摘要:本文分析了路橋過渡段產(chǎn)生不均勻沉降的原因并提出路橋過渡段的設(shè)計(jì)、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(xiàn)象影響車輛運(yùn)行的舒適性。
關(guān)鍵詞:路橋過渡段;不均勻沉降;結(jié)構(gòu);施工措施
隨著公路建設(shè)的不斷發(fā)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(chǎn)生沉降差,導(dǎo)致路面不平順,出現(xiàn)橋頭跳車現(xiàn)象引起車輛行駛的舒適與安全問題。因此,在路橋之間設(shè)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(xiàn)象,是設(shè)計(jì)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(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(qiáng)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(xiàn)象。從公路工程建設(shè)可知,橋頭引道過渡段多采用搭板結(jié)構(gòu)。然而,設(shè)置搭板以后的橋頭跳車現(xiàn)象仍然嚴(yán)重,橋頭搭板斷板現(xiàn)象較為普遍。分析其設(shè)計(jì)原因,有下述情況:
1)根據(jù)橋梁的長度,橋頭設(shè)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(jié)構(gòu)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(xiàn)橋頭跳車現(xiàn)象。
2)搭板設(shè)計(jì)根據(jù)支承在彈性地基上的板計(jì)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(tài)。結(jié)果形成搭板設(shè)計(jì)強(qiáng)度不足,產(chǎn)生斷板,引起橋頭線形突變,誘發(fā)車輛跳車現(xiàn)象。
1.2橋頭引道軟土地基處治不佳。
從公路調(diào)查結(jié)果表明,軟基路段由于地基沉降引起的橋頭跳車現(xiàn)象仍然存在。分析其原因,主要是施工圖設(shè)計(jì)時,地質(zhì)勘察布孔過少,鉆探深度不夠,未能及時發(fā)現(xiàn)軟基存在,或者未能準(zhǔn)確探明軟基范圍和深度、軟土的物理力學(xué)性質(zhì)等,導(dǎo)致橋頭路堤軟土地基處治遺漏,或采取的處治方法不恰當(dāng)。此外,采用的軟基處治理論計(jì)算方法和選用的計(jì)算參數(shù)與軟基實(shí)際情況存在一定差距,導(dǎo)致軟基處治設(shè)計(jì)未能達(dá)到預(yù)期效果,不能滿足《公路軟土地基路堤設(shè)計(jì)與施工技術(shù)規(guī)范》的技術(shù)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(shí)不足,雨水侵蝕造成路堤填土流失和強(qiáng)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(chǔ)設(shè)計(jì)是按規(guī)范容許沉降值實(shí)施控制設(shè)計(jì),一般情況下實(shí)際發(fā)生的沉降值較設(shè)計(jì)時小。因此,路橋過渡段的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要在于如何做好軟基路堤沉降防治等路橋順接構(gòu)造物的設(shè)計(jì)。
1.3橋頭引道路堤邊坡防護(hù)措施欠妥。
從公路橋頭引道路堤設(shè)計(jì)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(shè)施;通常,對橋臺處于長期浸水路段,采用漿砌片石護(hù)坡。而其它橋臺路段,只在錐坡范圍設(shè)置漿砌片石護(hù)坡,臺背設(shè)置方格網(wǎng)草護(hù)坡或草皮護(hù)坡。然而,從公路續(xù)建、水毀和收尾工程勘察過程中發(fā)現(xiàn),許多橋頭路堤沉降比較嚴(yán)重的地方,往往伴隨錐坡和護(hù)坡水毀。橋頭引道路堤邊坡防護(hù)措施以及臺背防水和排水設(shè)施的不適當(dāng),促使臺背填土流失,路基強(qiáng)度降低。在行駛車輛長期反復(fù)作用下,橋頭引道過渡段填土塑性變形,誘發(fā)橋頭路堤不均勻沉降,出現(xiàn)橋頭跳車現(xiàn)象。
2路橋過渡段的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
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(shí)施可知,路橋過渡段的變形控制必須解決兩個問題:a.嚴(yán)格控制過渡段內(nèi)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(xù)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(jù)交通部《公路軟土地基路堤設(shè)計(jì)與施工技術(shù)規(guī)范》JTJ017-96規(guī)定,路橋連接處最大容許工后沉降為10cm。只有要求根據(jù)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(xù)2~3個月觀測的沉降量每月不超過6mm,才能進(jìn)行路面施工。
2)從高等級公路的路況調(diào)查結(jié)果可知,當(dāng)路面局部縱坡達(dá)到0.5%時,車輛行駛會產(chǎn)生晃動或搖動現(xiàn)象。因此,通過分析不均勻沉降值對路面結(jié)構(gòu)附加應(yīng)力的影響,建議路橋過渡段的沉降差值控制標(biāo)準(zhǔn)以5cm為宜,路橋之間形成的沉降坡差以不大于0.4%為標(biāo)準(zhǔn)。
2.2合理設(shè)置緩和過渡段。
《公路軟土地基路堤設(shè)計(jì)與施工技術(shù)規(guī)范》JTJ017-96明確指出:對于地下處治方案,應(yīng)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(jié)構(gòu)型式,從橋臺剛度大的混凝土結(jié)構(gòu)逐步過渡到柔性的填土路基結(jié)構(gòu)和瀝青砼路面結(jié)構(gòu),其強(qiáng)度不一致。因此,軟土地基處治時,各段不同強(qiáng)度之間需設(shè)置強(qiáng)度過渡段。同樣,地面上的路堤,亦需要設(shè)置強(qiáng)度過渡段。
3路橋過渡段的施工措施。
3.1加強(qiáng)路橋過渡段的施工組織設(shè)計(jì)。
高等級公路路橋過渡段的施工組織設(shè)計(jì)應(yīng)該有利于減少路橋間的工后沉降差。在橋臺結(jié)構(gòu)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(shí)度能量的壓實(shí)機(jī)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(jìn)行填筑碾壓。在路堤與橋臺連接部位,路堤與錐坡預(yù)壓填土應(yīng)同步填筑與碾壓,使用大型機(jī)械碾壓困難時可改用小型振動壓實(shí)機(jī)械進(jìn)行充分壓實(shí)。此外,對一些路基工后沉降可能大的工點(diǎn),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(yōu)先安排施工,進(jìn)行靜置預(yù)壓直至符合規(guī)范要求為止。
3.2加強(qiáng)路橋過渡段路堤填料的選擇。
實(shí)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(yàn)。其試驗(yàn)項(xiàng)目包括:a.土壤的液限和塑限聯(lián)合測定,實(shí)施篩分和擊實(shí)試驗(yàn);b.各種土壤在相同壓實(shí)機(jī)具下達(dá)到同等壓實(shí)度時的壓實(shí)遍數(shù)與松鋪厚度的關(guān)系。從實(shí)驗(yàn)結(jié)果中,比較各種土壤的技術(shù)指標(biāo),從中選出最適宜的土壤作為過渡段路堤的填料。從經(jīng)濟(jì)角度考慮,以就地取材為主。填料的選擇原則應(yīng)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(wěn)定性和壓實(shí)特性。
當(dāng)采用非滲水性土?xí)r,應(yīng)在土中增加外摻劑,如石灰、水泥等,嚴(yán)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(qiáng)壓實(shí)要求。
臺背路堤填土應(yīng)與錐坡填土同時進(jìn)行,并按設(shè)計(jì)寬度一次填土,分層填筑過程,每層的壓實(shí)厚度不超過15cm,其施工順序?yàn)槠囆锻?、推土機(jī)平整、灑水或涼曬、人工平整、壓路機(jī)碾壓、壓實(shí)度檢測。壓路機(jī)碾壓過程中,既要保證壓實(shí)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(jìn)行碾壓;b.根據(jù)壓實(shí)試驗(yàn)提供的松鋪厚度和控制壓實(shí)遍數(shù)進(jìn)行壓實(shí);c.采用振動壓路機(jī)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(qiáng)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(jié)論。
路橋過渡段產(chǎn)生不均勻沉降問題必須根據(jù)工程實(shí)際,進(jìn)行全過程的系統(tǒng)的科學(xué)管理,加強(qiáng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),加強(qiáng)控制施工中的各個環(huán)節(jié)工序的工程質(zhì)量,從思想上認(rèn)識質(zhì)量的重要性從技術(shù)上加強(qiáng)管理,從客觀上制定一套科學(xué)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(xiàn)象,提高社會經(jīng)濟(jì)效益。