进行检验,同时选取常用的取芯法和复灌法验证。在检验过程中,与传统方法比较,在测试效率、费用等方面,面波波速法体现出明显的优势。
至目前,试验点开放交通近一年,通过沉降观测没有发现“跳车”现象。可见,后注浆加固桥背回填体,并控制桥背沉降是一种方便、经济、效果良好的方法,值得推广。
With the implementation of Development Strategy of West of China,the freeways in mountainous area get a deep development.At the same time the highway diseases are also come out because of the special geological conditions of there. By field survey, the“bumping at bridge-head”is one of the most usually freeway diseases, which makes the car bumping when getting across the bridge-head, and bring hidden danger. At the same time, its post treatment will cost a lot of as well as affect the traffic. This paper analyzed the cause from many aspect and also summarized the measures of haw to settle the problem at home and abroad. The application of using grouting reinforcement to control the settlement of bridge back in southwestern mountainous area was the key point of this paper.
First of all, this paper rely on the project of settlement treatment reasearch of bridge back in dian-lin expressway. We choosed 3 model test point after field survey and take some rock and earth sample back, so as to get the identity parameter. The graded broken stone was the optimized backfill material.
Secondly, many grouting material were studied in lab. Their identity properties such as fluidity、compressive strength、coaqulate time were analysed with the condition of different ratios. Through the test, the most suitable material and ratio was cement-fly ash, which obtained for the grouting reinforcement at the back of bridge of freeway in mountainous area. The best ratio of this material were water:cement:fly ash = 1.2:1:0.5、1.6:1:1 and 1.2:1:1.
Then using numerical simulation technique, combined with the construction drawing, with the help of the parameters gotten from the test, the simulation models of the test points were builded. The numerical simulation calculated the settlemen with the condition of none special measure、setting up the approach slab, as well as grouting reinforcement. The settlemen in ranfang bridge without treatment、setting up the approach slab and grouting reinforcement were respectively 44.6cm、18.7cm and 2.5cm; The settlemen in pengjiahe major bridge without treatment、setting up the approach slab and grouting reinforcement were respectively 27.6cm、8.9cm and 3.9mm; The result for dazhuangzi left major bridge model were respectively 22.1cm、5.8cm and 2.6mm. Compared the calculation results, the grouting reinforcement could obtain the best effect.
Finally, in the field test points, injecting grout through steel perforated pipe to reinforce the backfill area. The ranfang bridge test point adopted the plan of equal interval with variable depths grouting adding 8m approach slab; While, the pengjiahe major bridge test point adopted the plan of equal interval with variable depths grouting without adding approach slab. The dazhuangzi left major bridge test point adopted the plan of equal interval with variable depths grouting adding 5m approach slab. After grouting, we using surface wave velocity testing technique to inspect the grouting effect. At the same time another two usual methods were used. The wave velocity testing which were convenient economy and fast had obvious advantages.
Until now, there were none“bumping at bridge-head”phenomenon in test points after about one year. Using post-grouting reinforcement technique to control the settlement of backfill had the merits of convenient、economy、effective, so it was worth popularizing.
引文
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