公路路橋設(shè)計及早期損壞原因探究

林建興

（福州晟祥工程設(shè)計咨詢有限公司 福建福州　350000）

公路路橋設(shè)計及早期損壞原因探究

林建興

（福州晟祥工程設(shè)計咨詢有限公司 福建福州350000）

進入21世紀以來，在我國當前經(jīng)濟體系飛速發(fā)展的情況下，公路建設(shè)方面已經(jīng)得到了長足的進步，但就各個方面的施工實例分析來看，在路橋設(shè)計以及施工方面依然還存在著一定的缺陷，這方面的問題導(dǎo)致公路路橋的質(zhì)量可能存在安全隱患。本文主要針對公路路橋設(shè)計以及橋梁結(jié)構(gòu)損壞的具體原因進行了全面詳細的分析，以期為我國公路路橋設(shè)計的發(fā)展作出貢獻。

路橋設(shè)計；早期損壞；原因探究

引言

經(jīng)濟的發(fā)展不可能離開交通設(shè)施條件，為了能夠保證我國經(jīng)濟的持續(xù)性發(fā)展，我國在近幾年修筑了數(shù)量龐大的公路橋梁，在原有的技術(shù)基礎(chǔ)上，不斷進行創(chuàng)新、進行改革，現(xiàn)如今的公路橋梁質(zhì)量已經(jīng)有了大幅度的提高。但是隨著交通量的嚴重膨脹，汽車載重的不斷增加，公路路橋在早期階段還是出現(xiàn)了損壞、破裂等問題。早期損害嚴重影響了公路路橋的使用性能，如果對已經(jīng)出現(xiàn)損壞的路橋進行大規(guī)模的維護，會在一定程度上耗費國家的精力與資金。為此，國內(nèi)的公路設(shè)計人員必須要加強對公路路橋的設(shè)計與研究，針對早期損壞問題進行系統(tǒng)的調(diào)查與分析，避免再一次出現(xiàn)早期損壞的現(xiàn)象。

1　公路路橋在設(shè)計方面存在的問題

1.1橋頭引道的軟土地基在設(shè)計上不合理

橋頭跳車現(xiàn)象在我國的公路運行中普遍存在，主要原因在于：設(shè)計階段鉆探布孔量不足，鉆探深度過淺，未能及時、準確地探明軟基存在的范圍以及深度等，進而導(dǎo)致軟土地基的處治不足。除此之外，軟基處治的計算方法以及相關(guān)的計算參數(shù)不符合現(xiàn)場的實際情況，使得軟基處治未能達到應(yīng)有的效果，無法滿足相應(yīng)的技術(shù)要求。此外修建在軟土地基上的橋臺，因地基土質(zhì)軟弱，連接橋梁的路堤填土過高使得橋臺產(chǎn)生過大的沉陷、位移、傾斜嚴重的發(fā)生下臥軟土層的剪切滑移，使橋臺連同路堤一起滑動倒塌。橋墩基礎(chǔ)若設(shè)置在同樣軟弱地基上池會因為地基不均勻沉降或大幅整體沉降而產(chǎn)生變形，填土強度也隨之降低，這一點也是造成路橋路堤出現(xiàn)沉降現(xiàn)象的主要原因。

1.2設(shè)計搭板存在不合理的現(xiàn)象

路橋過渡段如果出現(xiàn)不均勻的沉降現(xiàn)象，常用的處治方案就是設(shè)置搭板，但種種現(xiàn)象表明即使設(shè)置搭板也無法完全控制不均勻沉降現(xiàn)象的產(chǎn)生，這類現(xiàn)象的根本原因在于設(shè)計單位在搭板設(shè)計上存在疏忽，搭板設(shè)計不甚合理，在大河面或者大溝壑的地方，如果采用了小跨徑搭板，一定會使橋頭路堤過長或者過高。一般來講，搭板設(shè)計的主要原則在于：搭板長度必須跨越橋臺的臺背，跨越無法徹底壓實的土體部分，或者搭板壓迫跨越在臺背部位的土方缺口長度，并且要根據(jù)搭板的實際受力程度，利用簡支梁計算其真實長度。

1.3橋面鋪裝層的厚度在設(shè)計上存在問題

很多施工方在分析橋梁的結(jié)構(gòu)設(shè)計時，計算與分析橋面鋪裝層的實際論述較少，即使在現(xiàn)行的規(guī)范中，也只設(shè)定了厚度推薦值，因此路橋設(shè)計方在實際的施工中，常常會根據(jù)推薦值以及自身經(jīng)驗，對厚度值進行確定。近幾年來，我國的交通量不斷增大，重型車輛的運行數(shù)量不斷增加，之前的鋪裝厚度值在現(xiàn)在的應(yīng)用中過于單薄，特別是伸縮縫或者橋面的鋪裝層，會受到不同程度的荷載沖擊，進而產(chǎn)生裂縫等現(xiàn)象。

1.4路面排水在設(shè)計上不合理

路面排水設(shè)計出現(xiàn)不合理的現(xiàn)象，主要的原因在于排水設(shè)計過于簡單，不符合公路使用的實際狀態(tài)。此類現(xiàn)象較為普遍，通常的設(shè)計方案是在標準的斷面圖上標記路面或者路肩的實際橫坡度，并設(shè)計兩條邊溝，這樣就忽視了結(jié)構(gòu)內(nèi)部的排水設(shè)計，在雨季時雨水一定會通過接縫、裂縫等滲入到路面內(nèi)部，進而對路基基層產(chǎn)生沖刷破壞作用，嚴重時會引發(fā)唧泥、錯臺或者板底脫空等問題的出現(xiàn)。

2　公路路橋的早期損壞類型

常見損壞類型有以下三種：

2.1水損壞

在早期損壞中最常見到的一種損壞就是水損壞。主要的現(xiàn)象在于松散、轍槽、坑洞等；產(chǎn)生水損壞的現(xiàn)象常常發(fā)生在以下三個方面：①修建砂礫河床上的墩臺時，沒有考慮到當?shù)氐臍夂颦h(huán)境以及自然環(huán)境在建造的過程之中基礎(chǔ)埋置太淺那么在洪水發(fā)生時基礎(chǔ)底下的砂礫被沖空，就會使橋梁基礎(chǔ)被架空甚至損壞、倒塌。②季節(jié)性洪水的沖擊使臺身產(chǎn)生磨耗特別是輕型空腹橋墩因沖刷嚴重磨耗會加劇那么對于公路橋梁的結(jié)構(gòu)性穩(wěn)定是一個很大的沖擊與影響。③地震時的特殊水平力作用加上座機能降低或基礎(chǔ)地殼作用產(chǎn)生振動和位移從而使墩臺身發(fā)生豎直方向的龜裂、斷裂這也是最直接也是沖擊力最為強大的一個外力破壞。

2.2裂縫

在公路路橋的運行中，裂縫也是早期損壞的主要類型之一，從裂縫中進入的水能夠使路基不斷軟化，進而導(dǎo)致路面的整體承載能力下降。

2.3泛油

泛油現(xiàn)象主要指的是瀝青從內(nèi)部和下部逐漸向上移動，導(dǎo)致公路表面出現(xiàn)過多的瀝青。主要的原因是在公路路橋設(shè)計中，路面會采用數(shù)量較多的瀝青，隨著交通荷載作用力的加大，氣溫的逐漸升高，瀝青會加快向上移動的速度，進而出現(xiàn)泛油現(xiàn)象。

3　公路路橋的早期損壞出現(xiàn)的原因

早期損壞出現(xiàn)的主要原因在于以下幾個方面：

3.1規(guī)劃設(shè)計階段過分依靠現(xiàn)代工程技術(shù)

在設(shè)計階段，路線在穿越地質(zhì)復(fù)雜的地帶時，施工人員未能對可能出現(xiàn)的危害進行系統(tǒng)的分析，想僅憑施工技術(shù)對其進行改造。例如：在地震多發(fā)帶以及軟弱地基帶、海濱等區(qū)域，這些都是施工不利地帶，施工方未能及時采取避讓設(shè)計，僅依靠先進的施工技術(shù)進行施工，原有的地質(zhì)情況確實得到了改善，但是這些地區(qū)的實際施工條件仍然達不到相應(yīng)的標準，消耗了大量的人力與物力。公路路橋在使用一段時間后，相應(yīng)的弊端就會出現(xiàn)，早期損壞現(xiàn)象就會如期而至。

3.2公路路橋的施工質(zhì)量存在問題

眾多工程實踐證明，公路路橋如果出現(xiàn)早期損壞現(xiàn)象，一定與公路施工質(zhì)量有關(guān)。各個施工單位為了能夠及時完成施工，常常沒日沒夜的工作，很多施工單位的施工時間緊、施工任務(wù)重，在實際的利益驅(qū)動下，很多施工單位在處理時，會出現(xiàn)工藝不合理、材料質(zhì)量不合格的問題，最終導(dǎo)致公路使用壽命的急劇下降。

3.3車輛超載嚴重

超載的車輛對公路路橋會產(chǎn)生非常大的破壞性，這也是造成早期損害出現(xiàn)的主要原因之一。大型超載貨車的運行一般而言在公路的運行之中除了小于7座的小型車輛和客車以外就是貨車了，但是由于其較高的過路費，就使得一些運營商和貨車司機為了能夠得到更高的經(jīng)濟利益，就會增加貨物的運輸量從而就超載行駛在公路橋梁之上，然而這些重量對于公路橋梁的結(jié)構(gòu)而言是一個很大的沖擊。目前我國車輛超載的現(xiàn)象非常嚴重，這些車輛產(chǎn)生的破壞力會隨軸重增加而成倍數(shù)增長，進而造成早期損壞現(xiàn)象的出現(xiàn)。對于公路橋梁的毀壞也是一個很大的影響因素。

3.4人為因素

最重要的一點影響因素就屬人為的因素了，部分公路橋梁的建造過程之中，某些開發(fā)商為了個人的經(jīng)濟利益，而忽視社會以及國家的利益，使用不合格的瀝青或者混凝土材料，使得公路橋梁的結(jié)構(gòu)不穩(wěn)，在使用不久后就會出現(xiàn)裂縫等問題。

4　預(yù)防早期損害的主要措施

4.1利用拋丸設(shè)備等對橋面板進行處理

現(xiàn)如今，拋丸設(shè)備的應(yīng)用在很多先進的國家已經(jīng)非常普遍，但是我國只有部分橋梁在施工時使用拋丸設(shè)備。目前我國常用施工方式是：人工鑿毛、機械鑿毛等，但是這些方法對環(huán)境會產(chǎn)生較為嚴重的污染，而且在原混凝土表面上進行施工會由于強烈震動進而產(chǎn)生附加性裂紋的風(fēng)險。經(jīng)過分析證實，在利用拋丸設(shè)備進行拋丸處理之后，會使混凝土的表面均勻，徹底去除浮漿、起砂的問題，讓混凝土的骨料外露，增加其粗糙度，大大提高橋面鋪裝層本身的粘結(jié)力，保證橋梁整體的施工質(zhì)量。

4.2加大混凝土的鋪設(shè)厚度

在橋梁結(jié)構(gòu)分析理論中，對瀝青路面進行計算的論述幾乎為零，在現(xiàn)行規(guī)范中也僅確定了厚度推薦值。隨著交通量的不斷增大，具體的設(shè)計施工與汽車量增多、車速增快不相適應(yīng)。路面會直接承受車輛荷載給予的壓力，荷載力直接會導(dǎo)致橋梁的主梁結(jié)構(gòu)發(fā)生變形。由此可見，瀝青路面是受力較為復(fù)雜的一種動力系統(tǒng)，主梁以及路面構(gòu)造都會影響到應(yīng)力分布，因此施工方要在混凝土的路面上增加一定的厚度。而混凝土橋梁種類也很多，常見有：鋼筋混凝土板橋；預(yù)應(yīng)力混凝土T梁橋；預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁橋（見圖1）；鋼筋混凝土簡支T梁；鋼筋混凝土連續(xù)箱梁橋；剛架拱橋；石砌拱橋；雙曲拱橋（見圖2）等。

圖1　預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁橋

圖2　雙曲拱橋

4.3加強基礎(chǔ)性施工管理

公路路橋的早期損壞問題與基礎(chǔ)性的施工緊密相連，因此施工方必須要加強基礎(chǔ)性工程的施工管理，嚴把路橋施工的質(zhì)量控制環(huán)節(jié)，保證材料質(zhì)量的完整性，杜絕偷工減料的現(xiàn)象出現(xiàn)。這一點至關(guān)重要，如果在施工時未采取質(zhì)量保證措施，未能提高施工管理的質(zhì)量，一定會導(dǎo)致早期損壞問題的再次出。

5　結(jié)語

公路路橋出現(xiàn)早期損壞的因素是多方面的，無論是設(shè)計還是施工都存在著一定問題?，F(xiàn)如今，集中整治公路路橋病害問題是公路管理的關(guān)鍵性任務(wù)之一，提高施工設(shè)計水平，保證現(xiàn)場施工質(zhì)量，嚴格把控施工的各個環(huán)節(jié)，保證公路路橋的整體質(zhì)量，在可控的范圍內(nèi)增加公路路橋的使用壽命，是每一個公路建設(shè)人員應(yīng)當考慮的問題。

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1673-0038（2015）20-0216-02

2015-4-22