文/厲楨、呂偉

1 前言

當(dāng)前，隨著國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，平面的交通體系不斷地向立體化的交通體系發(fā)展，城市高架橋，以及各類(lèi)跨線橋隨處可見(jiàn)，規(guī)模也不斷增加，而路橋工程的質(zhì)量問(wèn)題也越發(fā)受到社會(huì)和人們的關(guān)注。在對(duì)路橋工程進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，過(guò)渡段結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)整個(gè)工程都非常重要，如果過(guò)渡段的設(shè)計(jì)不科學(xué)，就很可能造成沉降現(xiàn)象，這對(duì)車(chē)輛行車(chē)的舒適與安全都有很大影響。

2 路橋過(guò)渡段沉降原因

路基和橋臺(tái)也有很大區(qū)別，對(duì)橋臺(tái)來(lái)說(shuō)，工程結(jié)束后出現(xiàn)的沉降現(xiàn)象會(huì)對(duì)公路整體結(jié)構(gòu)的耐久與穩(wěn)定產(chǎn)生很大影響，而路橋過(guò)渡段和相鄰路面沉降值一旦超出范圍，就會(huì)出現(xiàn)橋頭跳車(chē)的現(xiàn)象，車(chē)輛路過(guò)橋頭時(shí)會(huì)出現(xiàn)顛簸等現(xiàn)象。路橋過(guò)渡段沉降的具體原因如下：

2.1 路基的沉降

對(duì)路橋過(guò)渡段來(lái)說(shuō)，引發(fā)其出現(xiàn)沉降的原因有很多，其中一個(gè)比較重要的因素就是地基的沉降，這種因素主要是地基因?yàn)槁访嬖镜牧α亢吐愤^(guò)車(chē)輛的負(fù)載力共同作用而出現(xiàn)的。因?yàn)槁坊牡鼗泻芏嗖煌N類(lèi)，地基土質(zhì)的構(gòu)成也有很大差異，即使地基設(shè)計(jì)時(shí)所能承受的荷載力是相同的，但由于土體的結(jié)構(gòu)有很大差異，也會(huì)造成地基出現(xiàn)程度不同的沉降現(xiàn)象，而如果地基土質(zhì)是一致的，但因?yàn)槌惺芎奢d力的不同，也會(huì)使地基的沉降出現(xiàn)不均勻的現(xiàn)象。[1]

2.2 路面的沉陷

隨著越來(lái)越多的高等級(jí)公路的建設(shè)，設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)提升，但實(shí)際的施工技術(shù)水平無(wú)法完成，比如碾壓的機(jī)械超出或者不能接觸到橋臺(tái)身，進(jìn)而導(dǎo)致橋臺(tái)身后一部分的壓實(shí)度無(wú)法達(dá)到設(shè)計(jì)要求。而在工程竣工并通車(chē)后，基層和墊層的壓實(shí)度也會(huì)不斷上升，路面的結(jié)構(gòu)層因?yàn)閴嚎s的原因，就可能會(huì)出現(xiàn)一定現(xiàn)象的沉陷，這種路面的沉陷現(xiàn)象相對(duì)來(lái)說(shuō)比較弱，但是形成的速度也會(huì)很快，基本上在道路通車(chē)之后就快速形成，這就是橋頭跳車(chē)出現(xiàn)的概率得到一定程度的增加。

2.3 剛度差異

道路和橋梁有很大差異，道路是柔性結(jié)構(gòu)組合，是柔性路基與路面的結(jié)合體，而橋梁屬于剛性結(jié)構(gòu)，所以橋梁剛度會(huì)比道路的大，對(duì)橋梁來(lái)說(shuō)，即使長(zhǎng)時(shí)間經(jīng)過(guò)車(chē)輛行駛，產(chǎn)生巨大的負(fù)載力，整個(gè)橋梁結(jié)構(gòu)也不會(huì)出現(xiàn)很大的變形現(xiàn)象，即便有變形現(xiàn)象也不會(huì)很明顯。但路基的基層則不同，由于自身的重力作用，加上路面外力的作用，路基會(huì)出現(xiàn)變形現(xiàn)象比較嚴(yán)重，且可能是永久性的。

2.4 設(shè)計(jì)因素

路橋的過(guò)渡段出現(xiàn)沉降現(xiàn)象的原因還涉及到設(shè)計(jì)方面，具體設(shè)計(jì)時(shí)橋臺(tái)有多種類(lèi)型，實(shí)際壓實(shí)的方法，搭板等的設(shè)計(jì)都會(huì)對(duì)路橋質(zhì)量產(chǎn)生很大影響，比如搭板施工如果是在壓實(shí)后在對(duì)橋臺(tái)鋪筑，就會(huì)對(duì)過(guò)渡段的壓實(shí)操作有很大阻礙。而且，整個(gè)路橋工程的排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)也十分重要，在對(duì)路基進(jìn)行填料時(shí)，如果含水量比較高，或級(jí)配設(shè)計(jì)不科學(xué)，也會(huì)使整個(gè)土基承載力降低，這也是造成土基沉降的重要因素之一。[2]

3 路橋過(guò)渡段沉降的危害

路橋過(guò)渡段出現(xiàn)不平整的現(xiàn)象，究其原因主要有兩個(gè)方面，一是過(guò)渡段出現(xiàn)沉降，使路面形成折角，導(dǎo)致線路幾何不平順；二是因?yàn)槁窐騽偠确矫娴牟町悾鼈兘Y(jié)構(gòu)抗變形的能力也有很大差異，進(jìn)而出現(xiàn)不平整的情況。

路橋過(guò)渡段出現(xiàn)沉降現(xiàn)象有很大的危害，一旦沉降值超過(guò)了一定范圍，就會(huì)導(dǎo)致路面的折角非常大，線路更加不平順，這會(huì)給路過(guò)的車(chē)輛通過(guò)帶來(lái)很大的安全隱患。而且過(guò)渡段的沉降差值，使車(chē)輛在通過(guò)路面后，還會(huì)對(duì)路面產(chǎn)生一定的附加應(yīng)力，而且這種應(yīng)力也會(huì)對(duì)路面帶來(lái)破壞作用，導(dǎo)致沉降速度加快，這種不良循環(huán)會(huì)使路面和路基使用年限大大降低。而且過(guò)渡段沉降在遇到雨季時(shí)，也會(huì)使路基出現(xiàn)一定的積水現(xiàn)象，如果路面的積水沒(méi)有及時(shí)進(jìn)行清除，水分就會(huì)滲透至路基內(nèi)，進(jìn)而使路基土體的強(qiáng)度大大降低，造成沉降度增加，嚴(yán)重者可能使路面出現(xiàn)坑槽或者塌陷的狀況。[3]

車(chē)輛在行駛時(shí)，如果路過(guò)橋臺(tái)下，因?yàn)槌两刀葞?lái)一定的沖擊力，最大沖擊力都會(huì)在路基的一側(cè)，車(chē)輛行駛的速度越快，橋臺(tái)和沖擊力的距離也就越遠(yuǎn)，這種沖擊力會(huì)給過(guò)渡段的路基帶來(lái)很大危害，導(dǎo)致路基下沉加重，而車(chē)輛朝著橋臺(tái)的方向駛來(lái)時(shí)，橋頭也會(huì)形成一定的沖擊力，這一沖擊力也會(huì)對(duì)路面和橋梁帶來(lái)一定的荷載，進(jìn)而使伸縮縫、支座和橋臺(tái)等的破壞程度增加，而這些也會(huì)對(duì)車(chē)輛帶來(lái)很大危害。

4 路橋過(guò)渡段結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

因?yàn)闃蚺_(tái)設(shè)計(jì)基本上都是混凝土結(jié)構(gòu)，具有很大的剛度，而路基在設(shè)計(jì)時(shí)期結(jié)構(gòu)的剛度則比較小，兩者之間結(jié)構(gòu)的不同，使路基到橋臺(tái)的過(guò)渡段設(shè)計(jì)需要更加慎重。一般來(lái)說(shuō)，可以借助架設(shè)強(qiáng)度過(guò)渡段方法，對(duì)軟土地基等進(jìn)行合理的處理，地面路堤也能夠使用這樣的方法。在路堤和橋臺(tái)間，可以設(shè)計(jì)一條長(zhǎng)度大概是50m的強(qiáng)度漸變帶，在這一漸變帶中，填充的級(jí)配填料也是不同的，進(jìn)而使路堤對(duì)強(qiáng)度能夠更好的進(jìn)行過(guò)渡。填筑路堤時(shí)，要注意路堤材料，加強(qiáng)地基承載力，有效發(fā)揮出土工合成材料的作用，使過(guò)渡段的地基在這里的荷載以及路堤的填土共同作用下，不出現(xiàn)較大的沉降現(xiàn)象。

4.1 路基的處理

對(duì)路基進(jìn)行處理時(shí)，首先要使用那些具有較好的透水性、強(qiáng)度較高以及壓實(shí)快的填料，比如砂礫、碎石土以及中粗砂等，一般來(lái)說(shuō)，路基的填筑需要到橋臺(tái)背3m-5m位置，然后用1∶1.5-1∶2的穩(wěn)定斜坡到路基的頂面，余下到橋臺(tái)距離使用填料進(jìn)行填筑，使用這種方法有一些好處，填料能夠保障臺(tái)背填土后期不會(huì)出現(xiàn)固結(jié)與沉降現(xiàn)象，而且普通的黏土?xí)锰盍虾托泵孢M(jìn)行過(guò)渡連接，路堤的剛度也會(huì)不斷變大，進(jìn)而使車(chē)輛行駛的舒適度增加。而一旦缺乏填料，還可以借助水泥或石灰進(jìn)行填筑，可以?xún)?yōu)先使用土工隔柵技術(shù)。這一技術(shù)能夠使土體抗剪強(qiáng)度增加，而且也不會(huì)帶來(lái)很大的側(cè)向變形，使土體的變形情況降低，還能夠減低填土和橋臺(tái)間的沉降差。進(jìn)行施工時(shí)，其順序應(yīng)該是先對(duì)路基進(jìn)行填筑，接著是橋臺(tái)，基臺(tái)后回填要和路基一起進(jìn)行填筑，壓實(shí)也要達(dá)到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，接著對(duì)路基進(jìn)行開(kāi)挖，對(duì)橋臺(tái)進(jìn)行修筑，進(jìn)而確保臺(tái)后的壓實(shí)度，路基還需要和機(jī)械相適應(yīng)，要加寬到機(jī)械可以全部都進(jìn)行壓實(shí)的部位，如果使用小型機(jī)械進(jìn)行壓實(shí)，要對(duì)分層的厚度進(jìn)行控制，逐層進(jìn)行碾壓并檢查。

圖1 土工格柵錨固式處理

圖2 橋頭搭板處理

4.2 路面的處理

橋頭搭板設(shè)計(jì)的目的是為了把臺(tái)堤銜接位置突變的錯(cuò)臺(tái)差，能夠分散至搭板兩段，經(jīng)過(guò)這樣的處理，原來(lái)路面縱坡只需要加大某一微小增量，就能夠?qū)蝾^的行車(chē)條件進(jìn)行有效改善。搭板的長(zhǎng)度要按照填土的高度以及工后的實(shí)際沉降量確定，由以下方面決定：臺(tái)后路堤在沉降后縱坡的變化值，需要進(jìn)行合理控制，要保持在一定范圍中，搭板的長(zhǎng)度需要跨越預(yù)留缺口上口的寬度。搭板可以使用鋼筋混凝土，其寬度通常是橋面的凈寬，一般來(lái)說(shuō)要盡可能使用整體就地現(xiàn)澆方法，進(jìn)而保證搭板和路基聯(lián)系緊密，如果是多車(chē)道的搭板，需要根據(jù)一車(chē)道或略微超過(guò)一車(chē)道對(duì)板塊進(jìn)行劃分，然后對(duì)縱向的接縫進(jìn)行合理設(shè)置，搭板不同的埋深可以分為高置式，中置式以及低置式。低置式的搭板在路面的結(jié)構(gòu)層下，受到的承載力相對(duì)較少，搭板下也有墊層，進(jìn)而路堤的活載也更小，這種方法使遠(yuǎn)端路面出現(xiàn)斷層的現(xiàn)象得到克服，使路堤和橋臺(tái)銜接位置跳車(chē)問(wèn)題得到解決，而且施工操作也比較方便。

5 結(jié)語(yǔ)

總之，路橋過(guò)渡段沉降設(shè)計(jì)非常重要，需要引起相關(guān)人員重視，在進(jìn)行施工時(shí)，要關(guān)注過(guò)渡段沉降設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)，根據(jù)實(shí)際情況采取合理的技術(shù)和方法，進(jìn)而確保路橋過(guò)渡段設(shè)計(jì)合理，為整個(gè)路橋質(zhì)量奠定基礎(chǔ)。