摘要:本文分析了路橋過渡段產生不均勻沉降的原因并提出路橋過渡段的設計、施工研究,以減少路橋間的不平順,從而防止或避免橋頭跳車現象影響車輛運行的舒適性。
關鍵詞:路橋過渡段;不均勻沉降;結構;施工措施
隨著公路建設的不斷發展,高等級公路的安全性、舒適性和可靠性變得越來越重要。因此,路面的平順程度引起人們的高度重視。尤其是在橋梁引道處,由于橋臺與路基的剛度差異性以及路基沉降的原因,極易產生沉降差,導致路面不平順,出現橋頭跳車現象引起車輛行駛的舒適與安全問題。因此,在路橋之間設置一定長度的過渡段,使路橋之間的剛度逐漸變化,減少路橋間差異沉降,防止免橋頭跳車現象,是設計和施工中的一個重要問題。
1路橋過渡段的常見問題。
1.1橋頭引道過渡段結構設計欠周到。
橋頭引道路基工程中,常用的過渡段工程處治措施有粗粒料填筑法、鋼筋混凝土過渡板(即搭板)和加筋土法等。這些處理措施的主要目的是通過提高路基的整體強度,從而降低路橋間的剛度變化以及沉降差異,以減少路橋間的不平順,從而防治或避免橋頭跳車現象。從公路工程建設可知,橋頭引道過渡段多采用搭板結構。然而,設置搭板以后的橋頭跳車現象仍然嚴重,橋頭搭板斷板現象較為普遍。分析其設計原因,有下述情況:
1)根據橋梁的長度,橋頭設置搭板長度劃分為:a.大中橋,搭板長度為8m;b.小橋,填土高度小于0.5m的通道以及涵洞,搭板長度為5m。然而,橋頭引道路堤處于高填方路段,軟基路段橋涵結構與橋頭路堤相對沉降量大,由于搭板長度不夠而起不到順接作用,行駛車輛通過時必然出現橋頭跳車現象。
2)搭板設計根據支承在彈性地基上的板計算,未考慮臺背路堤沉降,雨水沖刷帶走臺背填土等原因造成搭板與臺背路堤脫空的不利受力狀態。結果形成搭板設計強度不足,產生斷板,引起橋頭線形突變,誘發車輛跳車現象。
1.2橋頭引道軟土地基處治不佳。
從公路調查結果表明,軟基路段由于地基沉降引起的橋頭跳車現象仍然存在。分析其原因,主要是施工圖設計時,地質勘察布孔過少,鉆探深度不夠,未能及時發現軟基存在,或者未能準確探明軟基范圍和深度、軟土的物理力學性質等,導致橋頭路堤軟土地基處治遺漏,或采取的處治方法不恰當。此外,采用的軟基處治理論計算方法和選用的計算參數與軟基實際情況存在一定差距,導致軟基處治設計未能達到預期效果,不能滿足《公路軟土地基路堤設計與施工技術規范》的技術要求。在橋頭引道,由于存在軟土地基,橋臺臺背路堤施工時填土壓實不足,雨水侵蝕造成路堤填土流失和強度降低,這是造成路橋過渡段路堤沉降的主要原因。然而,橋臺基礎設計是按規范容許沉降值實施控制設計,一般情況下實際發生的沉降值較設計時小。因此,路橋過渡段的結構設計主要在于如何做好軟基路堤沉降防治等路橋順接構造物的設計。
1.3橋頭引道路堤邊坡防護措施欠妥。
從公路橋頭引道路堤設計和施工可知,臺背路堤填土通常采用砂類、滲水性土作為填料,不考慮防水和排水設施;通常,對橋臺處于長期浸水路段,采用漿砌片石護坡。而其它橋臺路段,只在錐坡范圍設置漿砌片石護坡,臺背設置方格網草護坡或草皮護坡。然而,從公路續建、水毀和收尾工程勘察過程中發現,許多橋頭路堤沉降比較嚴重的地方,往往伴隨錐坡和護坡水毀。橋頭引道路堤邊坡防護措施以及臺背防水和排水設施的不適當,促使臺背填土流失,路基強度降低。在行駛車輛長期反復作用下,橋頭引道過渡段填土塑性變形,誘發橋頭路堤不均勻沉降,出現橋頭跳車現象。
2路橋過渡段的結構設計。
2.1路橋過渡段的變形控制。
從路橋過渡段的路基路面工程實施可知,路橋過渡段的變形控制必須解決兩個問題:a.嚴格控制過渡段內路基的工后沉降量;b.將路橋交界處的錯落式沉降變成連續的斜坡式沉降。因此,其變形控制主要是控制路基工后沉降和路橋間差異沉降。
1)根據交通部《公路軟土地基路堤設計與施工技術規范》JTJ017-96規定,路橋連接處最大容許工后沉降為10cm。只有要求根據沉降曲線換算的工后沉降量小于容許工后沉降值,并且要求連續2~3個月觀測的沉降量每月不超過6mm,才能進行路面施工。
2)從高等級公路的路況調查結果可知,當路面局部縱坡達到0.5%時,車輛行駛會產生晃動或搖動現象。因此,通過分析不均勻沉降值對路面結構附加應力的影響,建議路橋過渡段的沉降差值控制標準以5cm為宜,路橋之間形成的沉降坡差以不大于0.4%為標準。
2.2合理設置緩和過渡段。
《公路軟土地基路堤設計與施工技術規范》JTJ017-96明確指出:對于地下處治方案,應注意段間的緩和過渡,以減少段間的差異沉降。由于不同的結構型式,從橋臺剛度大的混凝土結構逐步過渡到柔性的填土路基結構和瀝青砼路面結構,其強度不一致。因此,軟土地基處治時,各段不同強度之間需設置強度過渡段。同樣,地面上的路堤,亦需要設置強度過渡段。
3路橋過渡段的施工措施。
3.1加強路橋過渡段的施工組織設計。
高等級公路路橋過渡段的施工組織設計應該有利于減少路橋間的工后沉降差。在橋臺結構完成后,盡快安排過渡段路堤與一般填土路堤的施工。并使用具有同等壓實度能量的壓實機械將過渡段路堤與一般路堤的碾壓面按大致相同的高度進行填筑碾壓。在路堤與橋臺連接部位,路堤與錐坡預壓填土應同步填筑與碾壓,使用大型機械碾壓困難時可改用小型振動壓實機械進行充分壓實。此外,對一些路基工后沉降可能大的工點,如深層的軟土地基和橋頭高路堤,除了采用一切必要的地基處治措施外,必須優先安排施工,進行靜置預壓直至符合規范要求為止。
3.2加強路橋過渡段路堤填料的選擇。
實施路橋過渡段路堤填筑之前,要有目的地選擇施工路段的填料,采用各種土壤作對比試驗。其試驗項目包括:a.土壤的液限和塑限聯合測定,實施篩分和擊實試驗;b.各種土壤在相同壓實機具下達到同等壓實度時的壓實遍數與松鋪厚度的關系。從實驗結果中,比較各種土壤的技術指標,從中選出最適宜的土壤作為過渡段路堤的填料。從經濟角度考慮,以就地取材為主。填料的選擇原則應選用干容重較大的砂類土或滲水性較好的材料,這樣的材料具有良好的級配水穩定性和壓實特性。
當采用非滲水性土時,應在土中增加外摻劑,如石灰、水泥等,嚴禁使用淤泥、沼澤土以及含草皮、樹根、生活垃圾、雜物和含水量過大的土作為填料。
3.3加強壓實要求。
臺背路堤填土應與錐坡填土同時進行,并按設計寬度一次填土,分層填筑過程,每層的壓實厚度不超過15cm,其施工順序為汽車卸土、推土機平整、灑水或涼曬、人工平整、壓路機碾壓、壓實度檢測。壓路機碾壓過程中,既要保證壓實度,同時又要注意不損傷臺身,具體要求為:a.檢查填土松鋪厚度、平整度和含水量,符合要求后進行碾壓;b.根據壓實試驗提供的松鋪厚度和控制壓實遍數進行壓實;c.采用振動壓路機碾壓時,除對臺背路堤填土與路基土方連接處必須加以振動,增強碾壓效果外,橋臺附近采用不振動靜壓,并慢速碾壓,以免損傷橋臺。
4結論。
路橋過渡段產生不均勻沉降問題必須根據工程實際,進行全過程的系統的科學管理,加強結構設計,加強控制施工中的各個環節工序的工程質量,從思想上認識質量的重要性從技術上加強管理,從客觀上制定一套科學的管理程序,就能減少過渡段的不均勻沉降,從而減輕橋頭跳車現象,提高社會經濟效益。