道路與橋梁連接處設(shè)計(jì)研究

韓越 王華偉

【摘要】道路橋梁工程建設(shè)質(zhì)量直接受到連接處設(shè)計(jì)影響，這種影響在行車安全等方面有著直觀體現(xiàn)，相關(guān)理論研究和實(shí)踐探索向來受到業(yè)界重視?；诖耍疚暮唵畏治龅缆放c橋梁連接處設(shè)計(jì)要點(diǎn)，并結(jié)合實(shí)例深入探討道路與橋梁連接處的具體設(shè)計(jì)，以供業(yè)內(nèi)人士參考。

【關(guān)鍵詞】道路;橋梁;連接處【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.

橋頭“跳車”問題較為常見，該問題多源于道路與橋梁連接處設(shè)計(jì)不當(dāng)。雖然近年來我國交通建設(shè)領(lǐng)域進(jìn)步迅速，但路基沉降、鋼筋銹蝕、路面裂縫、橋頭引道設(shè)計(jì)不當(dāng)?shù)葐栴}在道路與橋梁連接處設(shè)計(jì)中仍較為常見，為盡可能提升設(shè)計(jì)水平，正是本文圍繞該課題開展具體研究的原因所在。

1、設(shè)計(jì)要點(diǎn)

1.1加固設(shè)計(jì)

結(jié)合各地道路橋梁工程建設(shè)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行分析可以發(fā)現(xiàn)，道路與橋梁連接處設(shè)計(jì)需要做好對路基軟弱段的處理，同時關(guān)注橋梁加固情況和填料質(zhì)量控制。道路與橋梁連接處存在的軟弱路基處理可選擇加固土樁或豎向排水體，路床和上路堤部分需要通過填料進(jìn)行分層填筑壓實(shí)處理，這一過程需優(yōu)選水穩(wěn)定性好、強(qiáng)度高的優(yōu)質(zhì)填料，結(jié)合規(guī)范要求控制壓實(shí)度。對于長期運(yùn)行的橋梁來說，道路與橋梁連接處很容易受到負(fù)面影響，此時可選用體外預(yù)應(yīng)力加固法，通過監(jiān)控橋梁承載力，在不對交通通行造成影響的前提下進(jìn)行橋梁加固，保證橋梁受力可靠，輔以折線型體外索，橋體的抗剪和抗彎強(qiáng)度可同時大幅提升，這種對橋梁承載力的維護(hù)不僅操作簡單，同時能夠?qū)Φ缆放c橋梁連接處的穩(wěn)定提供支持[1]。

1.2地基處理設(shè)計(jì)

道路與橋梁連接處設(shè)計(jì)還需要關(guān)注地基處理，結(jié)合實(shí)際調(diào)研可以發(fā)現(xiàn)，橋臺與路堤沉降差異很多時候源于軟弱地基沉降，道路橋梁安全運(yùn)行也會因此受到嚴(yán)重負(fù)面影響。在道路橋梁路基處理中，可使用復(fù)合地基法、排水固結(jié)法進(jìn)行軟土地基處理，粉噴樁、水泥攪拌樁、鋼渣樁等屬于典型的復(fù)合地基，塑料排水板、超載預(yù)壓、真空堆載等則屬于排水固接范疇。圍繞兩類軟土地基處理方法進(jìn)行分析可以發(fā)現(xiàn)，二者的特點(diǎn)和適應(yīng)性不同，排水固結(jié)法存在較長的預(yù)壓工期和較低的施工成本，但使用后仍存在較大沉降。復(fù)合地基法能夠?qū)崿F(xiàn)軟土地基總沉降量在短時間內(nèi)的大幅度降低，同時能夠保證地基快速穩(wěn)定，但具體施工存在較高成本。在道路與橋梁連接處的地基處理設(shè)計(jì)中，需結(jié)合工期、造價、規(guī)范等因素，如基于超載預(yù)壓的軟土地基處理需設(shè)法獲取更長的實(shí)際固結(jié)沉降[2]。

1.3搭板法應(yīng)用

搭板法在道路與橋梁連接處的應(yīng)用較為廣泛，如存在設(shè)置不合理的搭板，道路與橋梁連接處很容易威脅行車安全。為保證搭板法得到科學(xué)應(yīng)用，具體設(shè)計(jì)需要充分結(jié)合實(shí)際情況，對橋梁與橋梁連接處的長度、坡度等因素進(jìn)行充分考慮。在一般情況下，為保證過渡效果滿足設(shè)計(jì)要求，需保證搭板長度合理，一般需要使用較長的搭板，如小型橋梁需使用5m左右長度的搭板，大型橋梁多使用9m左右長度的搭板，搭板長度在特殊情況下可適當(dāng)延長，這能夠?qū)崿F(xiàn)路堤沉降的控制，進(jìn)而減少或避免橋頭“跳車”等問題。在設(shè)計(jì)搭板的過程中，需圍繞受力情況開展深入研究并設(shè)法完成最佳搭板長度計(jì)算，搭板末端厚度可基于簡支梁方式適當(dāng)增加，道路與橋梁連接處可通過這種設(shè)計(jì)更具穩(wěn)定性。

1.4土工格柵設(shè)計(jì)

土工格柵在道路與橋梁連接處的設(shè)計(jì)同樣需要得到重視，土工隔柵可實(shí)現(xiàn)連接處壓力的有效分散，通過對受力方向的改變，連接處的沉降、變形等問題能夠有效預(yù)防和控制，更加安全順暢的連接處過渡可由此實(shí)現(xiàn)。一般情況下，道路與橋梁連接處的變形可基于良好的土工隔柵彈性控制，這一過程需同時關(guān)注地基處理，軟土地基處理屬于其中關(guān)鍵，設(shè)計(jì)流程和標(biāo)準(zhǔn)的嚴(yán)格貫徹也不容忽視。如道路橋梁工程存在軟土地基，考慮到土工格柵與土層間存在的相互作用，設(shè)計(jì)過程中可針對性開展二者接觸面的錯動、滑移、開裂等情況模擬，在先進(jìn)的模擬軟件支持下，節(jié)點(diǎn)聯(lián)系的接觸面間的彈簧所受力能夠準(zhǔn)確得出，土工格柵的壓縮模量也能夠同時明確。在模擬過程中，土工格柵可表示為二維薄膜單元，該單元僅受到張力影響，類似于土中薄膜，無需考慮變形和壓力因素影響，由此開展針對性模擬，即可為道路與橋梁連接處土工格柵設(shè)計(jì)提供充足依據(jù)。

1.5臺背回填設(shè)計(jì)

在進(jìn)行臺背回填設(shè)計(jì)前，設(shè)計(jì)人員需要圍繞回填材料進(jìn)行針對性的物理性質(zhì)測評，同時需結(jié)合施工現(xiàn)場的氣候、地質(zhì)等多種因素影響，最大程度保證回填材料穩(wěn)定性，配比方案需基于實(shí)際情況確定，一般選擇壓縮性較低、透水性較強(qiáng)、摩擦角度較大、強(qiáng)度較高的材料，如巖渣、砂礫、砂石等，應(yīng)用這類材料的臺背回填能夠?qū)崿F(xiàn)路面沉降的最大程度控制。在加固路基的設(shè)計(jì)中，可選擇換填輕質(zhì)材料法，通過應(yīng)用質(zhì)量合格的填料，即可保證施工質(zhì)量和壓實(shí)度滿足設(shè)計(jì)要求，填料中不得存在雜質(zhì)，聚苯乙烯材料、粉煤灰均屬于常見的臺背回填材料，如粉煤灰可有效降低路基負(fù)載，輔以加載法可最大程度發(fā)揮填換法效用，這一過程需做好豎井和點(diǎn)井設(shè)置，在地下水水位降低后完成地基事先沉降處理，完工后沉降帶來的負(fù)面影響能夠由此得到有效控制。對于承載力優(yōu)勢明顯的聚苯乙烯材料來說，其在道路與橋梁連接處施工中的應(yīng)用能夠較好保障結(jié)構(gòu)荷載及自重達(dá)標(biāo)。具體設(shè)計(jì)過程需要檢測土壤塑限、液限，結(jié)合檢測結(jié)果進(jìn)行材料優(yōu)選，進(jìn)一步提升結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，更好控制填料壓實(shí)度。設(shè)計(jì)人員還需要考慮施工過程帶來的影響，為更好保證臺背處穩(wěn)定，如設(shè)計(jì)選擇剛度較高的回填材料，則材料中無需添加水泥，以此更好控制連接處剛度。此外，還需要關(guān)注道路與橋梁連接處斜坡的適當(dāng)延長，保證連接處柔度及剛度的更好過渡，設(shè)計(jì)質(zhì)量提升、行車安全保障均可由此實(shí)現(xiàn)[3]。

2、實(shí)例分析

2.1工程概況

以某全長11.2km的高速公路工程作為研究對象，該工程設(shè)置有10座特大橋了及1座互通立交，橋梁占工程總長度的31.4%，總長3.48km。案例工程涉及橋梁臺背36個，相關(guān)設(shè)計(jì)屬于工程難點(diǎn)所在。為保證工程安全，設(shè)計(jì)人員針對性分析道路與橋梁連接處特點(diǎn)并開展規(guī)范設(shè)計(jì)，最終工程的設(shè)計(jì)與建設(shè)質(zhì)量得到保障。為直觀展示案例高速公路工程的道路與橋梁連接處設(shè)計(jì)，本節(jié)主要圍繞設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、搭板設(shè)計(jì)、邊溝與急流槽設(shè)計(jì)、填料類型設(shè)計(jì)、臺背回填及壓實(shí)設(shè)計(jì)等內(nèi)容開展深入探討。

2.2設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

為避免缺乏統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，案例工程道路與橋梁連接處設(shè)計(jì)主要依據(jù)為《公路軟土地基路堤設(shè)計(jì)與施工技術(shù)規(guī)范》（JTG/TD31-022013），該規(guī)范要求施工后的高速公路道路與橋梁連接處存在10cm內(nèi)的最大沉降量，且施工后需要對道路與橋梁連接處進(jìn)行連續(xù)觀測，具體時間為2～3個月，觀測期間需存在6mm內(nèi)的月沉降量。結(jié)合案例工程特點(diǎn)，設(shè)計(jì)人員同時遵循《公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評定標(biāo)準(zhǔn)》（JTGF80/1-2017）等規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì)，道路與橋梁連接處設(shè)計(jì)的規(guī)范性和指導(dǎo)性得以提升，設(shè)計(jì)質(zhì)量得到源頭層面保障。

2.3搭板設(shè)計(jì)

作為道路與橋梁連接處設(shè)計(jì)重點(diǎn)，科學(xué)的搭板設(shè)計(jì)可預(yù)防不均勻沉降問題，保證行車安全。具體設(shè)計(jì)主要考慮三方面內(nèi)容：第一，長度設(shè)計(jì)。搭板長度通過簡支梁計(jì)算，保證臺背存在較大壓實(shí)難度的部位可由搭板跨越;第二，變厚式埋板埋設(shè)。考慮到不均勻沉降可能在搭板設(shè)置后出現(xiàn)，通過受力狀態(tài)分析，設(shè)計(jì)人員將變厚式埋板設(shè)置于搭板尾端，規(guī)格為3～5m，穩(wěn)定的搭板受力狀態(tài)得以獲取;第三，橋臺和搭板連接。臺背和搭板間的處理需要設(shè)法強(qiáng)化，因此在該處設(shè)置豎直錨桿和水平錨桿，按照75cm控制間距。在防護(hù)搭板近臺端方面，依次設(shè)置的間距控制為800mm，同時對牛腿上緣與搭板近臺端上緣結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，避免路面結(jié)構(gòu)層因搭板轉(zhuǎn)動受損。

2.4邊溝、急流槽設(shè)計(jì)

案例工程設(shè)置護(hù)坡道于路基下坡角外，具體寬度為1m，同時設(shè)置混凝土邊溝于外側(cè)，擋水埝設(shè)置在邊溝外側(cè)，具體寬度為50cm，溝底縱坡調(diào)整主要以護(hù)坡道高程為依據(jù)，高效排水得以通過設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)。在邊溝施工工藝的選擇中，設(shè)計(jì)人員選擇反開槽工藝，填土和碾壓處理需要在開挖前完成，保證存在不低于90%的壓實(shí)度。急流槽一定范圍邊溝的防護(hù)也不容忽視，具體范圍為3m，防護(hù)采用加固處理方式，需設(shè)置砂礫墊層和漿砌片石，規(guī)格分別為10cm厚和M10。設(shè)計(jì)選擇C30混凝土材料用于急流槽建設(shè)，急流槽的深度設(shè)計(jì)為30cm，寬度設(shè)計(jì)為30cm，壁厚設(shè)計(jì)為10cm。為保證滑移現(xiàn)象不會出現(xiàn)，需同時設(shè)置防滑平臺于急流槽處，急流槽與防滑平臺需要通過澆筑構(gòu)成完整結(jié)構(gòu)。

2.5填料類型設(shè)計(jì)

在設(shè)計(jì)道路與橋梁連接處填料的過程中，設(shè)計(jì)人員圍繞地質(zhì)情況開展深入分析，案例工程主要選擇無機(jī)結(jié)合料、輕質(zhì)材料、透水性材料進(jìn)行回填，通過系統(tǒng)分析材料的級配、粒徑、含水量等指標(biāo)，工程建設(shè)需要得到較好滿足。

2.6臺背回填、壓實(shí)設(shè)計(jì)

在臺背回填、壓實(shí)設(shè)計(jì)中，案例工程設(shè)計(jì)人員主要關(guān)注以下幾方面要點(diǎn)：第一，材料選擇?；诓牧弦蛩兀O(shè)計(jì)人員選擇容易壓實(shí)且存在良好透水性的材料，具體的回填設(shè)計(jì)遵循“剛?cè)徇^渡”原則;第二，設(shè)備選擇。在選擇壓路機(jī)規(guī)格和型號的過程中，為保證作業(yè)的連續(xù)性和靈活性，工程主要使用小型壓實(shí)設(shè)備;第三，回填厚度設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)過程嚴(yán)格控制回填原料厚度，后續(xù)施工需要得到較好滿足;第四，壓實(shí)設(shè)計(jì)。充分考慮道路與橋梁連接處受到的壓實(shí)作業(yè)影響，預(yù)防結(jié)構(gòu)斷裂、裂縫等問題，同時科學(xué)設(shè)計(jì)人工輔助壓實(shí)方式，保證壓路機(jī)難以碾壓處能夠得到有效處理;第五，具體指標(biāo)設(shè)計(jì)。案例工程道路與橋梁連接處選擇填料的最大粒徑控制在5cm內(nèi)，同時設(shè)計(jì)2m以上的回填底長和20cm內(nèi)的回填厚度，需同時保證存在93%以上的整體壓實(shí)度。此外，還需要保證回填土和路基土對接比例控制為1.5：1。

結(jié)論：

綜上所述，道路與橋梁連接處設(shè)計(jì)需要綜合考慮多方面因素影響。在此基礎(chǔ)上，本文涉及的搭板設(shè)計(jì)、填料類型設(shè)計(jì)、臺背回填及壓實(shí)設(shè)計(jì)等內(nèi)容，則直觀展示了連接處設(shè)計(jì)方法。為更好開展連接處設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)人員還應(yīng)關(guān)注復(fù)合地基設(shè)計(jì)、施工技術(shù)優(yōu)選、新型材料應(yīng)用等方面內(nèi)容。

參考文獻(xiàn)：

[1]徐澤恒.淺談道路與橋梁連接處的設(shè)計(jì)及施工[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2021（12）：67-69.

[2]門立濤.道路與橋梁連接處設(shè)計(jì)及施工技術(shù)[J].建筑技術(shù)開發(fā)，2021，48（09）：111-112.

[3]陳夢圓.道路與橋梁連接處的設(shè)計(jì)及施工[J].中國高新科技，2021（08）：57-58.

作者簡介：

韓越，女，籍貫：江西南昌，漢族，1987年1月出生，學(xué)歷：本科，研究方向：道路與橋梁設(shè)計(jì)。

王華偉，男，籍貫：江蘇鹽城，漢族，1988年1月出生，學(xué)歷：本科，研究方向：道路與橋梁設(shè)計(jì)。