河道高边坡双级加筋土柔性桥台复合结构及其施工方法

本发明涉及桥台施工，特别涉及一种河道高边坡双级加筋土柔性桥台复合结构及其施工方法。

背景技术：

1、近年来，公路、铁路、水运等各类交通基础设施建设得到了大力发展，土工合成材料加筋土柔性桥台复合结构因其用材绿色环保、施工简捷、低造价以及高承载力等特点，在工程界受到了广泛的关注。

2、在实际的工程应用中，加筋土桥台常采用模块式墙面，即通过混凝土砌块错缝堆砌铺筑墙面，当该结构用于跨越江流河道时，水流通过模块式墙面中的缝隙对桥台内部砂石填土产生冲刷，对桥台的内部稳定性带来极大的挑战。另一方面，跨水桥梁在施工时为了形成隔水的施工环境，一般需要采用板桩墙等挡水构件，在河道边坡处形成围堰，在建筑物施工结束后，再对板桩墙进行拆卸，而板桩墙在装卸时难免会产生变形，一般只能重复利用三次，材料的耗损以及板桩墙装卸施工都不可避免地增大了工程成本。再者，河道高边坡在长期的水流冲刷下，边坡土体强度较低，整体稳定性不够，若在这类边坡上铺筑常规的单级桥台，容易发生外部失稳。

3、为了保证加筋土桥梁系统在河道处的施工和服役，亟待开发一种防止桥台内部填土被冲刷、稳定性高的新型加筋土桥台。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种施工安全、成本低、承载力高、稳定性高以及防止水流冲刷的双级复合柔性加筋土桥梁系统及其施工方法。

2、为了实现上述目的，本发明提供了一种河道高边坡双级加筋土柔性桥台复合结构，包括下级板桩墙、下级加筋土结构、上级板桩墙、上级加筋土结构、路桥连接结构；

3、所述下级板桩墙布设于边坡的坡面，所述上级板桩墙的布设位置相对于所述下级板桩墙靠近坡顶；

4、所述下级加筋土结构布设于所述下级板桩墙和所述上级板桩墙之间，所述下级板桩墙和所述上级板桩墙之间设置有墙面加固件；

5、所述上级加筋土结构布设于上级板桩墙远离所述下级加筋土结构的一侧；

6、所述下级加筋土结构和所述上级加筋土结构由多层依次堆叠的砂石回填土和第一筋材组成；

7、所述路桥连接结构布设于所述上级加筋土结构的顶部。

8、进一步地，所述下级板桩墙的下端插入到河床下方坚实地层中、其上端超出最高水位1～1.5m；所述上级板桩墙距离所述下级板桩墙的水平距离为2.5～3m，上级板桩墙的下端插入边坡、其上端高出下级板桩墙的上端3～5m；

9、所述下级加筋土结构和所述上级加筋土结构中砂石回填土的内摩擦角大于38°，压实度高于95％；

10、所述下级加筋土结构和所述上级加筋土结构中第一筋材的长度分别都大于所述下级加筋土结构和所述上级加筋土结构高度的0.7倍；

11、所述下级加筋土结构和所述上级加筋土结构中第一筋材的竖向布设间距为20～30cm；

12、所述下级板桩墙贴近下级加筋土结构和所述上级板桩墙贴近上级加筋土结构的墙面设置有用于连接所述第一筋材的筋墙连接件，所述第一筋材的筋墙连接件的竖向设置间距与所述第一筋材的布设位置匹配；

13、所述下级板桩墙和上级板桩墙通过墙面加固件进行连接，所述墙面加固件被埋设于所述下级加筋土结构的上层砂石回填土中，其布设位置位于所述下级加筋土结构顶面以下20～30cm。

14、进一步地，还布设有墙面支撑部件；

15、所述墙面支撑部件包括固定于所述下级加筋土结构顶部的支撑座以及将所述支撑座与所述上级板桩墙连接起到支撑作用的支撑杆。

16、进一步地，所述下级板桩墙远离所述下级加筋土结构的一侧为迎水面，所述迎水面还设置有动态挡水部件；

17、所述动态挡水部件包括固定在所述迎水面的套筒、套筒内的浮筒、与所述浮筒顶部连接的挡水板；

18、所述套筒的上端和下端设置有挡片，用于将所述浮筒限制在所述套筒内部，当浮筒位于套筒底部时，所述挡水板顶部仍然高于所述下级板桩墙顶部，所述套筒上还设置开孔以平衡套筒内外压差，所述套筒的内径比所述浮筒的外径大；

19、所述浮筒跟随着河道水位的变化而上下浮动，使河水无法溅到所述下级加筋土结构中。

20、进一步地，所述路桥连接结构包括路桥连接引道、混凝土台座、桥跨和道路面板；

21、所述混凝土台座的布设位置距离所述上级板桩墙10～20cm，所述混凝土台座的上部还设置有放置桥跨的平台；

22、所述桥跨放置于所述平台以及混凝土台座与路桥连接引道贴合后，上部形成路面，道路面板铺设于所述路面上；

23、所述路桥连接引道由多层依次堆叠的回填土包组成，所述回填土包采用第二筋材将回填土返包在内。

24、进一步地，所述上级加筋土结构上部的砂石回填土中还布设有次级筋材，所述次级筋材的末端应超过混凝土台座的后缘0.3～0.5m；

25、所述上级板桩墙贴近上级加筋土结构的墙面也设置用于连接次级筋材的筋墙连接件，所述次级筋材的筋墙连接件的竖向设置间距与所述次级筋材的布设位置匹配。

26、进一步地，所述第一筋材的抗拉强度不低于100kn/m；

27、所述第二筋材的抗拉强度不低于60kn/m；

28、所述次级筋材的抗拉强度不低于150kn/m。

29、进一步地，所述下级板桩墙和所述上级板桩墙的顶端分别设置下级桩帽和上级桩帽。

30、进一步地，还设置有水位检测部件，所述水位检测部件包括位移传感器、数显仪，以及为位移传感器、数显仪供电的电源；

31、所述位移传感器设置于所述挡水板顶部，所述数显仪用于显示实际水位。

32、本发明还提供了上述的河道高边坡双级加筋土柔性桥台复合结构的施工方法，包括以下步骤：

33、平整场地，施工所需要的材料和设备进场，做好施工前的准备工作；

34、布设下级板桩墙和上级板桩墙，且安装下级桩帽和上级桩帽；

35、布设下级加筋土结构，并在下级加筋土结构上层砂石回填土中布设下级板桩墙和上级板桩墙的墙面加固件；

36、在下级板桩墙的迎水面上布设动态挡水部件，在挡水板顶部设置位移传感器，并将位移传感器连接电源；

37、在下级加筋土结构顶部设置墙面支撑部件；

38、布设上级加筋土结构；

39、在上级加筋土结构的顶部布置混凝土台座，在台座背后铺设路桥连接引道，将桥跨放置于混凝土台座上，将数显仪安装于桥跨上。

40、相对于现有技术，本发明具有以下的有益效果：

41、1、本发明采用板桩墙作为加筋土柔性桥台的墙面，在桥台建造过程中利用板桩墙形成隔水的施工环境，提高了施工过程中舒适度和安全性，以板桩墙作为加筋土柔性桥台的墙面，绕开了板桩墙的拆卸环节，以板桩墙作为墙面可以使加筋土桥台在服役期间避免河道水流对桥台内部填土产生冲刷，有效保证了桥台的内部稳定性，筋材和墙面形成有效的连接，保证了筋材可以充分发挥其抗张拉变形的作用，避免土体发生张拉破坏。

42、2、本发明的两级加筋土桥台的板桩墙墙面互相连接，有效保证了板桩墙的稳定性，双级加筋土桥台的设计可以有效提高结构的抗倾覆能力，保证了复合结构在长期受到水流冲刷的河道高边坡上保持良好的外部稳定性，承载的核心部分为上级加筋土桥台，双级桥台的设计可以使上级加筋土桥台进一步远离水流的冲刷。

43、3、本发明和传统的桩承式刚性桥台结构相比，在建造过程中混凝土的用量大大减少，有效降低碳排放量，无需大规模现浇混凝土使本发明结构的施工周期大大缩减；另一方面，河道边坡长期受到水流冲刷，边坡土质一般较为软弱，采用传统桩承式刚性桥台常在路桥过渡段产生不均匀沉降而造成桥头跳车的现象，不利于形车安全和行车舒适度，本发明采用的柔性桥台结构具有突出的变形协调能力，有效缓解桥头跳车现象的发生。