高速公路路橋過渡段工程施工技術(shù)探討

舒 鵬

(貴州橋梁建設(shè)集團有限責(zé)任公司)

1 高速公路路橋過渡段路基不均勻沉降的原因分析

1.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計原因

從以往的工程實踐中可知，大多數(shù)路橋過渡段采用的都是撘板構(gòu)造。由于國內(nèi)對橋頭搭板這種結(jié)構(gòu)的設(shè)計并未達到成熟階段，公路橋涵設(shè)計規(guī)范當(dāng)中也沒有對該結(jié)構(gòu)設(shè)計給出比較明確的規(guī)定要求，從而使得在實際工程應(yīng)用中，該結(jié)構(gòu)很容易引起路基不均勻沉降的現(xiàn)象，并且還會伴隨出現(xiàn)橋頭斷裂等問題。導(dǎo)致這一情況發(fā)生的主要原因如下:由相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)可知，橋頭搭板長度的劃分與橋梁結(jié)構(gòu)的整體長度有關(guān)，即大中橋搭板長度為8 m、小橋搭板長度為5 m。但因為橋梁結(jié)構(gòu)本身的橋頭高程相對較高，故此引道位置處的填土量勢必會相應(yīng)增大，特別是一些大型橋和超大型橋，其填土量會更大。同時，填土量的增大直接導(dǎo)致了壓實工序繁瑣，這樣一來便會造成橋頭路段的壓實度相對較差，從而很容易引起橋頭路基不均勻沉降。

1.2 臺背路堤壓實度不足

在高速公路工程建設(shè)中，橋梁、明涵以及通道等部位都需要進行臺背填土處理，在對臺背填土進行壓實的過程中，壓實度會受到填料、施工順序、機械設(shè)備、作業(yè)環(huán)境、管理等諸多因素的影響，這使得臺背填土的壓實度常常無法達到設(shè)計要求。由于填土壓實不足，很容易引起路橋過渡段路基路面產(chǎn)生不均勻沉降的現(xiàn)象。此外，公路投入使用后，受車輛荷載作用的影響，會造成路基面土體塑性變形累積，隨著時間的不斷延長，便會導(dǎo)致路橋差異沉降，從而影響路面的平整度。

1.3 引道軟基處治不當(dāng)

軟基也是造成路橋過渡段不均勻沉降的一個主要原因，軟基處理不當(dāng)回引起橋頭跳車。導(dǎo)致這一問題的主要原因是實際施工中，由于趕工期，使得地質(zhì)勘探工作不到位，如鉆孔過少、孔深不足等等，這樣一來在路基施工過程中，其下部就會存在未處治的軟基，公路投入使用后，在車輛荷載的長時間持續(xù)作用下，路基便會出現(xiàn)不均勻沉降的現(xiàn)象。此外，由于路基下部軟基的存在，會導(dǎo)致施工過程中的壓實度不足，在雨水沖刷的作用下，可能會將填土沖走，從而引起路面疏松，由此便會造成橋頭不均勻沉降。

1.4 材料性能差異

通過對以往工程進行研究分析得知，當(dāng)路基與橋臺的材料性能存在差異時，會引起路橋過渡段路基不均勻沉降。路基填料土體的硬結(jié)程度過小，會導(dǎo)致路基強度下降。同時當(dāng)路橋相連接的過渡位置處發(fā)生不均勻沉降時，會引起錯臺，隨著錯臺的不斷加重，則會造成橋頭跳車的現(xiàn)象。此外，在車輛不斷碾壓的過程中，不均勻沉降會出現(xiàn)中心位置處越來越低，最終便會形成兩側(cè)高、中間低的現(xiàn)象。

2 高速公路路橋過渡段工程的結(jié)構(gòu)設(shè)計

2.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計中防止沉降的措施

(1)按照J(rèn)TJ017－96 中的規(guī)定，路橋連接處的沉降量不得超過10 cm。只有根據(jù)沉降曲線換算的工后沉降量小于允許工后沉降值，同時在2～3月內(nèi)每月的沉降量小于6 mm，才可進入下一道施工工序。

(2)由于路面局部縱坡超過0.5%時，車輛在路面行駛過程中會出現(xiàn)搖動、晃動問題，所以必須認(rèn)真分析不均勻沉降對路面結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生的應(yīng)力作用，進而有效控制過渡段變形。通過大量實踐證明，路橋過渡段的沉降差值應(yīng)控制在5 cm 內(nèi)，路橋之間形成的沉降坡差應(yīng)控制在0.4%為宜。

2.2 路橋過渡段的結(jié)構(gòu)形式

(1)搭板優(yōu)化設(shè)計。

①合理確定搭板長度。從理論的角度上講，在路橋過渡段工程中，搭板的長度應(yīng)當(dāng)是越長越好，但是由于受多方面因素的限制，搭板長度不可能無限制延長，并且過長的搭板也不符合經(jīng)濟性原則的要求。所以合理確定搭板長度就顯得尤為重要。在確定搭板長度的過程中，應(yīng)當(dāng)對以下方面加以充分考慮:搭板的長度必須大于不均勻沉降段的長度，可將一端置于橋臺之上，另一端則應(yīng)延伸至穩(wěn)定段的路基當(dāng)中。同時，橋臺與穩(wěn)定段路基的沉降差與搭板長度之間比值應(yīng)當(dāng)限制在一定范圍之內(nèi)，如果搭板的長度超過8～10 m，則可將搭板分為兩段或是三段。

②搭板與橋臺的連接。為了有效防止搭板出現(xiàn)縱向滑移引起橋頭凹坑，可在搭板與臺北間設(shè)置豎向錨栓及水平拉桿，間距可控制在75～80 cm 左右;可在搭板近臺端下部設(shè)置板式橡膠支座，間距可控制0.8～1.0 m 左右，支座的效果要比傳統(tǒng)的油站墊層好很多;為避免搭板轉(zhuǎn)動造成路面或是結(jié)構(gòu)損傷，可將搭板近臺端的上緣與牛腿的上邊緣設(shè)計成倒角。

③可以通過設(shè)置枕梁的方式，來防止搭板遠(yuǎn)臺端的沉降過大，同時對搭板底部進行換填處理還能有效防止底部脫空的現(xiàn)象發(fā)生。

(2)土工格柵。在橋臺的臺背路堤處加鋪土工格柵能夠起到以下幾個方面的作用:其一，加鋪土工格柵之后，土體本身的抗剪強度能夠獲得充分發(fā)揮，這樣可以對土體的側(cè)向變形起到一定的約束作用，有利于防止路基填土側(cè)向位移的情況發(fā)生，進一步提高了路基的整體穩(wěn)定性;其二，土工格柵與路基填土之間的摩擦作用可以使上部荷載在路基當(dāng)中獲得重新分配，這使得臺背局部范圍內(nèi)土體的垂直應(yīng)力大幅度降低，路基承載能力顯著提升，有助于減少沉降現(xiàn)象的發(fā)生;其三，土工格柵本身具有良好的彈性，在車輛長時間持續(xù)荷載的作用下不會引起變形累計。大量的實踐均表明，在路橋過渡段加鋪土工格柵能夠有效防止或減少路基不均勻沉降的現(xiàn)象。

3 高速公路路橋過渡段施工技術(shù)研究

3.1 填料選擇

填料的合理選擇是有效控制路橋過渡段沉降的重要途徑之一。尤其對于軟弱地基而言，不僅要強化地基加固施工，而且還要選用輕型填料，通過減少填料本身的壓縮性，達到降低地基豎向加載作用以及對橋臺水平壓力的目的。輕型填料的主要成分為粉煤灰、泡沫聚苯乙烯EPS 材料，由于粉煤灰具備自重輕、強度高、壓縮性小、透水性好等特點，所以采用粉煤灰填筑路堤，能夠大幅度降低橋頭路堤的沉降量。同時，將EPS 作為填料可以有效減小地基的附加應(yīng)力，使地基具備良好的承載力，滿足路面結(jié)構(gòu)層與行車載荷作用的強度和剛度要求;對于一般地基土而言，可選擇變形小、填筑強度高的級配粗粒料作為填料。這種填料具備性質(zhì)可靠、易于控制的特點，只需要確定適度的分層厚度，并采用較高的壓實標(biāo)準(zhǔn)，便能夠達到密實度要求，從而有效減小路基壓縮性，確保路橋過渡段變形的均勻過渡，將沉降量控制在最小化。

3.2 臺背排水

路橋過渡段排水不當(dāng)是加大路基沉降的重要因素，進而易引發(fā)路橋過渡段橋頭跳車現(xiàn)象。所以，必須重視路橋過渡段的排水施工，根據(jù)工程地形、地質(zhì)情況確定排水方式，并采取臺背排水技術(shù)。同時，還應(yīng)在考慮路基和路面結(jié)構(gòu)層穩(wěn)定性要求的情況下，在填筑路基前設(shè)置排水系統(tǒng)，利用排水系統(tǒng)快速排除雨水，避免雨水對路基穩(wěn)定性造成較大影響，使沉降差得到有效控制。

3.3 地基處理

在路橋過渡段施工中，應(yīng)認(rèn)真研究臺背沉降的原因以及治理臺背沉降的要求，進而采取有效的技術(shù)措施加強對臺背地基的處理。通常情況下，可利用超載預(yù)壓、換土、樁基法、排水固結(jié)等方法穩(wěn)定臺背地基的性能，改善因車輛荷載反復(fù)作用引起路基沉降而造成的錯臺問題。隨著樁基技術(shù)的不斷發(fā)展，當(dāng)前可利用樁基礎(chǔ)解決錯臺問題。此外，也可以通過綜合應(yīng)用地基處理、填筑控制、搭板等技術(shù)措施減少沉降，從而避免因錯臺帶來的橋頭跳車問題。

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