傅東流
(中交一公局集團有限公司總承包經營分公司,北京 100024)
交通是區(qū)域經濟發(fā)展的基礎,為發(fā)揮交通在經濟發(fā)展的重要作用,各個地區(qū)加大了公路工程建設投入。很多公路工程中都包含路橋過渡段,該段的施工相對復雜,技術性要求較高,由于橋臺與路基存在一定的剛度差異,如果不克服剛度差異問題,就會影響整個過渡段的結構穩(wěn)定性。根據公路路橋工程事故分析,橋頭跳車事故所占比重較高,而此事故正是由于過渡段質量不達標所造成的。因此,公路路橋過渡段的質量控制極為重要,能夠有效減少橋頭跳車等事故。
在我國路橋工程建設中,過渡段是重要路段,主要是指剛性橋臺與柔性路堤的結合位置,在此位置屬于塑性變形與剛度的突變體。在實際的施工過程中,過渡段的質量控制難度較大,往往需要采用特定的施工技術,最大程度上降低剛性橋臺與柔性路堤之間的塑性變形差值,將路橋沉降量控制在工程允許的范圍內。由于公路路橋過渡段施工的特殊性,在我國工程工程施工文件中,明確規(guī)定了過渡段施工的基本要求:過渡段施工范圍內的地面處理需符合地基處理的質量標準;當隱蔽工程質量達標后,方可開始后期的橋臺構筑物基坑回填施工;過渡段碾壓處理與連接路堤的碾壓處理遵循同樣的標準;過渡段施工要避免對其他結構產生的干擾[1]。路橋工程項目中,過渡段的質量控制具有現實意義,如果沒有在路基與橋梁之間進行過渡段的設置,在工程投入使用以后一定會面臨剛度突變的問題,最終影響行車的安全性。因此,路橋工程建設中,必須保障路橋過渡段的施工質量,嚴格遵守相應的施工處理標準。
地基條件差異是造成路橋過渡段質量問題的最直接原因。如果在實際的施工過程中,施工人員沒有充分分析施工現場的地基條件差異,地基處理技術應用不當,將影響整個過渡段的施工效果。比如,路橋過渡段會面臨軟土地基問題,該地基的加固處理極為重要,而施工人員往往會忽略軟土地基的加固處理或者地基處理技術選擇不當,進而造成后期較大的沉降差值。地基條件的差異主要體現在:(1)軟土沉降。過渡段沉降現象的發(fā)生往往是由于橋頭軟土地基的處理不到位所造成的,實際的施工過程中,施工人員往往沒有及時對路橋軟土地基沉降問題加以控制,最終導致過渡段的施工難以達到質量標準。(2)地質鉆孔布置過少、深度不足。路橋過渡段施工過程中,地質鉆孔布置數量、深度不符合實際要求的情況,最終引發(fā)過渡段的質量問題。
過渡段施工會受到施工場地條件的限制,其可供施工的面積相對較小,一些施工設備難以在有限的空間內應用,進而影響一些施工工序的處理效果。比如,過渡段的壓實度控制相對困難,而碾壓質量與壓實度控制是過渡段施工管理的關鍵指標,壓實度不達標極易引發(fā)后期沉降問題。沉降問題主要是在路堤填土自重與荷載的作用下產生的。公路路橋過渡段的橋臺前往往會設置相應的防護工程,水平土壓力的存在可能會造成水平位移的存在,而此位移也將造成沉降變形的出現,影響整個過渡段的質量。此外,如果路橋過渡段出現一些伸縮裂縫,隨著裂縫的擴展,路堤填土的強度大大降低,最終引發(fā)沉降現象。
公路路橋過渡段的設計與施工會直接影響過渡段的整體質量,如果設計人員在設計過程中沒有充分考察公路工程的具體情況,對填料質量、排水設計等把控不嚴格,都會引發(fā)工程的安全與質量問題。在實際的施工過程中,過渡段的質量、進度控制極為重要,如果工序安排不當,將工程施工管理的重點放在工期管理上,忽略質量管理與各個施工階段的質量控制,都將引發(fā)嚴重的質量問題。
公路路橋工程中,要保障路橋過渡段的質量,需實施設計改進,改良橋頭搭板設計。傳統(tǒng)的路橋過渡段的橋頭搭板設計,搭板長度較小,難以達到防錯臺、穩(wěn)過渡的要求。近年來,橋頭搭板的設計上,往往將搭板兩端分別置于枕梁上方、臺后蓋梁牛腿上方或路面基層上方。在實際的施工過程中,沉降會導致橋頭搭板從臺后蓋梁牛腿的滑落,往往通過預埋鋼筋與橋頭搭板鋼筋的連接處理來進行控制,這種處理方式有效保障了橋頭搭板的穩(wěn)定性與安全性,使得其能夠符合過渡段的施工標準。橋頭搭板寬度的控制極為重要,從工程實踐的經驗來看,其寬度往往是路緣帶與行車道寬度的總和,而其厚度一般在25cm以內,在實際的施工過程中,為保障其質量,需采用整體澆筑、不設縱縫的方式[2]。
臺后路面沉降問題的出現會引發(fā)過渡段橋頭跳車等安全事故。因此,公路路橋過渡段的施工中,有關施工人員需結合工程的具體情況,科學控制路基沉降量,控制路基填筑材料質量。路基填筑材料本身會存在一定的沉降變形,最終影響整個路基結構的穩(wěn)定性。如果在施工時臺后路基填土總量相對較小,與之相對應的自身沉降變形也相對較小,此時的路基沉降變形主要是由地基沉降所引起的;反之,如果臺后路基填土較高,自身沉降變形量極大,沉降變形需考慮地基沉降與自身沉降??傊?,臺后路面沉降的控制需要從填料質量、碾壓控制著手。
(1)過渡段變形控制。過渡段的變形控制是結構設計的一個重要方面,在變形控制上,要嚴格控制過渡段內的路基沉降,在條件允許的情況下,將路橋交界處的錯落式結構改為連續(xù)斜坡式沉降結構??傊?,公路路橋過渡段的變形控制主要是要對路基沉降差、路橋沉降差加以控制,使得其沉降差能夠處于正常的范圍內。
(2)設置緩和過渡段。在路橋過渡段,橋梁與路基本身存在著結構形式的區(qū)別,再加上橋臺與路基的剛度有所差異,即使是在外部荷載一定的情況下,二者所發(fā)生的變形沉降也會產生一定的差異性。當橋臺大剛度混凝土結構逐步過渡到填土路基結構、瀝青混凝土路面結構時,這種剛度差異最終會導致結構強度的變化。因此,為有效避免這種結構剛度差異引發(fā)的沉降問題,需要設置緩和過渡段,尤其是在軟土地基的處理上,更需要設置緩和過渡段,避免強度突變引發(fā)質量問題。
(3)使用土工格柵。土工格柵的應用能夠有效保障過渡段的質量,具體來說,土工格柵鋪設以后,由于路基填土與土工格柵之間存在一定的摩擦作用,這種摩擦作用能夠使得過渡段的荷載加以重新分布,而土壤與土工格柵能夠起到抵御外部荷載的作用,充分發(fā)揮土體本身的抗剪強度優(yōu)勢,約束并限制土體的側向變形。因此,土工格柵的應用有效提高了路基的承載力,使其結構穩(wěn)定性大大提高,對控制沉降變形有著極為重要的作用。
(4)搭板長度的選擇。對路橋過渡段施工而言,要提高過渡段的施工質量,搭板長度的選擇極為重要。搭板長度的選擇需要充分考慮綜合性因素,結合橋頭路堤與橋臺的沉降量、行車舒適性與安全性等來確定。從當前路橋過渡段的施工來看,搭板長度的設計與確定并沒有相對統(tǒng)一的標準與規(guī)范,一般需在滿足路面使用年限的基礎上,將搭板隨路堤沉降的傾角控制在1/300~1/200,搭板長度需能夠跨越橋臺臺背難以壓實的土體結構,并根據搭板受力分析情況來確定其長度[3]。
加筋土路堤法在路橋過渡段施工中極為常用。在實際的施工過程中,該技術主要是通過在路堤填料中埋設一定的加筋材料來實現。這種處理方式使得加筋材料與路堤填料形成了加筋土路堤結構,大大提高了路堤本身的承載力、強度與剛度,能夠有效減少過渡段由于路堤填料所引發(fā)的變形與沉降問題。加筋土路堤結構的建立對于預防橋頭跳車現象有著重要的作用,降低了橋背路堤沉降發(fā)生的概率,在橋背路堤與橋臺交界處設置連續(xù)斜坡式沉降結構,有效控制了沉降差[4]。
在路橋過渡段將強度高、變形小的材料作為填筑材料以實現填筑處理的方式是填筑法。碎石填料填筑法主要是將碎石作為填筑材料,這種處理方式有效實現了對路面與橋面的沉降控制。此施工技術的應用過程中,橋臺臺背空間狹小,制約了碾壓施工技術的應用,壓實度往往不符合工程的質量標準,再加上填料較大的自重,加大了地基沉降值。當前,在很多公路路橋工程中,應用填筑法處理方式時,逐步選用了性能相對較好的輕質材料,有效減小了填料本身的自重,避免了填料所導致的壓縮變形、地基的豎向變形等,實現了良好的過渡段質量控制[5]。
過渡搭板法的應用中,需要在公路路橋過渡段的路堤填料范圍內現澆鋼筋混凝土厚板,該鋼筋混凝土結構的形成有效提高了過渡段結構的穩(wěn)定性。通過將該鋼筋混凝土厚板支撐于過渡段的剛性基礎上,能夠充分發(fā)揮鋼筋混凝土厚板的抗彎剛度,提高過渡段的整體剛度。在當前公路路橋過渡段工程中,該處理方式應用極為普遍,且應用效果明顯。由于搭板下面地基為非均勻的脫空結構,有效提高了板底的彎拉應力,過渡段的受力結構更為穩(wěn)定。
公路路橋工程項目中,路橋過渡段極易出現質量問題,因此相關設計與施工人員需結合公路路橋工程的建設要求,對過渡段加以科學的設計,應用良好的結構設計與施工方式,提高過渡段的施工質量,從而保障公路路橋工程的總體質量。