瀝青混凝土道路與水工建筑物連接段錯臺處理探討

郭 義 單 彬

一、前言

南四湖位于江蘇、山東兩省交界處，二級壩樞紐工程將南四湖分為上、下級湖。樞紐工程屬大（1）型工程，設計洪水標準為50年一遇，其主要建筑物攔湖土壩、穿壩建筑物等為1 級建筑物。二級壩水利樞紐工程橫跨昭陽湖腰最窄處，該工程東起常口老運河西堤（湖東堤）、西至順堤河東堤，全長7360m，主要建筑物包括攔湖土壩、溢流壩、一閘、二閘、三閘、四閘、微山一線船閘、微山二線船閘和南水北調二級壩泵站，其中4 座水閘總長2140.31m，共312 孔。在實施南四湖二級壩除險加固工程時，設計新建瀝青混凝土壩頂道路，公路等級標準為二等公路。因獨特的地理位置環境影響，二級壩壩頂瀝青混凝土道路從西到東劃分為八段，為了滿足防洪標準并改善現場通行條件，避免水工建筑物連接段發生“跳車”，每段道路與水工建筑物連接段施工質量控制尤為重要。

二、連接段錯臺的原因

瀝青混凝土路面結構特點是平整性好并且可以降低行車的噪聲，路面養護方便、維修快捷，并且瀝青混凝土施工速度快，基本可以達到標準機械化施工，近幾年水利工程壩頂道路設計通常采用瀝青混凝土結構。瀝青混凝土路面主要由底層路基和中部路面基層承受上部車輛、行人荷載，水泥穩定碎石是路面基層優先選用的結構材料，材料力學性能為半剛性結構，路面瀝青混凝土面層為柔性結構。綜上所述，絕大多數瀝青混凝土路面具有回彈模量較小、變形較大的顯著特點。

水工建筑物為了實現交通功能一般都設計有交通橋部分，交通橋兩側設有搭板作為連接結構，常規搭板為純剛性鋼筋混凝土結構，混凝土路面具有強度高、整體性和耐久性好等優點，但作為純剛性結構，材料彈性模量較大、變形較小。結合南四湖二級壩除險加固工程，現場水工建筑物均完建運行時間較長，交通橋兩側連接段基礎均已沉降穩定，所以兩側混凝土連接段受荷載作用幾乎不會發生應力沉降變形。因此，受車輛運行荷載作用柔性結構和剛性結構彈性變形量相對差異更大，極易出現裂縫錯臺現象，導致行車時會發生“跳車”現象，影響行車安全性和舒適度。

三、連接段錯臺通病的危害

（1）當車輛行駛至道路與水工建筑物連接段錯臺時，為了防止車輛猛烈跳動，駕駛員不得不減速行駛，從而降低了道路的通行能力；（2）當車輛通過連接段錯臺時，車輛顛簸不僅會降低車輛的使用壽命，還會對駕駛員產生向上的反作用力使駕駛員或者乘客彈離座位，產生不利的心理影響，影響行車安全甚至造成行車事故；（3）由于車輛通過連接段錯臺時“跳車”產生沖擊荷載，主作用力會對水工建筑物產生沖擊荷載，而反作用力則會作用于道路一側使道路向反方向位移，導致裂縫和錯臺越來越嚴重，加速了水工建筑物橋臺和支座等部位的損壞，影響水工建筑物的使用壽命。

四、連接段錯臺的處理措施

國內道路沉降變形的計算理論主要有分層總和法和彈性理論法，分層總和法是建立在一維變形假定上的一種計算沉降量的常用方法，此方法不考慮側向變形。針對南四湖二級壩壩頂瀝青混凝土道路連接段沉降變形應用分層總和法分析受力時，變形主要有路基沉降變形和路面瀝青混凝土柔性結構壓縮變形兩種變形。而彈性理論法是建立在三維沉降的一種計算方式，針對連接段瀝青混凝土路面，受上部荷載作用路面會發生側向變形，從而會引起道路頂面發生沉降變形，下面從這三種因素分析解決連接段錯臺的處理措施。

（一）提高連接段道路路基強度

提高連接段瀝青混凝土道路路基強度的方法主要有：

1.加強道路原狀土基承載力。施工中最常用的方法是對連接段原狀路基進行預壓處理，待路基提升到一定強度后再施工上層路面基層，這種預壓或超載預壓的方法是處理軟弱基礎最有效、最經濟的方法。考慮到水利工程土壩長期作為擋水建筑物，壩體土料含水量一般較大，單一的預壓有時無法達到理想的路基強度，為了達到路基強度指標還可以采取水泥攪拌樁基礎或砂樁固基等方法，施工時應根據現場地質條件合理選用。

2.選擇優質路面基層填料，優化填料顆粒級配，保證填料的密實。填料選擇強度高、壓實快、透水性強的材料，拌和時適當增加膠凝材料的含量以提高路基填料的強度。

（二）通過設置過渡段合理減少路面面層瀝青混凝土厚度

在瀝青混凝土道路結構層中，瀝青混凝土面層是結構層中彈性模量最小、變形量最大的結構層，一般瀝青混凝土面層變形量與厚度成正比關系，瀝青混凝土厚度越大則后期變形量越大。因此，在道路結構設計中應設置3～5m 過渡段，在滿足行車需要的前提下合理降低瀝青混凝土面層的厚度，從而減少瀝青混凝土面層變形量。

（三）在連接段瀝青混凝土路面兩側設置剛性擋墻

彈性理論計算方法由我國著名教授黃文熙提出，該理論是三維沉降計算方法，考慮了道路側向變形對豎向變形的影響。當瀝青混凝土路面在長期運行荷載作用下，結構層會受上部荷載作用會發生向兩側擴散的側向變形。在處理瀝青混凝土道路與水工建筑物接頭沉降問題中，為了減少上部沉降量，可以在連接段道路兩側增設剛性擋墻，從而減少側向變形引起路面結構豎向沉降產生的錯臺，保證連接段平順銜接。

五、結束語

在水利工程土壩壩頂道路與已建水工建筑物連接段施工中，應根據施工現場條件提前預判，制定相應的處理措施增強連接段道路強度，減輕和避免路面沉降，才能使連接段錯臺問題得到控制與解決■