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對路橋過渡段路基路面優化設計與施工的探討

來源:期刊VIP網所屬分類:路橋建設時間:瀏覽:

  摘 要:隨著社會的不斷進步,人們對路橋工程的施工質量越來越重視。在路橋施工中路橋過渡段的連接問題是常見質量問題之一,如果處理不好,路面容易出現沉陷或跟橋臺脫開,車輛通過臺背時跳車嚴重,車輛振動會影響人的舒適性、還影響橋梁的安全和公路的正常使用,路基沉陷過大使路橋過渡段上的路基路面壽命縮短、維修改善費用增加,經濟損失嚴重甚至交通中斷造成更大的社會和經濟的損失。本文將以路橋過渡段路基路面作為研究對象,對其設計和施工技術進行簡單的探討。

  期刊發表關鍵詞:路橋工程;過渡段路基;優化設計與施工

  Abstract: With the social progress, the construction quality of road and bridge projects was paid more and more attention. Connectivity issues in the transition section of road and bridge construction in road and bridge is one of the common quality problems. This article will take bridge transition section of pavement as the object of study, simple discussed the design and construction technology.

  Key words: road and bridge projects; the transition of the subgrade; optimize the design and construction

  中圖分類號:U416文獻標識碼: A 文章編號:2095-2104(2012)03-0020-02

  在路橋過渡段路基路面工程中,常見的質量問題和病害主要有:在路堤與橋涵和通道的連接處,路基經常由于不均勻的沉降而產生臺階的狀態,當臺階的數量和深度逐漸加大時,則容易使過往的車輛產生明顯的顛簸和跳車現象,影響交通正常通行的同時,也對駕駛者的生命安全產生威脅;等級越高的路橋工程,其設置的結構物也就越多,因此很容易在橋頭部分產生高低不一的臺階,影響車輛正常運行;由于高速公路的線形標準高,因此其橋頭引道的路基較高,極容易產生路面的沉陷和變形,甚至使路面出現裂縫和積水的現象。為了緩解和消除這些問題對路橋過渡段路基路面所產生的影響,應當從設計方案和施工方案兩個方面同時進行研究。

  一、路橋過渡段路基路面設計技術方案

  為了避免路橋過渡段路基路面出現上述問題,通常情況下有兩種設計方案,一種是設置搭板的設計方案,另一種則是不設置搭板的設計方案。

  (一)設置搭板的設計方案

  1 . 從理論上講,設置搭板的方法是十分科學的,在搭板的長度范圍內,隨著車輛荷載作用的增加,路面的彎沉程度會逐漸發生變化,將可以避免橋頭跳車的現象,然而這種方法施工的難度卻相當大,因此在實際施工中,設計搭板往往采用第二種方法。

  2 . 采用預留反向坡度的方法,使得搭板與橋臺的連接處達到一致的高度。在設計時,需要使道路的平面連接端比設計的標高稍高,以此構成一個預留的反向坡,坡度的大小則根據路橋之間沉降差來決定。這種方法的關鍵之處在于考慮路線縱斷面平順的因素下,統計確認沉降差和預留反向坡度。搭板與橋臺間的錨固有豎向法和水平法向兩種方案。需要注意的是,

  搭板的自由端容易受到車輛的荷載作用而發生豎向的位移,而且考慮到橋臺的受力程度,因此認為采用水平向的錨固方案更加符合。

  另外,在搭板的基礎上架設枕梁對于緩解路橋過渡段的坡度有著很大的幫助。枕梁能夠將搭板上負載的巨大壓力進行分散,分布到面積較大的地基上面,同時也可以使搭板的橫向抗彎剛度增加。但是,經過詳細的研究之后我們認為,如果將枕梁搭設在搭板的尾端,則無法很好地實現對板底彎拉力的控制,會造成板底的最大彎拉力增加了大約 1 / 3 ,而這時,如果枕梁周圍的地基沒有得到適當的處理,則會發生局部的下沉,造成二次跳車。

  (二)不設置搭板的設計方案

  目前,我國很多高等級的路橋工程中,都采用在橋頭設置搭板的方法,然而一旦搭板受到破壞,不僅影響交通的正常通行,同時搭板的維修費用也相當高,維修難度相當大。近年來,國外的很多國家,在路橋過渡段的設計中不再設置搭板,而將設計的重點放在臺后的填筑部位,同時加強對施工方案周密的設計,對施工技術嚴格的控制,提高對填料和壓實度的要求,取得了不錯的效果。

  1.臺后填筑

  橋梁兩端路堤的沉降是由地基、路基、路面三部分的結構壓縮變形所組成。其中,造成地基壓縮變形的主要力量是來自于路基路面的恒載和過往車輛的荷載,因此,采用的填料是否能夠達到壓縮、固結、凝塊的要求是決定路基路面結構能夠承受多少荷載的關鍵。車輛荷載的作用一般會影響到路面以下的 2m 左右,如果搭板與橋面上的面層結構厚度相同的話,則不會在過渡段產生沉降差,所以搭板下的加強層厚度一般不會超過 2 m 。經過研究證

  明,填料自身所具有的固結能力有限,而且對施工技術的要求不夠嚴格,如果不對

  整個臺背進行加固處理的話,則無法徹底解決橋頭跳車的問題,而國內外很多成功解決橋頭跳車問題的實例中,也全部都采用了對整個臺背加固的方法。例如濟青高速公路要求所有的構造物臺背回填透水性好的砂性土或石灰土,許漯高速公路要求原設計 95% 區由素土改為石灰穩定土,壓實度要求從地基開始均為 95% 。

  2.地基

  加強對橋背軟弱地基的處理是解決橋頭橋車問題的關鍵。在針對軟弱地基的處理方法上,目前我國國內常用的有換土法、超載預壓法、減少附加需力法、高壓噴射注漿法、振動碎石樁法等處理方法,具體方法的采用則根據施工現場的情況進行選擇。對軟弱地基的處理目的在于改善地基的功能,提高其對荷載的承受能力,使橋臺與路堤之間的沉降差降到最低。此外在橋頭采用樁板法、輕質填料、連接箱式橋臺、支撐連續板等措施可有效地減少路基的沉降。

  二、路橋過渡段路基路面的施工方案

  (一)臺后填筑

  在施工過程中,針對整個臺背填筑應當從地基施工開始就要采取相應的加固措施,通常采用砂土、沙礫以及碎石土進行填筑,如根據加固需要可以使用石灰或者水泥加強其穩定性處理;另外,也可以使用半剛性材料進行填筑,以此便可減少路基施工后的沉降,同時對壓實度的要求應當適當提高。使用土工合成材料對臺背路基進行加固,能夠對填土在荷載作用下產生變形和沉降起著有效的控制作用,尤其是對不均勻沉降的控制作用更加明顯,如果是對軟土地基進行施工,則首先應當對地基進行加固處理。

  (二)地基處理

  在軟土地基上進行橋臺的修筑時,通常需要采用樁基礎,如果是在很厚的軟土層中進行路堤的修筑,回填料的質量將會由于向兩側擠動而使得基樁承受的壓力加大,必然會導致橋臺產生移動,不僅會損壞橋臺的底座、產生伸縮縫,甚至會使整個橋臺和橋面受到損壞。因此,為了避免發生不正常的位移現象,需要對回填料的強度進行有效的控制。

  (三)臺背排水

  在臺背路基填筑之前,需要在原有的地基土拱上設置排水管或者是盲溝。首先在基底上需要進行必要的處理,填筑橫坡度為3%~4% 的夯實黏土形成土拱,然后在土拱的上方進行雙向地溝的設置。在臺背的后部,需要全范圍的進行隔水材料的鋪設,在地溝的周圍需要設置具有小孔的硬塑料管。應當確保泄水管的出口能夠伸出路基之外或者是橋頭錐坡之外,橋臺背面應設置防水涂層以避免滲水對結構物的侵蝕,對于回填區頂面與底面排水,回填表

  面應夯實并設置截、排水設施,必要時表面予以封閉。

  (四)搭板設置與不設置搭板時引道的施工

  通常情況下,搭板設置的方法主要包括以下幾種,即預留反向坡、路面厚度剛度漸變及搭板和面層頂面平行。為了保證搭板和橋臺之間的有效連接,首先,需要在臺背和搭板二者之間設置豎直與水平的錨栓,因為這樣可以有效防止搭板縱向滑移,進而導致橋頭處凹陷。其次,為了防止搭板因為扭動對路面所產生的影響,把搭板靠近牛腿上邊邊緣設計成倒角顯得尤為必要,當使用橡膠支座時,支座的間距應當確保在80 cm 上下。此外,為了有效防止雨水滲入,一般要在搭板和橋臺接縫的地方塞入填縫材料,比如,瀝青麻絮及玻璃纖維類的物質等。總之,在搭板施工中,一定要依照規定進行立模,且確保其表面平整度與坡度。當

  不設置搭板時,對臺后填筑進行精心設計與規范施工顯得尤為重要,在這種情況下,對壓實與填料就有更為嚴格的標準。

  (五)其他技術措施

  路基填土的固結時間會隨著填土的高度和數量的變化而發生變化,為了確保橋梁施工質量,在橋頭的回填處不應當設置料廠或者是預制廠,并且將預留回填段的長度確保在 15m 以上,確保各種大型機械設備能夠在最小工作長度內完成工作。另外,應當確保高等級公路的橋頭路堤沉降值在 5 c m 以內。需要注意的是,對于小跨度的構造物,在施工技術和施工質量的控制方面,應當與大中型橋梁一樣給予同等的重視。

  三 、減輕橋頭跳車的其他有效措施

  (一) 輕型填料換填

  輕型填料可以有效減輕軟土地基上路堤的重量,進而減少地基的壓縮變形及提高路堤的穩定性,然而輕型填料假如沒有較好的剛度與強度,就會使地基性能降低。一般來說,輕型填料要有較好的耐霜性、良好的抗壓碎及化學腐蝕能力及較高的彈性內摩擦角。

  (二)力學加固路堤

  土工布、土工格柵、復合土工織物及土工薄膜是目前路堤加固的主要類型,一般來說,力學加固路堤一定要重點考慮內外部穩定性,內部穩定性要著重考慮土體與加固單元間傳遞荷載的發展及加筋的尺寸,外部穩定性的評價和傳統擋墻與邊坡分析有著一定的相似性,對加固的邊坡要盡可能地分析表面滑坡的各種因素,對加筋的土擋墻,要重點考慮傾覆及側滑等因素。

  (三) 石灰加固土路基

  在施工的過程中,要最大限度采用先填后挖的方法,且從以下幾個方面控制石灰土的填筑質量,比如,臺后填筑石灰土要采用集廠拌,充分拌和后再運到現場; 臺后填土和路堤接槎處要盡可能地開臺階,倒梯形一邊坡度為 1∶ 1; 通道和涵洞要最大限度提前安排施工,確保路基路面施工之前,臺后填筑要較長時間的穩固過程。

  總之,路橋過渡段是路橋工程施工過程中容易出現質量問題的重要環節,橋頭跳車是由于引道路堤與路橋過渡段橋臺兩者的差異沉降所導致的,橋頭跳車影響了行車的舒適度與安全性。橋頭路基設計包括設置搭板與不設置搭板設計兩種類型,其中設置搭板可以有效降低橋頭跳車,當不設置搭板時,對臺后填筑進行精心設計與規范施工顯得尤為重要。因此,我們需要從設計方案和施工方案兩方面同時采取合理化措施,采用合理的設計方案和施工方案,減少或者避免路橋過渡段的病害,確保路橋過渡段的施工質量,進而促進我國路橋工程的全面發展。

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