关于高级公路路桥过渡段问题的施工探讨
摘要：随着中国经济突飞猛进的发展，公路在建设中超到非常重要的交通枢纽作用。本文根据笔者的多年实践经验，结合公路的施工和运营情况，分析了路桥过渡段产生不均匀沉降的原因，提出路桥过渡段的施工研究方案，以减少路桥间的不平顺，从而防止或避免桥头跳车现象，增加车辆运行的舒适性。
关键词：公路；过渡段沉降；施工方案
一、路桥过渡段产生不均匀沉降原因的分析
1、桥头引道软土地基处治不佳
从公路调查结果表明,软基路段由于地基沉降引起的桥头跳车现象仍然存在。分析其原因,主要是施工图设计时,地质钻探布孔过少,钻探深度不够,未能及时发现软基存在,或者未能准确探明软基范围和深度,软土的物理力学性质等等,导致桥头路堤软土地基处治遗漏,或采取的处治方法不恰当。此外,采用的软基处治理论计算方法和选用的计算参数与软基实际情况存在一定差距,导致软基处治设计未能达到预期效果,不能满足交通部《公路软土地基路堤设计与施工技术规范》的技术要求。
在桥头引道,由于存在软土地基,桥台台背路堤施工时填土压实不足,雨水侵蚀造成路堤填土流失和强度降低,这是造成路桥过渡段路堤沉降的主要原因。然而,桥台基础设计是按规范容许沉降值实施控制设计,一般情况下实际发生的沉降值较设计时小。因此,路桥过渡段的结构设计主要在于如何做好软基路堤沉降防治等路桥顺接构造物的设计。
2、桥台台背路堤压实度不满足要求
从公路工程建设可知,几乎所有桥梁、通道和明涵等都要求台背填土处治。然而,台后填土压实度由施工用料、施工顺序、施工机械、施工经验、施工作业面等工程管理因素的影响,施工过程涉及各个方面。从公路调查结果可知,台背填土普遍存在压实不足的问题,这是造成路桥过渡段不均匀沉降的基本原因之一。此外,在公路营运过程中,路基在车辆荷载以及自然因素作用下,会形成土基塑性变形的积累,导致路桥间的差异沉降,从而影响高等级公路路面的平顺程度。
3、桥头路堤边坡防护措施不妥
从公路桥头路堤的施工可知,台背路堤填土常采用砂类、渗水性土作为填料,不考虑防水和排水设施,通常,对桥台处于长期浸水路段,采用浆砌片石护坡,而其他桥台路段,只在锥坡范围设置浆砌片石护坡,台背设置防格网草护坡或草皮护坡,但是,从公路改建、水毁和收尾工程侦查过程发现,许多桥头路堤沉降较严重的地方,长伴随锥坡和护坡水毁,分析其原因,雨水对路堤的冲刷和侵蚀防格网草防护等路堤边坡防护措施未能起到保护路基免受雨水侵害的作用,所以桥头路堤边坡防护措施及台背防水和排水设施的不适当,促使台背填土流失,路基强度降低,在行驶车辆长期作用下,过渡段填土塑性变形,诱发桥头路堤不均匀沉降,出现桥头跳车现象。
4、桥头引道过渡段结构设计欠周到
桥头引道路基工程中,常用的过渡段工程处治措施有粗粒料填筑法、钢筋混凝土过渡板(即搭板)和加筋土法等。这些处理措施的主要目的是通过提高路基的整体强度,从而降低路桥间的刚度变化以及沉降差异,以减少路桥间的不平顺,从而防治或避免桥头跳车现象。从公路工程建设可知,桥头引道过渡段多采用搭板结构。然而,设置搭板以后的桥头跳车现象仍然严重,桥头搭板断板现象较为普遍。分析其设计原因,有下述情况:
（1）根据桥梁的长度,桥头设置搭板长度划分为:①大中桥,搭板长度为8m;②小桥、填土高度小于0.5m的通道以及涵洞,搭板长度为5m。然而,桥头引道路堤处于高填方路段,软基路段桥涵结构与桥头路堤相对沉降量大,由于搭板长度不够而起不到顺接作用,行驶车辆通过时必然出现桥头跳车现象。
（2）搭板设计根据支承在弹性地基上的板计算,未考虑台背路堤沉降,雨水冲刷带走台背填土等原因造成搭板与台背路堤脱空的不利受力状态。结果形成搭板设计强度不足,产生断板,引起桥头线形突变,诱发车辆跳车现象。
（3）桥头搭板处理目前尚没有定型的设计计算方法,公路桥涵设计规范也没有明确规定。
（4）工程实践中,桥头搭板一般不作专项设计。但是,从工程实践可知,合理地处治软土地基,实施台后填土压实是消除路堤填筑土体沉降的条件,而可靠的搭板设计是解决桥头跳车的重要保证。
二，路桥过渡段的结构设计
1路桥过渡段的变形控制
从路桥过渡段的路基路面工程实践分析可知，路桥过渡段的变形控制必须解决两个问题:即严格控制过渡段内路基的工后沉降量;将路桥交界处的错落式沉降变成连续的斜坡式沉降。因此，其变形控制主要是控制路基工后沉降和路桥间差异沉降。
2合理设置缓和过渡段
由于不同的结构型式，从桥台刚度大的混凝土结构逐步过渡到柔性的填土路基结构和沥青混凝土路面结构，其强度不一致。因此，软土地基处治时，各段不同强度之间需设置强度过渡段。同样地面上的路堤亦需要设置强度过渡段。世界银行贷款项目要求在刚性桥台和柔性路堤之间设置50m的强度渐变段，使用不同的级配填料，确保路堤强度过渡。如果设置50m渐变段有困难，建议渐变段长度不得小于30m。如果桥头引道不存在软土地基，若路桥过渡段的差异沉降控制标准为5cm，沉降坡差按0.4%控制，则强度渐变段长度应大于13m。
3路桥过渡段的地基条件与路基条件
在桥头引道路堤填筑过程中，采用土工合成材料加筋路堤并不能提高地基承载力，也不能有效阻止地基沉降。只有当地基具有足够的承载力，在路堤填土自重荷载与车辆荷载的联合作用下不致破坏而产生较大的沉降时，土工合成材料的加筋才会产生明显效果。因此，公路路桥过渡段的地基条件应保证路基的工后沉降≤10cm，沉降差小于5cm，沉降坡差≤0.4%的控制标准，路基条件应满足规范要求。
4路桥过渡段的结构型式
在路桥过渡段路基施工设计中，必须采用土工格栅技术。当土工格栅与土一起承受车辆荷载和土体自身荷载的同时，土工格栅能使土体的抗剪强度得到充分发挥，约束土体的侧向变形，控制路基填土的侧向位移，增强路基的整体稳定性，从而增大了路基的变形模量;由于土工格栅与路基填土的摩擦作用，使上部荷载可以在路基中重新分配，降低了桥台台背局部范围土中的垂直应力，使路基土体承载力得到提高，从而减少沉降;由于水平摊铺的土工格栅具有弹性，在车辆荷载的反复作用下，会减少或不会产生变形的累积。由于在路桥过渡段铺设土工格栅具有明显的工程效果，因此在路桥过渡段高填方路堤可采用桥台台背回填加铺土工格栅的结构型式。土工格栅的设置间距和长度应满足规范要求，通过计算确定。
三、路桥过渡段施工采取的措施
1、加强路桥过渡段的施工组织设计
如果施工方案和施工组织设计的质量不高,就难以保证在预定的成本范围内,按期交工和确保工程质量。因此,对于施工方案和施工组织设计必须达到以下要求:(1)要讲究科学的编制程序和方法;(2)编制时进行技术经济分析和比较,做到设计优化,除了在施工方案和施工组织设计的质量保证,还要做好检查施工准备工作的质量,做好施工人员的技术交底工作,材料的质量控制和机械设备的质量保证。过渡段的施工组织设计应该有利于减少路桥间的沉降差,在桥台结构完成后尽快安排过渡段陆地与一般填土路堤的施工,使用同样压实能量的压实机械把过渡段路堤与一般路堤的碾压面按大致相同的高度进行填筑碾压,分层填筑时,每层松铺厚度必须控制在15cm内,并在台背墙上划上记号,以保证厚度的均匀性,方便施工人员检查。在路堤和桥台连接部位,路堤与锥坡预压填土应同步填筑碾压,使用大型机械碾压困难时可改用小型振动机充分压实。
2、选择有利于减少路桥过渡段工后沉降的桥台结构
在型式多样的桥台结构中,桩接台帽的桥台结构施工过程是:填筑路堤,钻孔桩基施工,台帽和耳背墙施工。从其施工步骤可知,其过渡段路堤在桥台结构施工前填筑,不受施工作业面的限制,有利于大型机械碾压,不遗留施工死角,压实均匀,压实度易达到设计要求。同时,桥台结构施工时,又为过渡段软土地基和路堤填土留有一定的沉降期,有助于减少过渡段路堤工后沉降。因此,在桥梁设计时,宜首先选用桩接台帽式桥台结构。
3、加强路堤填料的选择
实施路桥过渡段路堤填筑之前,要有目的地选择施工路段的填料,采用各种土壤作对比试验。从经济角度考虑,以就地取材为主。就地取材不仅经济,而且或渗水性较好的材料。这样的材料具有良好的级配水稳定性和压实特性。当采用非渗水性土时,应在土中增加外掺剂,如石灰、水泥等。严禁使用淤泥、沼泽土以及含草皮、树根、生活垃圾、杂物和含水量过大的土作为填料。
4、加强压实要求
台背路堤填土应与锥坡填土同时进行,并按设计宽度一次填土,分层填筑过程,每层的压实厚度不超过15cm,其施工顺序为汽车卸土、推土机平整、洒水或凉晒、人工平整、压路机碾压、压实度检测,压路机碾压过程中,既要保证压实度,同时又要注意不损伤台身,具体要求为:
(1)检查填土松铺厚度、平整度和含水量,符合要求后进行碾压;
(2)根据压实试验提供的松铺厚度和控制压实遍数进行压实;
(3)采用振动压路机碾压时,除对台背路堤填土与路基土方连接处必须加以振动,增强碾压效果外,桥台附近采用不振动静压,并慢速碾压,以免损伤桥台。
参考文献：
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