路橋工程中橋頭過渡段防沉降設(shè)計(jì)的優(yōu)化

范永

[摘要]隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)發(fā)展速度的加快，越來越多的高等級(jí)公路出現(xiàn)在人們的生活中，并且極大的推動(dòng)了我國(guó)交通運(yùn)輸業(yè)的發(fā)展。與此同時(shí)，茌實(shí)際使用過程中發(fā)現(xiàn)在其路橋過渡段較易產(chǎn)生沉降情況，如沉降情況嚴(yán)重則會(huì)極大影響交通出行安全，因此，優(yōu)化路橋工程中過渡段防沉降設(shè)計(jì)就顯得尤為重要。鑒于此，本文將首先對(duì)導(dǎo)致路橋過渡段不均勻沉降的因素進(jìn)行分析，以此來提出對(duì)路橋過渡段結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化的具體方法，以供相關(guān)人士借鑒與參考。

[關(guān)鍵詞]路橋工程；過渡段；防沉降設(shè)計(jì)；優(yōu)化

1、導(dǎo)致路橋過渡段不均勻沉降的因素分析

1.1路基沉陷

路基的主要作用便是承載路面自身重量以及路面上行駛車輛所產(chǎn)生的負(fù)載力，一旦出現(xiàn)路基沉陷情況，將會(huì)導(dǎo)致路橋過渡段出現(xiàn)不均勻沉降的現(xiàn)象。與此同時(shí)，由于組成路基土質(zhì)情況的不同，所以路基也會(huì)分為多種形式。如果組成路基結(jié)構(gòu)的土體結(jié)構(gòu)不同，當(dāng)對(duì)其中作用相同載荷后，其沉陷程度也會(huì)不盡相同；反之，如果在相同土體結(jié)構(gòu)的地基中作用大小不一的載荷力，同樣會(huì)引起地基出現(xiàn)不同程度的沉陷。

1.2路面沉陷

據(jù)調(diào)查后發(fā)現(xiàn)，由于填土壓實(shí)度、配合比等與標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定不符，路面各層指標(biāo)控制不達(dá)標(biāo)，極易造成路橋工程過渡段出現(xiàn)沉降問題。此外，存在較多外界因素影響路橋過渡段的填土壓實(shí)度、配合比等，例如，壓實(shí)機(jī)械設(shè)備、作業(yè)環(huán)境、作業(yè)人員的施工水平以及填土材料等因素，一旦上述環(huán)節(jié)有一項(xiàng)存在問題，將會(huì)造成壓實(shí)度等指標(biāo)難以符合施工工程要求，并且會(huì)引發(fā)過渡段出現(xiàn)沉降問題。

1.3設(shè)計(jì)原因

搭板結(jié)構(gòu)是現(xiàn)階段在我國(guó)路橋工程中最為普遍應(yīng)用的過渡段設(shè)計(jì)形式，可在一定程度上緩解過渡段所出現(xiàn)的沉降問題，但是斷裂問題是制約該設(shè)計(jì)形式發(fā)展的最大弊端。通常搭板結(jié)構(gòu)出現(xiàn)沉降的主要原因可歸結(jié)為以下幾方面：（1）橋頭搭板的設(shè)計(jì)長(zhǎng)度不合理。按照標(biāo)準(zhǔn)要求，搭板長(zhǎng)度在大中型橋梁中應(yīng)為8米，在填土不高于0.5米的通道、涵洞以及小型橋梁中的搭板長(zhǎng)度為5米，否則將會(huì)造成難以有效的進(jìn)行順接并且會(huì)存在跳車隱患；（2）標(biāo)準(zhǔn)滯后。橋頭搭板的設(shè)計(jì)在現(xiàn)行公路橋梁設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)中沒有明確規(guī)定，從而造成橋頭搭板的設(shè)計(jì)缺乏專業(yè)性。

2、橋頭過渡段的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.1過渡段與地基、路基的設(shè)計(jì)

目前高等級(jí)公路通常瀝青混凝土結(jié)構(gòu)為路面結(jié)構(gòu)的主要設(shè)計(jì)形式，并且剛度較小，橋臺(tái)結(jié)構(gòu)通常為混凝土結(jié)構(gòu)，且具有較大的剛度，因此，設(shè)計(jì)人員需要合理的對(duì)公路與橋臺(tái)的過渡段進(jìn)行設(shè)計(jì)。軟土地基首先需要進(jìn)行相應(yīng)的處理，主要通過架設(shè)高強(qiáng)度過渡段的方式來進(jìn)行處理，此外，同樣的方式也可以在路基上的采用。在路基與橋臺(tái)之間設(shè)計(jì)大約50米左右的強(qiáng)度過渡帶。與此同時(shí)，為了橋臺(tái)與路基更好的完成強(qiáng)度過渡，可以在過渡帶處填充不同的級(jí)配填料。如果施工條件有限，難以鋪設(shè)50米的漸變帶，應(yīng)至少確保其不小于30米。在填筑橋臺(tái)引道路堤時(shí)，如果使用土工合成材料加筋路堤，對(duì)于提升地基的承載能力并不明顯。為確保車輛荷載與路堤填土的共同荷載不會(huì)導(dǎo)致過渡段地基出現(xiàn)程度較大的沉降，因此，必須首先加強(qiáng)過渡段地基的承載能力，以便最大限度的發(fā)揮出土工合成材料的優(yōu)勢(shì)。通常路基的沉降差在公路橋梁過渡段應(yīng)確保不大于5厘米，沉降破差不大于0.4%。

2.2橋頭過渡段的結(jié)構(gòu)型式設(shè)計(jì)

2.2.1選擇合理的結(jié)構(gòu)形式

相關(guān)人員在對(duì)路橋過渡段路基進(jìn)行設(shè)計(jì)施工時(shí)，建議使用如圖1所示的土工格柵技術(shù)。土體自身的抗剪強(qiáng)度可通過土工格柵進(jìn)行一定程度的增強(qiáng)，使之可以同時(shí)承受土體自身和路面車輛所施加的載荷，并且減輕土體的變形壓力，可以很好的控制路基填土的側(cè)向位移，進(jìn)而增強(qiáng)路基的可靠性與安全性。此外，路基的填土可以與土工格柵產(chǎn)生摩擦力，使垂直作用在橋臺(tái)背部的壓力減輕，進(jìn)而增強(qiáng)公路橋梁過渡段中路基的承載能力，可明顯降低沉降量。為減輕土工格柵在車輛荷載作用力下的形變，通常采用水平方式來完成土工格柵的鋪設(shè)作業(yè)。

2.2.2合理設(shè)計(jì)搭板長(zhǎng)度與強(qiáng)度

合理設(shè)計(jì)搭板的強(qiáng)度與長(zhǎng)度。通常按照以下原則來完成搭板長(zhǎng)度的設(shè)計(jì)工作：（1）在路面設(shè)計(jì)年使用限內(nèi)，路面縱坡、橫坡由于道路沉降而不順暢，因此，要求搭板隨路堤沉降后傾角茌1/200～1/300范圍內(nèi)變化；（2）搭板長(zhǎng)度應(yīng)確?？梢钥缬驑蚺_(tái)臺(tái)背預(yù)留的土方缺口，或者保證跨越橋臺(tái)臺(tái)背的搭板長(zhǎng)度難以被路面車輛所碾壓；（3）對(duì)踏板本體結(jié)構(gòu)的受力情況加以分析，并對(duì)其長(zhǎng)采用彈性地基來對(duì)搭板長(zhǎng)度進(jìn)行計(jì)算。搭板強(qiáng)度可通過橋臺(tái)臺(tái)背填堵與搭扳處所出現(xiàn)的脫空情況加以判斷，同時(shí)根據(jù)枕梁鋪設(shè)位置和搭板的階段劃分所產(chǎn)生的影響來對(duì)搭板強(qiáng)度進(jìn)行具體設(shè)計(jì)。例如采用楔形柔性搭板，可將楔形加固區(qū)域設(shè)計(jì)在路橋過渡段，在橋臺(tái)側(cè)固定柔性結(jié)構(gòu)層，路基與另一側(cè)相連，以此便于柔性路基模量與剛性橋臺(tái)的過渡更為可靠，從而達(dá)到消除異性沉降的目的。

2.2.3選擇合適的臺(tái)背材料

路基與橋頭搭板之間可能存在的施工縫，如果遇到陰雨天氣容易引起滲水，從而讓路基結(jié)構(gòu)層軟化產(chǎn)生沉降，導(dǎo)致橋頭跳車現(xiàn)象的發(fā)生。因此在進(jìn)行施工設(shè)計(jì)時(shí)要選擇合適的臺(tái)背填料，在橋臺(tái)5到10米的范圍內(nèi)選擇高強(qiáng)度、容易壓實(shí)、透水性好的填筑材料，或者可以采取橋頭打樁或臺(tái)后搭板的雙重加固措施進(jìn)行解決。另外也可以采取設(shè)置柔性橋臺(tái)的方式來進(jìn)行處理，如圖2所示。

結(jié)語(yǔ)：

綜上所述，公路的行車安全與舒適度會(huì)因?yàn)闃蝾^過渡段所出現(xiàn)的沉降問題而受到影響，因此，對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)就顯得尤為重要。相關(guān)設(shè)計(jì)人員和工程施工單位應(yīng)對(duì)設(shè)計(jì)方案與施工工藝不斷進(jìn)行完善，以此來確保路橋工程過渡段的沉降范圍滿足設(shè)計(jì)與驗(yàn)收要求，使路橋工程的使用壽命與安全可靠性得到保障，對(duì)于推動(dòng)我國(guó)路橋工程事業(yè)的發(fā)展具有積極意義。