申鐵軍

(山西路橋建設集團有限公司，山西 太原 030006)

1 加筋土橋臺結構組成

1.1 加筋土地基結構分析

加筋土地基是指由土工織物包裹的人工壓實填土，填料一般為級配良好的粗顆粒土；主要用來提高原有地基對橋臺的承載能力，以減少加筋橋臺在應用過程中受場地條件的限制性。同時，土工織物包裹的地基土在一定程度上起到反濾層的作用，可以防止細顆粒土從基礎底部滲入加筋土基礎，保證基礎的整體性。

1.2 加筋土橋臺結構分析

加筋土橋臺是該復合體結構的核心，由壓實填料和小間距布置的土工合成材料分層交互構成，橋梁結構可以直接安放在加筋土橋臺頂部。從本質(zhì)上講，加筋土橋臺是小間距加筋土擋墻作為橋臺結構的應用，因此主要由加筋材料、回填土和面板三部分組成。

(1)與一般加筋土擋墻不同，加筋材料按小間距布置的土工合成材料加筋土支擋結構(以下簡稱“小間距加筋土結構”)。具體要求如下。

①加筋材料

從理論上講，只要能夠滿足橋臺穩(wěn)定性驗算和變形控制要求，各種類型的土工合成材料均可用作加筋材料。實際工程中，目前所用的加筋材料以有紡土工織物為主，也可以材料延伸率低的土工格柵。由于加筋橋臺是嚴格控制變形要求的土工結構物，選用的加筋材料除了極限抗拉強度應符合穩(wěn)定性設計要求以外，還需以2%應變時的筋材強度作為設計強度控制指標，以保證使用功能的長期性和可靠性。

②外立面板

小間距加筋土擋墻的自約束性能好，通常不需要面板也能自穩(wěn)定。因此，面板在GRS-IBS中的作用，只是相當于一個外立面，封閉填土以免遭受侵蝕；同時起到美化外觀的效果。正因如此，該類加筋橋臺的面板可在混凝土、噴射混凝土或格賓、木材、天然石材、金屬材料甚至汽車輪胎等不同材料類型中任意選用，且可以建構成不同形式的面板。目前在GRS-IBS中應用最普遍的是砌塊式面板，標準砌塊的技術規(guī)格為40 cm×20 cm×20 cm(長×寬×高)，抗壓強度≥28 MPa，吸水率5%；寒冷地區(qū)尚需進行凍融試驗以評價其耐久性。每一層砌塊與加筋材料之間為摩擦連接，因此適用于各類筋材。常用砌塊類型有預制的實體砌塊、空心砌塊和三角木砌塊三種。

(2)粒料填筑

在加筋土結構中，填土質(zhì)量和壓實度是保證結構物施工質(zhì)量的關鍵性控制因素。對于變形控制要求嚴格的GRS-IBS尤為重要，通常需要滿足壓實系數(shù)≥0.95。

①粒料要求以破碎、堅硬、耐用的粗顆粒料或碎石、礫石為主，不含有機物或有害物質(zhì)，頁巖或其它耐用性差的軟顆粒禁止使用，并滿足如下要求。

a具有良好的顆粒級配與排水性能(細粒含量≤15%)。

b易于鋪設、整平、壓實，最大粒徑不宜超過53 mm，塑性指數(shù)IP≤5.0；

c優(yōu)選次棱角狀顆粒骨料，內(nèi)摩擦角不大于38°，填料與筋材摩擦系數(shù)較大，施工完成后加筋土才能具有良好的側向約束能力；

d能夠保證填料與砌塊接觸帶之間填料的密實度。

②加筋土地基和橋頭引道所用的填料應為級配良好的填土，以保證更好的壓實度。

1.3 橋頭引道

橋頭引道是橋梁與主道之間的過渡段。在常規(guī)處理措施中，由于剛性橋臺與填土路基之間的差異沉降過大，出現(xiàn)“橋頭跳車”問題。GRS-IBS中，橋梁結構與橋頭引道一樣，均直接位于加筋土橋臺之上，且橋梁結構下方加筋土采用增強措施，因此可以減輕或消除差異沉降及“橋頭跳車”現(xiàn)象。引道采用土工織物反包粗顆粒壓實填土，與橋梁的接縫處結合嚴密，瀝青路面不在接縫位置設置伸縮縫，實現(xiàn)連續(xù)、完整的過渡。

2 加筋土結構優(yōu)勢

2.1 性能優(yōu)勢

工后沉降小，可消除橋頭錯臺；由于橋臺主體為加筋土柔性結構，結構抗震性能良好；側向約束能力強，穩(wěn)定性高，力學性能及服役性能好。

2.2 經(jīng)濟優(yōu)勢

相比于“標準深基礎樁承+2∶1放坡處理”橋臺方案，要節(jié)省造價約25%～35%；相比于標準公路橋處理方案，要節(jié)省造價約45%～65%。

2.3 其它優(yōu)勢

施工快捷，可突擊進度，不影響工程質(zhì)量。由于無需考慮混凝土凝固時間，因此能夠很快投入下道工序；適用性強，后期維護成本低，加筋土整體式橋臺可廣泛應用于二級及以下公路中小橋梁工程；節(jié)能降耗，施工過程中對自然環(huán)境的影響很?。患咏钔翗蚺_結構無大量現(xiàn)澆混凝土應用，有一定環(huán)保價值。

3 加筋土橋臺施工步驟及技術要點

3.1 開挖基礎

開挖至設計深度，并清除場地內(nèi)的軟弱土體和其它障礙物。保持基槽干燥并及時施工回填。必要時對地基土進行夯實處理。

3.2 加筋土地基施工

加筋地基至少應被土工織物左面包裹(底面+兩側面)，應做好反濾措施。加筋間距一般為30 cm，應分層填筑并壓實，分層厚度應為15 cm，壓實系數(shù)應達到95%以上。

3.3 加筋土橋臺施工

(1)加筋土橋臺按“鋪設一排面層模塊、鋪設一層碎石混合填料、鋪設一層土工合成材料加筋筋材”的循環(huán)工藝順序重復進行，直到橋臺設計高度，加筋橋臺施工應嚴格控制填料壓實度。標準模塊的厚度為20 cm，因此一般加筋間距即為20 cm，應每鋪設一層填料即振動密實，壓實系數(shù)應達到0.95以上。

(2)為防止壓實過程中，模塊側向位移過大，近面層1.0 m范圍內(nèi)應采用輕型振動平板夯進行壓實(壓實過程中對模塊頂面臨時施加豎向壓力)，其它區(qū)域則使用大型振動設備進行壓實。短加筋局部加強區(qū)使用輕型設備，以免碾壓過度而損傷筋材。筋材沿道路中心線方向鋪設時應整幅鋪設，不得拼接；垂直道路中心線方向的筋材鋪設有拼接時，拼接縫應該交錯排列，單層平面內(nèi)及層與層之間也交錯排列，以避免形成連續(xù)斷裂。筋材鋪設應從面層處開始，向內(nèi)鋪設。

(3)鋪設完成的筋材應繃緊、平整無褶皺，筋材與模塊之間的摩擦接觸面積應超過模塊面積的85%。為保證面層模塊堆砌平整，模塊之間的筋材鋪設厚度應均勻一致；當出現(xiàn)筋材搭接時，應修整使其無搭接。筋材鋪設時，應避免施工設備等直接在筋材界面上操作，在填土上操作機械時也因盡量注意對筋材的擾動與損害。

(4)面層砌塊應分層錯縫碼放，堆砌過程中應注意每一層的調(diào)平(尤其是底層)。砌塊之間應無明顯的縫隙，不得夾有顆粒碎屑物質(zhì)。每碼放一層，均應檢驗面層的垂直度，控制偏移量在0.01 m之內(nèi)。每一層模塊的內(nèi)邊緣也需對齊。砌塊最頂上三層容易松動，應采用空心砌塊插鋼筋澆筑，并設置頂蓋。

(5)橋梁基座位于加筋體加強區(qū)之上，由兩層厚10 cm的包裹式GRS復合體疊置構成，總厚度20 cm。橋梁面板直接安置在橋梁基座上。為保證橋梁面板的荷載不至于施加在面層模塊上， 應預留一定的豎向凈空間距和水平向緩沖帶，通過填充泡沫板實現(xiàn)其隔離。

3.4 橋梁結構安置

當橋臺結構及橋梁基座施工完成，即可安置橋梁面板。橋梁面板與基座之間應再增設一層加筋，以減小兩者之間的摩擦阻力，減少面板在調(diào)整移動過程中對橋臺結構的擾動。面板放置應施壓均勻，避免脫空區(qū)產(chǎn)生。起重機的位置應在距離面層一定范圍之外。

4 結束語

工程實踐表明，該種橋臺能夠消除橋臺與連接路基之間的差異沉降，從而為避免多年來公路橋梁行業(yè)難以克服的橋臺跳車現(xiàn)象提供了可能，作為一項新技術，土工合成材料加筋土橋臺復合結構在施工前，需要進行詳細施工交底，嚴格按照設計要求和施工說明進行施工。