DB13_T1835-2013公路过渡段卧板组合设计施工技术规范.pdf

ICS 93.080 P 66 DB13 河北省地方标准 DB 13/T 18352013 公路过渡段卧板组合设计施工技术规范 2013-12-24 发布 2014-01-15 实施河北省质量技术监督局 发 布 DB13/T 18352013 I 前 言 本标准按照 GB/T1.1-2009 给出的规则起草。本标准由河北省交通运输厅提出。本标准起草单位：邢台路桥建设总公司。主要起草人：李来宾、刘中林、陈大伟、郑会玺、李晓军、吕世玺、霍玉娴、王中合、石敬辉、王凤彩、石晨英、王栋梁、邢照辉、马焱、苏丹。DB13/T 18352013 1 公路过渡段卧板组合设计施工技术规范 1 总则 1.0.1 为适应公路建设发展的需要，防止公路桥头沉降和路面损坏，避免桥头跳车，提高行车安全性，制定本规范。1.0.2 本规范规定了公路过渡段卧板组合设计、施工技术要求、质量管理与检查验收。1.0.3 本规范适用于各等级公路。1.0.4 规范性引用文件 下列文件对于本文的应用是必不可少的。凡是注明日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件，凡是不注明日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T 17640 土工合成材料 长丝机织土工布 JTG D30 公路路基设计规范 JTG E30 公路工程水泥及水泥混凝土试验规程 JTG F10 公路路基施工技术规范 JTG F30 公路水泥混凝土路面施工技术规范 JTG F40 公路沥青路面施工技术规范 JTJ 034 公路路面基层施工技术规范 DB13/T 14192011 公路路面多孔改性水泥混凝土基层施工技术规程 2 术语和定义 下列术语和定义适用本文件。2.1 过渡段 是指桥梁、通道、涵洞、隧道等构造物台背后 10 m50 m范围内的段落。2.2 共振夯 共振夯实机，简称共振夯，具有 600 次/min1000 次/min的频率，夯头的冲击接地压强大于1.4 MPa，夯头横向能左右移动到设备的任意一侧边缘，自动控制夯点间距及单点夯击时间，具备自行式控制。2.3 夯实增强处理 采用共振夯对已压实合格的过渡段土基再次进行夯实处理，提高土基的承载力。2.4 DB13/T 18352013 2 卧板 是指过渡段基础组合中的多孔改性水泥混凝土板和基层组合中的钢筋（网）水泥混凝土板，座卧在基础和基层内。2.5 过渡段卧板组合设计 通过对过渡段的基底、基础、填土路基、路面基层进行特殊组合设计，实现水泥混凝土（结构物）与路面基层材料抗压弹性模量的渐变，防止桥头沉降的一种设计方法。3 材料 3.1 路基用土应符合 JTG F10 的要求。3.2 石灰、粉煤灰、水泥、石料、砂、水及外加剂等材料的技术指标应满足 JTJ 034 和 JTG F30 的要求；防水卷材和多孔改性水泥混凝土用材料，应符合 DB13/T 1419-2011 的要求。3.3 钢筋（网）应符合 JTG F30 的要求。4 设备 4.1 一般规定 应符合 JTG F10、JTG F30、JTG F40、JTJ 034 和 DB13/T 1419-2011 的要求。4.2 共振夯 过渡段土基夯实增强处理的主要设备，应符合设备的技术指标和性能要求。5 过渡段卧板组合设计 5.1 过渡段类型 过渡段由基底、基础、填土路基、路面组成，除岩石基底外，均应进行夯实增强处理。基底增强的处理长度自桥台向外不小于 30 m。桥台采用锥坡挡土设计的基底夯实增强处理，向桥下延伸至锥坡底角。宽度应宽于路基下坡脚 1 m。过渡段组合设计分两种类型，有桥台墙身的结构组合设计见图 5.1-1，无桥台墙身的结构组合设计见图 5.1-2。DB13/T 18352013 3 图 5.1-1 有桥台墙身的结构组合设计纵向剖面图 图 5.1-2 无桥台墙身的结构组合设计纵向剖面图 5.2 过渡段基础设计 5.2.1 一般情况下基础由四部分组成见图 5.2.1，岩石地基时不设垫层和防水卷材。图 5.2.1 基础组合结构示意图 5.2.2 基础自桥台向外延伸，长度应不小于 25 m。5.2.3 基础的宽度或坡度与护坡或挡土墙一致；无护坡或挡土墙时（包括基础以下部分），基础的宽度两侧均应比坡脚宽 15 cm，坡度与边坡一致。基础宽度与边坡形式示意图见图 5.2.3（a，b-1，b-2，c）。DB13/T 18352013 4 a b-1 b-2 c 图 5.2.3（a，b-1，b-2,c）基础宽度与边坡形式示意图 5.2.4 垫层采用石灰稳定土或石灰、粉煤灰稳定土。厚度应不小于 150 mm，7 d 无侧限抗压强度不小于 0.5 MPa；防水卷材和多孔改性水泥混凝土的技术指标应符合 DB13/T 1419-2011 的要求；土工布材料技术指标应符合 GB/T 17640 的要求。5.2.5 多孔改性水泥混凝土卧板应座落在常水位以上，厚度 250 mm350 mm。5.3 过渡段路面结构组合设计 5.3.1 一般规定 过渡段路面基层结构至少由三层组成见图 5.3.1，底基层和上基层为无机结合料稳定土，下基层为钢筋（网）水泥混凝土卧板，当路面基层为多孔改性水泥混凝土时，过渡段的基层厚度应加厚 50 mm。图 5.3.1 过渡段路面基层结构组合示意图 5.3.2 各结构层厚度、宽度，应与正常路段设计一致。5.3.3 无机结合料稳定土强度应符合 JTJ 034 的要求。5.3.4 结构层中的钢筋（网）水泥混凝土卧板的长度应大于 25 m，水泥混凝土的设计强度为 C25。5.4 钢筋（网）水泥混凝土与台背的衔接 钢筋（网）水泥混凝土卧板与台背之间应留有 20 mm30 mm缝隙，用沥青砂填满捣实或用灌缝胶填满，见图5.3.1。5.5 过渡段各材料设计参数 见表5.5。A-A DB13/T 18352013 5 表 5.5 过渡段各材料设计参数 材 料 名 称 配合比或规格要求 抗压模量 E（MPa）抗压强度（MPa）劈裂强度（MPa）水泥稳定碎石 4%6%（水泥剂量）30004200-0.40.6 C25 水泥混凝土 280 kg/m3320 kg/m3 3000035000 2530-多孔改性水泥混凝土 320 kg/m3330 kg/m3 1800024000 715-二灰土 10:30:60（石灰：粉煤灰：土）20002800-0.20.3 石灰土 8%12%（灰剂量）12001800-0.20.25 路基土-300450-基底土-100250-6 施工 6.1 施工前准备 按照JTG F10、JTG F30、JTG F40、JTJ 034和DB13/T 1419-2011的要求进行施工前的准备。调试共振夯频率、夯点间距、单点用时、夯头的左右运行等控制指标。6.2 过渡段基底夯实增强处理 6.2.1 基底填土前应整平压实，压实合格后应进行基底夯实增强处理：a)在压实后的地表，依据夯头直径的 22.5 倍的间距纵向划线，长度为设计长度；b)开启共振夯自控功能，夯点（夯头边缘）与台背距离 20 cm50 cm，沿纵向划线由外向内作业，直至中线；c)夯点应呈梅花状布置，夯点间距（夯头边缘）为夯头直径的 11.5 倍；d)单点夯击次数 80100 次，采用单点用时控制；e)夯点击实深度超过 10 cm 时，应将表面松平，压路机压实后，再重新夯实一遍。6.2.2 基底为特殊路基的，按照 JTG D30 进行设计处理。6.3 基础施工 6.3.1 与过渡段衔接的路基填土应留足过渡段基础长度，基础施工前应对夯实增强处理的土基表面松平 10 cm 后压实，压实度应不小于 93%。6.3.2 垫层施工应符合 JTJ 034 的要求。6.3.3 防水卷材、多孔改性水泥混凝土施工应符合 DB13/T 1419-2011 的技术要求。6.3.4 土工布应铺平，搭接宽度应不小于 10 cm。6.4 填土路基夯实增强处理 6.4.1 路基填土高度大于 2 m 时，应每填高 1 m2 m 进行一次夯实增强处理，处理长度应不小于 25 m。DB13/T 18352013 6 6.4.2 路基填土分层填筑压实应符合 JTG F10 的要求。6.4.3 路床应进行夯实增强处理，处理后的路床表面应松平 10 cm15 cm，用压路机压实，压实度不小于 96%。6.4.4 过渡段的基础和填土路基与过渡段外路基的衔接：a)过渡段基底的夯实增强处理宜在过渡段外路基填土前完成；b)先进行过渡段外路基填筑时，填土应伸入过渡段 1 m2 m；c)将伸入过渡段 1 m2 m 的路基填土刨除后，再进行地基夯实增强处理；d)过渡段的路基填筑时，应对已填筑完成的路基开台阶衔接压实，台阶宽度不小于 1.5 m。6.4.5 暗涵过渡段的填土路基与涵洞顶面持平时，对土基应进行夯实增强处理，长度应不小于 10 m。6.5 过渡段路面施工 路面基层和面层施工应符合 JTG F30、JTG F40、JTJ 034 和 DB13/T 1419-2011 的要求。7 质量管理与检查验收 7.1 材料和机械设备检查验收 7.1.1 进场材料和机械设备应符合 JTG F10、JTG F30、JTG F40、JTJ 034 和 DB13/T 1419-2011 的要求。7.1.2 夯实增强处理设备 共振夯性能符合 2.2 的要求，夯点用时误差为3 s。7.2 基底与基础检查验收 7.2.1 基底检测采用共振夯夯击法，夯点击实深度小于 10 cm 为合格，频度为每 200 m2检查一处。7.2.2 垫层及防水卷材、多孔改性水泥混凝土应符合 JTJ 034 和 DB13/T 1419-2011 的要求。7.3 填土路基检查验收 7.3.1 填土路基应符合 JTG F10 的要求。7.3.2 填土路基夯实增强处理的检测，应采用共振夯夯击法，逐层检验，检查验收项目及要求见表 7.3.2。表 7.3.2 填土路基夯实处理检查验收项目及要求 项 目 要 求 检测方法 检查频度 击点深度 小于 5 cm 用钢板尺量 纵向 10 m 一段，每段横向按平均距离检查 4 个点 击点距台背距离 不大于 50 cm 用钢板尺量 每处检查 3 个点 填土夯实厚度 小于 2 m 用水准仪测量 纵向 10 m 一段，每段横向按平均距离检查 4 个点 夯点周围土体 微微隆起 目测 纵向 10 m 一段，每段横向按平均距离检查 4 个点 7.4 基层检查验收 基层应符合JTJ 034和JTG F30的要求。DB13/T 18352013 7 7.5 填缝验收 7.5.1 填缝处的深度、宽度应符合设计要求。7.5.2 填料捣实为合格。DB13/T 18352013 8 公路过渡段卧板组合设计施工技术规范 （DB 13/T1835-2013）条 文 说 明 DB13/T 18352013 9 1 总则 桥头跳车是公路工程常见的质量通病之一，严重影响着行车安全。产生桥头跳车的原因有：1 桥涵基础与路基的施工工艺不同产生的沉降差异，软土地基更为明显。2 公路桥涵台背施工现场条件限制及设备性能局限性，造成施工压实不到位，或压实度不足引起的完工后土基的进一步压缩密实，形成的沉降。3 施工技术水平引起的沉降。由于施工人员技术水平、责任心等人为因素影响，不能严格照规范要求施工，导致的工后进一步沉降。4 桥台与搭板的接缝处雨水侵蚀或地表水上涨，导致路基含水量过大而塑化，支撑强度减弱，自重压缩变形沉降或台背填土部位出现空洞，搭板脱空，引起路面沉降。5 路基路面与桥（涵）面的整体组成材料的弹性模量突变差距过大，轮胎作用桥面和路面的总体压缩变形量的差异突变，缺少刚柔过度设计，在运营过程中轮压的作用进一步加大桥头的沉降量。针对上述原因采取工程措施，防止工后及公路运营过程中的桥头沉降，避免桥头跳车，提高行车安全性，制定本规范。2 术语和定义 2.1 过渡段 是指桥梁、通道、涵洞、隧道等构造物台背至一般土石方填筑路基路面之间的衔接段，过渡段的整体强度抗压回弹模量值介于桥梁和一般路段之间，并在过渡段采取了增加基础强度和保持通风干燥措施。2.3 夯实增强处理 采用共振夯设备对已压实合格的过渡段土基进行夯实的处理方式。中国兵器北方勘察设计研究院实验表明，共振夯对已达到压实度合格要求的路基，再进行增强处理有明显的效果，夯实的有效影响深度为 3 m4 m，承载力提高 25%30%，大幅减小工后的进一步沉降。3 材料 目前台背处理多数情况是对台背路基填料进行特殊处理或换填轻质材料，如：采用石灰 稳定土加固、液态粉煤灰、轻质泡沫等。本规范对基底进行了增强处理，增设了基础，土基的填筑过程及路床均采用共振夯增强处理。从基底、基础、填土路基到基层结构的弹性模量均有大幅提高，其强度高于一般路段，因此填土路基采用一般路段土方填筑，不再更换路基填料，有利于降低工程成本。4 设备 4.2 指定这一专用设备，一是为了解决因人为因素和施工设备的局限导致处理作业不到位，或达不到技术要求的路基，采用该设备每 1 m2 m 夯实一遍就能达到增强土基、解决压实度不足或压实不到位的问题；二是原理决定该设备的特别功能。强调频率要求是将土体形成共振，在土粒间摩擦角最小时瞬DB13/T 18352013 10 间施压，达到土体的最大密度及解决土基中空洞问题。它与强夯的作用效果是完全不同的。试验表明，共振夯作用过的土基整体下沉，而强夯作用过的土基只是夯点部分下沉，夯点周围有隆起发生（见图 4-1，图 4-2）。要求具备单点夯击时间自控功能，是为施工时控制每一单点的击实强度均匀，方便过程控制。要求大于 1.4 MPa 的击实接地压强是解决路基的增强强度，提高土基的抗压回弹模量，迅速提高土基的承载力，从而减轻工后进一步的压缩沉降。要求自控功能及夯头的左右横向移动功能是解决横向到路基边缘，夯实增强土基强度均匀等问题，达到从边到角，全方位深度强固的目的。图 4-1 共振夯效果 图 4-2 强夯效果 5 过渡段卧板组合设计 5.1 针对总则中分析的五种原因，过渡段设计了四部分组成，提出了双卧板组合设计。提高地基承载力是解决桥头跳车的关键措施。通过整平、压实和共振夯增强处理，使地基的承载力大幅提升。共振夯的作用接地压强达到 1.4 MPa 以上，相当于向基底每平方米的面积上施加了 140 T的压力，地基土在瞬间达到基本稳定状态，减轻工后的进一步压缩沉降。增设了过渡段基础（主要是下卧板组合）是为进一步提高基础的整体强度，使过渡段的基础强度弱于桥梁基础，而强于普通段路基基础，起到一个过渡衔接和路基通风干燥的作用。填土路基部分为了节省投资成本，采用普通土路基，仅强调需要进行夯实增强处理。路面结构部分采用了新的结构组合，将通常的路面下基层改为钢筋（网）水泥混凝土替代（也称上卧板），旨在进一步调整路面的抗压弹性模量，提高过渡段的整体强度，使之强于普通路面，而弱于桥面的整体模量值。在路基和基础的设计上考虑桥台挡土方式的原则是，所有影响到路基变形因素的部分均应采用加强措施，故此在锥坡部分也进行基底夯实增强处理和采用基础加强。规定了基础处理的长度和宽度。处理的长度是基于数值仿真模拟实验结论，汽车轮胎从桥面运行到过渡段时，从桥台进入过渡段开始至 30 m 长的段落，整体都有较大的压缩位移变形，在 0 到 10 m处出现的是“V”字形压缩位移变形，而到 30 m 处趋于平缓，因此规定基底的处理长度应大于 30 m。宽度要求宽于坡脚 1 m，是考虑到基底应略大一些，提高基底稳定性。桥头部位在桥梁基础施工中，往往会对桥头的原地面产生破坏，要求均应进行处理，处理完成后再进行正常施工。5.2 过渡段基础设计 5.2.1 过渡段的基础由四部分组成，每一层位的作用是必不缺少的。垫层：坐落在夯实增强后的基底上，一是为铺设防水卷材提供施工条件，便于防水卷材铺平；二是防水卷材挡住了潮气上升的孔道，潮气形成的凝水会浸湿垫层，而无机结合料垫层可有效防止塑化成浆，保持基底的强度和稳定。防水卷材：隔断地下潮气浸湿路基，防止基底塑化成浆后进入多孔改性水泥混凝土下卧板的孔隙中，产生地基土体塑化变形。多孔改性水泥混凝土卧板两个作用：一是补强地基的整体承载力和地基的均匀支撑力；二是结构的连通孔通风作用，对其上路基土起到干燥作用，保持路基的稳定。土工布：防止路基细土进入多孔改性水泥混凝土卧板的孔隙中。DB13/T 18352013 11 5.2.4 在与边坡的处理上给出了三种形式，是依据护坡的形式设计的。5.2.5 要求座落在常水位线以上是为了保护路基土的干燥，避免水进入多孔改性水泥混凝土下卧板。5.3 过渡段路面结构组合设计 过渡段路面组合是为解决过渡段的抗压回弹模量问题，过渡段的抗压回弹模量高于普通路段，而低于桥面水泥混凝土的抗压回弹模量值。为此研究了三种基层材料不同结构组合的抗压回弹模量，见表 5-1。从表 5-1 中可以看出，第 1 组模拟了普通路段结构，三层均为水泥稳定碎石；第 2 组是用 C25 水泥混凝土替换了中间层的水泥稳定碎石；第 3 组为水泥混凝土模拟了桥面的抗压弹性模量。三种材料结构中的第二组抗压模量正好位于三种材料结构组合的中间左右，故此确定了过渡段路面结构组合，将下基层更换为钢筋（网）水泥混凝土卧板。表 5-1 三种基层材料结构抗压回弹模量试验数据 编号 材料结构 极限破坏力(kN)无侧限抗压强度（MPa）抗压回弹模量（MPa）1 水泥稳定碎石（水泥含量 5%）33 4.1 750 2 上下两层为水泥稳定碎石，中间夹层为 C25 混凝土 78 9.8 2200 3 C25 水泥混凝土 110 13.8 4850 注1：第1组为水泥稳定碎石，水泥含量 5%；第 2 组两种材料分三层，上、下层为水泥稳定碎石各占高度的 1/3,水泥含量 5%，中间层的 1/3 为C25水泥混凝土；第 3 组为C25水泥混凝土。注2：三组试件的试验条件相同，都是标养6 d，浸水1 d。注3：试件尺寸相同，都是100 mm，高100 mm。6 施工 6.2 过渡段基底夯实增强处理 6.2.1 基底填土前应整平压实，压实合格后应进行路基增强处理。1 地表整平压实是为了下一工序的共振夯增强处理作场地准备，过于松散的地面，不便于共振夯作业。2 夯实作业中由外向内进行，先行夯实外侧，外侧的侧向力增大后，内侧的路基土密实性增长更快。3 夯点成梅花式间接布点，间距为夯头直径的 1 倍1.5 倍，是基于共振夯的特性。1）它与强夯冲击力的扩散角不同，见图 6-1、图 6-2。图 6-1 共振夯作用力分散图 图 6-2 强夯作用力分散图 DB13/T 18352013 12 2）击实土体的方式不同 强夯锤底直接作用于土体，而共振夯是锤头冲击底板，底板上的力传到土基，工作中 底板不离开土体。3）锤底接地面的构造不同 试验表明，过小的夯距将影响相邻夯点的增加加固效果，在浅层叠加形成上部密实层，影响能量向深层传递，夯距过小易造成上部土体挤向已夯成的夯坑中。夯头直径 1 倍的夯点间距完成后，在 30 cm 以下的部分，夯实的增强范围已经相连或叠合，为此规定了间距为锤头的 1 倍1.5 倍；另外，共振夯的底板特殊设计，限制了作用力向周围的扩散，其扩散角小于强夯锤的扩散角见图 6-1、图 6-2 中的 A 与 B 图所示，因此作业时对构筑物不产生损坏影响。现场试验也验证了这一点。4 夯击次数是基于试验得出的结论。实验表明，单点作用在 80 次100 次，用时约 10 s15 s，路基增强效果最佳，低于 80 次达不到最大密度；超过 100 次时，周围的土出现隆起或过高隆起，表明击点内的土体已经劈裂，从夯侧周围隆起。因为土体材料不同，应依据现场土质，调整单点夯击次数，以夯点周围土体微微隆起为宜，应采用单点用时控制，以保证每一夯点作用力均匀，可保持路基的整体强度均匀。施工中有的夯点浅是正常的，是原有土基的密度不均匀造成的。6.4 填土路基夯实增强处理 6.4.1 试验表明共振夯的影响深度可达 3 m4 m，在 0.5 m1.5 m 的位置密度增大明显，因此建议 1 m2 m 需要进行一次共振夯增强加固。过渡段受构造物影响及施工设备的性能局限，靠近桥台部分的路基及桥下锥坡段的路基很难正常压实；另外，桥头的处理又多突击完成，加上人为因素，填土路基的质量很难保证。为解决这一问题，采用了正常施工和每 1 m2 m 进行一次夯实增强处理，即采用共振夯增强，解决压实不到位的路基密实度问题。到路床的位置采用共振夯统一夯实增强处理一遍，处理长度大于 25 m，是保证过渡段路基质量的必要措施。7 质量管理与检查验收 台背的面积很大，在压路机能充分压实后的部位，一般夯点深度不超过 10 cm，在压实不到位时，夯点深度较深。对于超过 10 cm深的夯点，应松平表层，用压路机压实后实行二次共振夯增强处理。验收时应观察、测量夯点深度，同时观察夯点周围土体隆起高度，合格后再行整平压实。_