路橋設(shè)計(jì)的構(gòu)思及對(duì)新技術(shù)的探討

鄭朝林

（云南省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院 云南昆明 650000）

路橋設(shè)計(jì)是路橋工程項(xiàng)目建設(shè)的前期工作內(nèi)容，設(shè)計(jì)方案優(yōu)劣關(guān)系著路橋施工質(zhì)量及其性能與安全可靠性。在路橋優(yōu)化設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)當(dāng)注意一些重要細(xì)節(jié)的設(shè)計(jì)，同時(shí)引入新技術(shù)手段應(yīng)用在路橋設(shè)計(jì)之中，以此來提高路橋工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)質(zhì)量。

1 路橋項(xiàng)目重點(diǎn)環(huán)節(jié)的優(yōu)化設(shè)計(jì)

1.1 優(yōu)選路橋位置

就路橋工程項(xiàng)目而言，在優(yōu)化設(shè)計(jì)過程中應(yīng)當(dāng)充分考慮橋位的選擇以及長度和版型結(jié)構(gòu)等。通過對(duì)路橋位置進(jìn)行優(yōu)化選擇，可以有效發(fā)揮其價(jià)值和作用。在選擇路橋位置時(shí)，應(yīng)當(dāng)考慮橋軸以及水面傾斜度，這關(guān)系著路橋排水效果。在對(duì)其版型結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格遵循協(xié)調(diào)性以及科學(xué)性原則，而且還要確保受力均衡。在對(duì)路橋橋長進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)，通常有兩種情況需要考慮：第一，若橋址面積相對(duì)較小，則路橋的設(shè)計(jì)長度也不能過大；如果橋址的面積較大，實(shí)踐中為了能夠有效提高路橋承重能力，需適當(dāng)增大路橋的長度。在設(shè)計(jì)規(guī)劃過程中，應(yīng)當(dāng)精確把握路橋的計(jì)算方法，然后采用模型方式對(duì)路橋的長度以及面積之間的關(guān)系進(jìn)行準(zhǔn)確把握。

1.2 地基高度優(yōu)化設(shè)計(jì)

路橋工程項(xiàng)目建設(shè)過程中，地基是非常關(guān)鍵的，設(shè)計(jì)路橋結(jié)構(gòu)時(shí)應(yīng)當(dāng)對(duì)地基的高度進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。對(duì)于地基圖層而言，較易受到風(fēng)化影響，如果解決方法不當(dāng)則會(huì)影響地基穩(wěn)定性，比如地基軟化會(huì)影響路橋的高度，而且地基也容易崩塌。一般而言，地基土層的風(fēng)化性泥巖較為常見，橋位處墩臺(tái)基礎(chǔ)底面土層的構(gòu)成多為外露浸水后易軟化以及崩解強(qiáng)度會(huì)迅速降低的強(qiáng)風(fēng)化泥巖層。從實(shí)踐來看這一缺點(diǎn)具有致命性，為此需采用巖面防水封閉技術(shù)對(duì)其進(jìn)行處理。隨著基坑不當(dāng)開挖，直至設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)高度以后，應(yīng)當(dāng)快速澆筑封底防水混凝土，這有利于防止外露進(jìn)水，對(duì)地基起到了很好的保護(hù)作用。

1.3 路橋設(shè)計(jì)過程中需注意的幾個(gè)問題

路橋工程項(xiàng)目主要包括道路與橋梁工程兩部分，二者相互依存、密不可分。在路橋工程設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)人員最為棘手的問題是道路與橋梁之間的銜接，這在很大程度上決定著路橋設(shè)計(jì)的科學(xué)合理性。比如，橋頭跳車是現(xiàn)階段路橋工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)與施工建設(shè)過程中較為復(fù)雜的部分，究其原因主要是因?yàn)閱栴}道路與橋梁的銜接不合理，最為突出的現(xiàn)象是錯(cuò)臺(tái)與坡面角度突變等。

（1）橋頭引道軟土地基。在路橋工程建設(shè)過程中，由于其跨度比較大，經(jīng)過的地區(qū)較多，所處地段難免會(huì)遇到軟土地基，地基沉降通常會(huì)引發(fā)橋頭跳車現(xiàn)象，進(jìn)而影響路橋工程質(zhì)量。在現(xiàn)階段路橋結(jié)構(gòu)物以及路基過渡段中，以往地形有較大的起伏，而且長期受到水的侵蝕，導(dǎo)致軟土較多。在通車以后，由于路堤自重和行車荷載的作用，因此導(dǎo)致軟土地基變形，而且地基出現(xiàn)了嚴(yán)重的沉陷問題。同時(shí)，因雨水侵蝕對(duì)路堤造成不利影響，比如使路堤強(qiáng)度變小，甚至出現(xiàn)嚴(yán)重的變形。實(shí)踐中可以看到，橋涵、路堤之間的銜接位置存有縫隙，一旦雨水沿著該縫隙滲透，則必然會(huì)對(duì)填料造成侵蝕，使其變得非常的松軟，最終因承載能力減弱而導(dǎo)致變形。同時(shí)，車輛荷載以及外力的沖擊作用下也會(huì)導(dǎo)致路基下沉，出現(xiàn)橋頭跳車問題。為消除橋臺(tái)和臺(tái)后填方段的沉降變形，嚴(yán)格處理軟土以及濕陷性黃土等地基，準(zhǔn)確把握地基結(jié)構(gòu)層性，對(duì)土的含水量、剪切和密度進(jìn)行試驗(yàn)，以此來確定地基沉降及其變形特點(diǎn)。對(duì)填方自重壓力進(jìn)行分段進(jìn)行計(jì)算，根據(jù)地層情況優(yōu)化設(shè)計(jì)地基處理方案，以確保臺(tái)后填方路段地基沉降變形與地基沉降相同。

（2）填料壓縮、壓實(shí)度以及構(gòu)造差異。路橋過渡段因路堤自重以及車輛荷載作用，孔隙率降低且填料在通車后出現(xiàn)壓縮變形。過渡段回填太高，填料壓縮變形太大。道路橋梁結(jié)構(gòu)物與路基建設(shè)不同步，路基過渡段會(huì)留下缺口；因填土量較大、工作面太小，以致于壓實(shí)質(zhì)量不達(dá)標(biāo)，特別結(jié)構(gòu)物臺(tái)后、翼墻內(nèi)側(cè)等處無法有效利用大型機(jī)械設(shè)備進(jìn)行施工作業(yè)，過渡段路堤沉降。橋臺(tái)結(jié)構(gòu)而言是一種剛性體，本身具有較大的剛度，特別是對(duì)以鉆孔灌注樁為基礎(chǔ)的橋臺(tái)來講，本身壓縮性非常的差，完工后不宜出行沉降。路橋工程臺(tái)背填料需現(xiàn)場(chǎng)優(yōu)選使用，以粗顆粒材料對(duì)橋頭路堤進(jìn)行填筑，以此來有效改善其壓實(shí)性能，從而使其更加容易達(dá)到技術(shù)要求。在挖方段臺(tái)背回填過程中，由于施工場(chǎng)地空間相對(duì)較小，因此建議填料厚度不超過20cm。同時(shí)，還要避免采用易崩解的碎屑進(jìn)行作業(yè)，以免填料出現(xiàn)風(fēng)化、崩解而導(dǎo)致其下陷。通過優(yōu)勢(shì)設(shè)計(jì)部分，可以有效提高路橋過渡段施工質(zhì)量，確保路橋工程整體質(zhì)量。

（3）合理設(shè)置搭板。在路橋設(shè)計(jì)過程中應(yīng)當(dāng)注意橋頭跳車問題時(shí)，使柔性路段沉降經(jīng)搭板過渡到橋梁結(jié)構(gòu)之上，以此來避免車輛行駛時(shí)出現(xiàn)跳躍問題。通常情況下，其長度設(shè)計(jì)時(shí)以3～8m為宜，雖然搭板的應(yīng)用某段時(shí)間內(nèi)有良好的效果，但是路堤的一側(cè)搭板置于路面基層之上，基層或者枕梁沉陷于此處可能會(huì)形成凹陷，嚴(yán)重時(shí)搭板可能會(huì)滑落。在設(shè)計(jì)過程中應(yīng)當(dāng)對(duì)搭板進(jìn)行加固處理，搭板端部寬度、深度分別為0.4m、1m。在路堤以及橋涵接縫處設(shè)置排水槽，以此來減免路基、路面材料造成沖刷、浸潤，從而確保橋頭行車舒適性。

2 路橋設(shè)計(jì)過程中的新技術(shù)應(yīng)用實(shí)踐

隨著建筑行業(yè)新技術(shù)的不斷開發(fā)與應(yīng)用，路橋設(shè)計(jì)過程中引入新技術(shù)手段以后可有效轉(zhuǎn)以往統(tǒng)路橋設(shè)計(jì)弊端，對(duì)于提高路橋性能以及降低成本和縮減工期方面起到了顯著的效果。

2.1 路橋設(shè)計(jì)過程中的計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用實(shí)踐

目前來看，國內(nèi)路橋工程設(shè)計(jì)過程中已經(jīng)廣泛應(yīng)用了計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)手段，結(jié)合現(xiàn)代計(jì)算機(jī)信息技術(shù)可有效完成橋梁模型設(shè)計(jì)，并且對(duì)其3D模型進(jìn)行設(shè)計(jì)，在對(duì)3D模型進(jìn)行分析基礎(chǔ)上可獲得橋梁參數(shù)，可根據(jù)參數(shù)對(duì)路橋建設(shè)方案進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)與適當(dāng)修正。比如，BIM技術(shù)的在路橋概念設(shè)計(jì)時(shí)的應(yīng)用，可有效利用虛擬建造技對(duì)擬建路橋結(jié)構(gòu)外觀、所處的環(huán)境和功能信息等先建模，然后在進(jìn)行綜合分析其情況。虛擬建造路橋模型，可以客觀而又準(zhǔn)確地反映擬建路橋工程的物理原型、外觀以及空間和力學(xué)特性，從不同的視角或者按不同的比例對(duì)虛擬模型進(jìn)行設(shè)計(jì)，從而準(zhǔn)確判定模型操縱及其功能要求。BIM技術(shù)建立虛擬模型，可對(duì)施工方案進(jìn)行優(yōu)化，并且對(duì)施工操作方法進(jìn)行試驗(yàn)和模擬操作，大大提高了施工效率。在當(dāng)前的形勢(shì)下，通過不斷完善和健全三維建筑模型，可以實(shí)現(xiàn)全周期以及分階段的模擬，為路橋工程施工提供可視化幫助。BIM技術(shù)的應(yīng)用，可以實(shí)現(xiàn)各種方案的模擬，比如基坑圍護(hù)以及鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)施工作業(yè)等。開工前利用BIM技術(shù)展示工藝技術(shù)方案，尤其是那些比較復(fù)雜的工程節(jié)點(diǎn)可以實(shí)現(xiàn)全尺寸展示，這有利于減少人為因素造成的偏差，對(duì)于技術(shù)交底的理解更為準(zhǔn)確。值得一提的是，BIM技術(shù)在路橋工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用實(shí)踐，可以有效提高路橋工程設(shè)計(jì)，改善橋梁結(jié)構(gòu)的安全性與耐久性。

2.2 GIS技術(shù)在路橋設(shè)計(jì)過程中的應(yīng)用實(shí)踐

在現(xiàn)代路橋工程設(shè)過程中，GIS技術(shù)的應(yīng)用可以起到很好的效果，尤其在路橋前期地質(zhì)狀況勘察時(shí)利用GIS技術(shù)來實(shí)現(xiàn)對(duì)路橋施工地段的準(zhǔn)確測(cè)量。通過提高地質(zhì)勘察效率，可提高勘察精度和路橋優(yōu)化設(shè)計(jì)效果。再如，GIS技術(shù)在現(xiàn)代路橋工程設(shè)計(jì)過程中的應(yīng)用，可借助GIS技術(shù)圖像的生成功能，對(duì)路橋所在地段的各種地理信息予以全面展示。同時(shí)，路橋設(shè)計(jì)過程中利用三維的GIS技術(shù)手段，可為路橋設(shè)計(jì)提供更為直觀合格全面的地理信息，對(duì)于提高道路基礎(chǔ)設(shè)施的優(yōu)化設(shè)計(jì)水平以及全面推動(dòng)路橋工程規(guī)劃設(shè)計(jì)效果具有非常顯著的成效。GIS技術(shù)在地質(zhì)勘察中的應(yīng)用，可利用這一技術(shù)手段對(duì)地形參數(shù)信息，比如平面坐標(biāo)點(diǎn)以及位置和高程等信息進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)量。在路橋優(yōu)化設(shè)計(jì)過程中，利用GIS技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)線路的規(guī)劃設(shè)計(jì)，路橋施工信息資料的獲取非常重要，這有利于提高路橋整體施工質(zhì)量。

3 結(jié)束語

總而言之，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展路橋工程建設(shè)規(guī)模不斷擴(kuò)大，在對(duì)其進(jìn)行設(shè)計(jì)過程中應(yīng)當(dāng)綜合考慮各種影響因素，尤其要加強(qiáng)新技術(shù)的應(yīng)用，這有利于提高設(shè)計(jì)方案的切實(shí)可行性，對(duì)提高路橋整體施工質(zhì)量具有非常重要的促進(jìn)作用。

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