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          路桥工程设计中的柔性搭板技术
          2021-04-13 来源:《中国高新科技》 作者:郑一帆

            1土工格室柔性搭板的起源和作用原理

            20世纪80年代,一种新型的土工合成材料即土工格室被发现。该材料呈三维网状,如图1所示,在格室里能够加减填充物,以保障格室整体性与刚度符合标利用模量渐变原理,再结合影响地基与路基两方面的沉降元素,于路桥过渡地段安装楔形加固区,将柔性结构层的一端固准。因为土工格室有较好的抗拉能力,故这种材料多在建筑工程与路桥工程里。土工格室柔性搭板或锲形柔性搭板一般广泛出现在土工格室的建造中,使过渡段的路基铺设以新式的立体结构固定。与常规的方法不同,其以特殊的固定理论为依据,定在路桥桥台上,将另一端安装在路基上,能够有效保障刚性的路桥桥台与柔性路基模具间实现安全过渡。

            

            2土工格室柔性搭板的布置形式

            若要让搭板既完成刚柔过渡,又减少原材料的使用,经过多方对比后发现,上长下短的楔形柔性搭板安装模式更符合安装要求。分析路桥过渡段里加固体拓扑改善情况发现,若加固面积到达一定程度,最好的安装顺序是从下向上,并且要求斜率<1:1的楔形加固体符合设计标准,以便更好地逐步过渡路桥过渡段模量。若土工格室发生变形,由于其设计为网状,即使变形也能起到支撑作用,特别是位于顶部的部分能够保证桥面匀称分配车辆产生的压力,进一步起到保护和加固路基的作用。若从路桥过渡段经济性和车辆稳定行驶出发思考,则若地基情况较差的时候,要尽可能地使用柔性的搭板按从下而上的方法完成,其斜率为1:1,底层长度要超过4m,顶层长度位于10~12m。图2是柔性搭板布置模式。

            

            3土工格室柔性搭板的设计要求与参数取值

            3.1土工格室材料和技术要求

            土工格室的填充料和路基的填充料大体相同,但填充料的直径有所不同,其直径应<5cm,在选择填充料时,对于在预期造价里的填充料要较多使用方便压实。针对土工格室的大小也有规定,要求其长度40cm、高度15cm、厚度1.25mm。而土工格室的技术指标标准是材料拉伸强度为20MPa,拉伸模量为650MPa,常温剥离强度100kN/cm,低温脆化温度<-50℃,使用寿命>30年。

            3.2土工格室柔性搭板的参数取值

            设计土工格室时通常采用从上而下、从密到疏的方法,保持顶部层的距离大约lm,底部层约2m,反之自顶部层到底部的规划设计是按照自密到疏、自顶部层到底部层的顺序实现自上而下的不断过渡。设计土工格室层数时,一般需要结合地基的情况和路基高度综合判断,若当地的地基情况较为良好,则可以将层数安装大约3层;反之若当地的地基情况较差,但填料高度较高,则大约选择5层柔性搭板。针对土工格室长度及厚度上的设计在前文里已有介绍,若选择柔性搭板则应该使用自上而下的楔形设计方式,顶层的长度是最长的,过渡到中间层级时会不断减少长度,最后到最底层,并且柔性搭板的宽度为路基的横断面。

            参考以往相关工程,可以从中发现同类型项目施工过程中的规律,研究发现,在建造过渡路面时尽量保证其总距离较短,从而减少工程投入,降低施工困难性。过渡路面的施工尽量控制在离桥台北面10~12m,因为该地会对路面的沉降效果产生较大影响。当开发顶层土工格室时,普遍要求摊铺距离超过过渡段距离10~12m,其设计宽度和路基规划相同。

            布设土工格室层间长度的规划依据。当规划布设土工格室层间长度的时候,要注意以下几点要求:①在达到规定的长度时,柔性搭板底面的土地可能会发生松软移动,所以需要保障所有压力承载到搭板的顶部;②经过研究发现,柔性搭板只会发生非横向的移动,所以垂直距离的改变无法对其产生影响,但应尽量保证竖向的移动距离在1m范围内;③标准施工情况时的柔性搭板的弹性能力优异;④正式分析弯力抗衡数据时尽量采取简化数据的方法,增加受拉结果的数据可信度,这种方式也受到承载材料结构及土工格室的拉力效果等影响。

            4土工格室柔性搭板的施工工艺

            4.1柔性搭板的施工流程

            柔性搭板的施工过程有如下几个步骤:①施工前必须检验土工格室的材料,待检验合格才可继续下一步工序;②需要确保路桥过渡段的平整性,以便平整路面后可以立即进行震压工作;③装配土工格室和相关固定件,注意确保两者的稳定性;④安装土工格室,保障其抗拉能力符合标准;⑤将检验完成的材料埋填至土工格室;⑥保障所填材料的平整度,可使用人工挂线的方法找平;⑦使用工具碾压的方法保障路基的稳定性;⑧继续相关检验任务。

            4.2柔性搭板的具体施工要求

            柔性搭板施工应达到以下3个标准:

            (1)施工工具。若想保障填充材料的紧实程度,施工人员应于施工前仔细思考需要用到的压实工具,还要配置小型的压实工具和夯实工具,以确保边角足够紧实,进一步保证施工质量达到规定要求。

            (2)填充材料。当选择填充材料时,可以使用常见的路基填充材料,但要保证其具有较好的透水性和较大的填模量,填充材料的直径也有明确标准,一般直径<5cm,填充料的质量一定要满足标准。

            (3)材料检验的细节也有明确的标准。在填充前需认真检验材料,满足相关标准方可进场,检验时也要注意细节,所有材料都要具备出厂合格证明和材料测试报告单,当材料的抽查结果均满足标准才能被投入到施工中,开始之后的施工任务。

            4.3柔性搭板的施工方法

            (1)铺设土工格室前,需要保障地基有足够的紧实度及平整度,检测结果满足施工要求后才能开始铺设。当填充桥台路基阶段时,填土高度必须超过规定高度,以避免后期标高不满足需要继续填充,从而最大程度上确保土工格室的压实成效。

            (2)固定件的装配。柔性搭板要使用特制构件锚固定在桥台上,当装配固定件时必须有明确的定位,施工阶段需先使用墨汁线根据规划的高度于桥台上标明一条水平线,随后使用钢卷尺每2cm一次于水平线上刻画出数个十字标志点,借用射钉枪或电钻机将φl0~φ12mm锚钉或一样大小的膨胀螺栓打入桥台中,之后装好固定件。

            (3)土工格室的张拉铺设。开始张拉铺设前,需要先规划好施工区域里的格室大小及尺寸,先把土工格室安装到一个固定件上,使其一侧固定在目标位置,借填料使其固定,再拉伸全块的土工格室,全部拉伸完成后借用填料固定。

            (4)填充土工格室。填料时通常使用人工填充及工具填充相综合的方法,先使用工具填充,因为工具的填充偏向机械化,所以填充厚度为25cm时才能开始人工填充,补齐边角并填平,这里的关键之处在于填料步骤结束前禁止所有机械设备在路面上行驶。

            (5)碾压路基,碾压台背时必须符合规定标准,具体可使用振动压路机完成碾压,在台背周围借用小型的压实机碾压,若还需碾压格室层,则该层的碾压频率要比其他层高。

            4.4施工注意要点

            具体施工时需要注意以下2点事项:

            (1)应做好施工准备工作,细致检测材料,全部数据满足标准后方可开始施工。

            (2)在摊铺土工格室之前必须检测场地的平整度,若平整度不符合施工要求应再次整平,以保证施工整体质量。同时,一般采用人工摊铺的方式来张开土工格室,以求更好地发挥格室的抗拉能力。人工摊铺过程中需不断向土工格室里增添材料,填满结束后在格室上铺大约25cm厚度的土,随后使用工具完成碾压工序。

            5结语

            综上所述,本文详细研究了路桥工程里柔性搭板施工技术的应用要点,有力证明了柔性搭板技术运用于路桥工程中的可行程度较高,该技术的运用不仅能够解决路桥建设过程中的许多矛盾,而且提高了路桥施工的安全性和科学性,保证工程整体品质。

            作者:郑一帆 (潮州市潮安区地方公路管理站)



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