路橋過渡段路基路面設(shè)計施工探析

張文寶

（同圓設(shè)計集團(tuán)有限公司，山東 濟(jì)南 250000）

1 路橋過渡段質(zhì)量問題的產(chǎn)生原因

1.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計問題質(zhì)量

如果在道路和橋梁設(shè)計時，使用的相關(guān)材料出現(xiàn)錯誤、未考慮沉降縫的位置或者數(shù)據(jù)和尺寸的設(shè)計不正確，則會出現(xiàn)沉降不均勻的情況。如果不進(jìn)行地基處理，地基強度張力就不符合要求。將無法正確判斷相關(guān)的地質(zhì)參數(shù)，出現(xiàn)計算誤差，導(dǎo)致最終值與實際值之間不符，也可能發(fā)生沉降不均[2]。這些結(jié)構(gòu)設(shè)計問題降低了道路和橋梁的舒適度以及使用壽命。最終降低了建筑質(zhì)量。

1.2 軟土地基處理問題

過渡段在接近橋頭部分要先處理軟土地基，否則，將直接導(dǎo)致沉降不均。會引起橋頭引道板塊質(zhì)量發(fā)生變化的原因非常多，例如鉆孔數(shù)量不對，鉆孔深度計算錯誤以及軟土基礎(chǔ)計算錯誤等。對強度、范圍和深度的錯誤判斷最終會導(dǎo)致施工時出現(xiàn)問題，從而導(dǎo)致道路和橋梁的軟土地基施工和質(zhì)量問題。

1.3 填充材料不符合要求

公路橋梁中路面與橋板的連接部分需要使用到填充物。如果填充物質(zhì)量有問題，地基和橋梁的強度會大大減弱，路面會沉降。填充物需要符合國家質(zhì)量認(rèn)定與相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，在選擇合適的填充物時，還需要參考橋的剛度與地形因素。由于地形，填充材料和其他原因，過渡區(qū)通常會出現(xiàn)不均勻沉降[1]。在實際施工、設(shè)計階段可以進(jìn)行一定的控制和把握，但不能完全避免。

1.4 路面壓實及平整度

路面壓實不透徹和平坦度低可能是由于路基中使用的填充物不達(dá)標(biāo)，造成路面缺乏剛性，導(dǎo)致塑性變形而引起沉降差異。另外，過渡部分本身的地形如果影響壓路機的操作，且道路質(zhì)量不符合標(biāo)準(zhǔn)，也可能會出現(xiàn)一系列嚴(yán)重影響交通安全的問題，例如工期問題導(dǎo)致的道路穩(wěn)定時間不足、過早投入使用引起的道路沉降、道路裂縫、路面磨損等[1]。路面的壓實度和平整度是其施工和審核的重要指標(biāo)。

2 解決過渡段沉降問題技術(shù)措施

高速公路預(yù)噴高程是高速公路在運行過程中預(yù)留沉降量。按施工順序可分為路堤預(yù)噴高度和路面預(yù)噴高度。影響軟土地基施工后沉降的因素很多，難以準(zhǔn)確預(yù)測沉降。在堤防預(yù)噴高程施工中，應(yīng)考慮路坡、路拱等施工規(guī)定的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求。另外，由于各路段情況不同，對于軟基的處理方法也應(yīng)有所不同。例如預(yù)壓法、橋涵等構(gòu)筑物與普通地段的連接、坡度地段的設(shè)置等。

2.1 在不設(shè)搭板前提下進(jìn)路基設(shè)計與施工

以往在高速公路建設(shè)中都會采用搭板，但是搭板在長時間的使用后，會出現(xiàn)一定程度的破損，極大地影響了車輛的運行。另外，其維護(hù)困難并且維護(hù)成本高。公路和橋梁交匯處路段使用材料不同，且公路與橋梁建設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)也存在很多不一致的地方，這是導(dǎo)致橋頭跳車的最主要原因。在經(jīng)過長期的實踐證明，只有將路橋過渡段的剛度進(jìn)行優(yōu)化處理，才能有效避免橋頭跳車的情況出現(xiàn)。那么在對路橋過渡段剛度和硬度進(jìn)行全面優(yōu)化時[3]，應(yīng)該注意保證其靈活度，應(yīng)該巧妙地選擇柔性與剛性材料對其進(jìn)行填充，以達(dá)到剛硬的完美過渡。根據(jù)目前我國使用路橋過渡段填充柔性剛性材料方法的公路、機場等場所使用情況來看，這種方法不僅能夠降低沉降差異，而且性能表現(xiàn)良好。

2.2 搭板尾部路堤預(yù)拋高

在進(jìn)行梁下混凝土墊層施工之前需要進(jìn)行沉降數(shù)據(jù)實測。經(jīng)實測之后，再進(jìn)行預(yù)測判斷與計算。通過平實混凝土墊層與提高疊合枕木的標(biāo)高，橋頭疊合板的預(yù)拋高度可抵消部分施工后沉降（如圖1 所示）。其優(yōu)點是，在橋梁過渡段中采用了成本較低的路堤填料來實現(xiàn)板坯端部的預(yù)拋高。由于在預(yù)拋高比較小的情況下，墊層下路堤的標(biāo)高很難掌握，因此在質(zhì)量控制部分需要注意搭板尾部路堤預(yù)拋高方面的問題，避免因為枕梁下路堤沉降過大，使“二次跳車"的現(xiàn)象過早發(fā)生。

2.3 搭板尾部面層預(yù)拋高

橋頭搭板尾部的預(yù)拋高還可以通過加大搭板鋪裝層厚度來實現(xiàn)，以搭板尾部為控制點，用上路面層材料將搭板尾部標(biāo)高提高3 cm，此處也是拋高量最大點，然后向兩側(cè)順坡，左側(cè)到橋臺處拋高值為0，右側(cè)到距離橋臺30 m 處拋高值為0。此時在搭板尾部同樣形成2 個與圖1 相同的縱向反坡和具有相同最大縱坡相對差的坡頂。瀝青混凝土作為路面比例很勻稱，同時由于材料的黏稠性，實現(xiàn)預(yù)傾卸高度相對簡單。由于路面的標(biāo)高是通過加厚頂層提高的，這也使項目成本增加。當(dāng)投擲高度過高時，不應(yīng)使用此方法。

2.3 引道搭板的設(shè)計

根據(jù)中國高速公路上橋梁的調(diào)查和分析數(shù)據(jù)，當(dāng)車輛行駛時速為100 km 或更高（引道的縱向坡度小于0.3%）時，道路完工時以縱向坡度為優(yōu)先。如果變化在0.4%之內(nèi)，則不會有跳車的情況。通常，應(yīng)通過結(jié)合沉陷區(qū)域和預(yù)留缺口2 個因素來確定搭板的長度。但是，就受力而言，搭板的長度不應(yīng)超過8 m～10 m，該長度可分為2 或3 個部分。

圖1 橋頭搭板尾部路堤預(yù)拋高設(shè)置示意圖

3 消除路橋過渡段沉降差的具體分析

3.1 工程概況

2 個橋位地基主要由新沉積的黃土組成，橋頭的路堤相對較高，因此橋梁交界處的不均勻沉降是不可避免的。由于當(dāng)?shù)靥厥獾牡刭|(zhì)條件，很難在附近獲得合適的填充物。換填方法的使用會影響了施工進(jìn)度。另外，材料成本和運輸成本很高，這大大增加了橋頭路堤的費用。可以采用楔形柔性平板法處理道路和橋梁過渡段的不均勻沉降。橋梁路堤的填土取最近的土壤，該土壤與相鄰路基的土壤相同。

3.2 現(xiàn)場測試

為進(jìn)一步了解橋頭碰撞的柔性板處理機制，獲取計算參數(shù)，實時監(jiān)控施工質(zhì)量，評估加工效果，在6 個實體工程基臺和路面上進(jìn)行承重和撓度測試。

3.3 測試結(jié)果

根據(jù)K20 + 447，K20 + 670 和K32 + 497 的綜合測量結(jié)果，可以看出隨著路基回彈模量和變形模量增加，橋頭沉降的不均勻性降低。

3.4 彎沉試驗

在路基施工完成后，對6 個基臺的頂面進(jìn)行了應(yīng)變測試，由于自然因素的影響，路基頂面的水分明顯減少。對測試結(jié)果有一些影響。

從表1 可以看出，路基頂面的彎沉從填充土工格區(qū)域中的6 m 逐漸增加到未填充土工格區(qū)域中的18 m。

表1 路基頂面彎沉值

3.5 路面沉降觀測

根據(jù)建設(shè)2 年后該項目6 個橋梁過渡段道路表面的測得的頂點曲線，發(fā)現(xiàn)橋梁所有截面的沉降曲線為拋物線形，6 個基臺過渡的最大沉降值在1 cm ～3 cm，并且各不相同。其中 K32 + 620 基臺的沉降值最大。

表2 是各沉降曲線的統(tǒng)計值，可以看出6 個基臺之間的臺階差為0.1 cm～0.3 cm，縱向斜率的變化率小于0.5%。根據(jù)該文的探討和研究，可以確認(rèn)楔形柔性搭板處治技術(shù)的應(yīng)用，能夠很好地避免橋頭跳車的問題出現(xiàn)，達(dá)到了該次控制的最終目標(biāo)。楔形柔性搭板處治技術(shù)的原理就是通過路橋過渡段的沉降差分析得出調(diào)節(jié)參數(shù)和方法，從而降低總沉降值。

表2 路橋過渡段實測沉降數(shù)據(jù)統(tǒng)計表

4 結(jié)論

導(dǎo)致橋頭跳車的主要原因還是由于道路和橋梁的設(shè)計過程、結(jié)構(gòu)設(shè)計、填充處理沒有達(dá)到規(guī)范要求。橋頭跳車關(guān)系人們的行車安全和人身安全，因此相關(guān)人員和單位應(yīng)該不斷地嘗試新技術(shù)、新工藝，以找到更加科學(xué)合理的施工技術(shù)來應(yīng)對橋頭跳車的問題。同時還應(yīng)該對相關(guān)處理技術(shù)進(jìn)行深入分析，對過渡段進(jìn)行填充的材料進(jìn)行嚴(yán)格的控制，保證其達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)。