路桥过渡段沉降因素分析与结构设计研究

2016-04-10周煜

四川水泥 2016年2期

关键词：搭板桥台路桥

周煜

（新疆四方建筑设计院有限公司，新疆 830042）

路桥过渡段沉降因素分析与结构设计研究

周煜

（新疆四方建筑设计院有限公司，新疆 830042）

近年来各种路桥工程建设规模越来越大，路桥设计施工质量也成为社会各界人士关注的重点。路桥过渡段结构设计是现代路桥设计施工的重要内容，假如路桥过渡段设计存在不合理之处，极易导致路桥过渡段沉降，在很大程度上会影响行车舒适度以及安全性，所以，这就要求广大建设者加强对路桥过渡段沉降的重视，并采取相应措施予以解决。

路桥过渡段；沉降；原因；结构设计

路桥过渡段不均匀沉降目前已经成为影响我国高速公路事业发展的重要问题，并引起了广大业内人士的广泛关注和重视。路桥过渡段沉降不但会减慢车辆运行速度，影响道路的舒适度、安全性，增加车辆运营成本，而且，路桥过渡段不均匀沉降也容易导致跳车现象发生。这样不仅容易损伤车辆、路面以及桥梁，同时也容易导致车辆失控，严重的话可能会导致交通安全事故发生，从而对公路行车舒适性、安全性造成很大影响。下面笔者主要针对路桥过渡段沉降原因、危害以及路桥过渡段刚柔衔接段设计等进行探讨，以减轻相关问题的损害。

1.路桥过渡段沉降原因分析

1.1 地基沉陷

地基沉陷是导致路桥过渡段出现不均匀沉降的主要因素之一，主要是由于地基自身重量以及路面行驶车辆荷载的共同作用产生的。然而路基地基包括多种类型，地基土质构成情况、分布范围、工程特性指标也存在很多差异，如地基土承担的荷载相同，也会由于土体结构的不同而使地基出现一定程度沉陷。又如路基地基土体特性相同，也会因为外界条件的不同，导致地基出现不同程度的沉陷。

1.2 刚度区别

道路相对桥梁结构物属于柔性结构，主要是由路基、路面共同组成的，而桥梁是一种刚性结构，其刚度较大，加上桥跨结构，因此不会出现显著变形。但是路基地基常常会因为外力、自身重力等作用而出现不可逆变形。

1.3 路面沉陷

近年来我国公路建设发展越来越快，对公路设计也提出了更高的要求，很多路面设计中明确提出结构厚度需要在60cm以上。基层、垫层施工的过程中也经常会出现不能接触碾压机械或者碾压机械超出桥台的现象，发生这些情况后很容易导致部分桥身范围无法达到相应的压实度标准。公路工程竣工通车后，也常常会因为车辆振动、长期荷载等影响，基层、垫层的压实度慢慢升高，进而压缩路面结构层，这样就容易导致路面沉陷。一般情况下，这种路面沉降并不是非常明显，但是一旦通车后，车辆荷载的加入就会加快路桥结合段出现不均匀沉降，很容易出现桥头跳车的现象。

1.4 结构设计不合理

为了降低施工难度，目前的搭板以及搭板上部铺装层多数情况采用等厚设计，等荷载分布，在与路面衔接时属于断层式的荷载过度，这样的结构设计实际上并未起到刚柔渐变的作用。加上路基填料级配不合理，或者路基填料的含水量太高，填料压实情况不达标，都会降低土基承载力，造成通车之后的跳车现象。

2.路桥过渡段结构设计要点

2.1 路基、地基以及缓和过渡段设计

目前桥台设计基本上都是混凝土结构，这种结构的刚度比较大，但是路基结构设计一般是沥青混凝土结构，这种结构刚度比较小，这两种结构型式的刚度差异决定了一定要科学、合理的设计桥台直至路基这段缓和过渡段结构。如果遇到软土地基的话，应该采用架设强度过渡段的方式，也可以采用这种的方式处理地面上路堤。一般情况下，桥台一直到路堤这段可以设计一条大概50m的强度渐变带，然后将不同级配填料填充到渐变带中，从而使路堤更好的实现强度过渡。假如不能设置渐变带在50m左右，至少保证渐变带长度超过30m。填筑桥台引道路堤的过程中，假如采用土工合成加筋路堤的方式并不能很好的提高地基承载能力，也很难确保不会导致地基沉降。只有有效提高地基承载能力、合理设置刚柔衔接段的荷载过度才可以确保过渡段地基可以同时承受路面车辆荷载以及路堤填土自身重力等作用，不会出现明显沉降，这样才可以将土工合成材料自身的优势充分体现出来。因此，对于高级公路路桥过渡段结构设计而言，一定要保证路基沉降差、沉降坡差分别在5cm以下、0.4%以下。

2.2 路桥过渡段结构型式的合理设计

2.2.1 土工格栅技术

路桥过渡段路基施工的过程中，可以先采用土工格栅技术，这种施工技术可以更有效的发挥出土体自身的抗剪强度，可以更好的承担土体自身荷载力以及路面车辆负载，确保土体并不会出现明显的侧向变形，可有效控制路基填土侧向位移，进而有效提高路基稳定性。其次，土工格栅会与路基填土形成一定的摩擦作用，在很大程度上减少部分桥台台背垂直应力，大大提高路桥过渡段路基承载力，进而有效降低路基沉降度。水平摊铺土工格栅的话也可以减少由于车辆荷载力作用造成的路面变形。

2.2.2 合理设计搭板强度以及搭板长度

设计搭板长度的过程中，应该遵循以下几点原则：①满足《公路桥涵通用设计规范》所规定的最小长度。②路面使用年限内由于道路沉降造成的路面纵坡，一旦发现路基沉陷现象，一定确保搭板倾角介于1/200-1/300左右。③搭板的长度一定要比桥台台背更高，确保短时间内并不会被碾压，或者应该连接预留缺口和超过桥台台背。④根据搭板自身受力情况分析选择低级测量长度，并且要求具备良好的弹性。设计搭板强度的过程中一定要考虑到桥台台背填土以及搭板之间的脱空现象，然后根据搭板等级合理确定搭板强度。比如，台背10m范围内出现路桥过渡段沉降现象，这个时候最好是确保路桥过渡段长度在10-12m左右。

确定搭板强度的过程中也应该考虑到桥台台背填土以及搭桥可能会发生脱空情况，而且应该结合搭板阶段划分以及不同枕梁位置对于搭板强度的实际影响进行科学、合理的设计。假如是楔形柔性搭板，应该在路桥过渡段设计一段合理的楔形加固区，而且两端应该分别连接路基以及桥台柔性结构层，尽可能避免出现不均匀沉降现象。

2.3 桥头搭板和路基之间的施工

桥头搭板设计的主要是为了改善桥头行车的条件，也是非常重要的一项施工技术，因此一定要严格控制桥头搭板施工质量，在实际施工过程中，一定要结合填土后沉降量大小以及桥头填土高度等情况确定合理的搭板长度，可采用整体现浇的方式，如遇路基宽度较大时，为防止搭板断裂，因采用左右幅半幅现浇，保证桥头搭板工程质量。如遇阴雨天气，桥头搭板和路基之间极易出现渗水现象，这样会软化路基结构刚度，导致路基出现不均匀沉降，进而容易出现桥头跳车的情况。为此，实际施工设计的过程中一定要采用合理的台背填料，其次桥台5-10m左右的区域内应该注意选择具有良好透水性、容易压实、强度较高的填筑材料，也可以用格栅在台背回填坑槽处做加固处理，以减缓台背回填水稳整体下降趋势。