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试析路桥过渡段施工方法

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摘要:我国公路桥梁和大量城市立交桥的兴建,引起了工程界对桥梁结构的重视,相关技术也日渐成熟。但是相对来说,路桥建设方面过渡段路基路面的研究还相当薄弱。由于路桥过渡段一直是目前道路灾害的主要环节,很多桥头跳车就大多出现在此环节。尽管在施工过程中大多已经采取了诸多保护措施,也取得了一定的成效,但是从实际情况来看很多新桥也无法避免桥头跳车这一现象,这说明我们路桥过渡段的施工工艺还是不够成熟,仍然需要改进。

关键词:路桥工程;过渡段;施工方法

Abstract: China's highway overpass bridges and a large number of urban construction, engineering attracted the attention of the bridge structure, related technology has become more mature. But relatively speaking, road and bridge building, transition section Pavement research is still quite weak. Because of bridge has been a major part of the current road disaster, many Bump it mostly appears in this link. While most of the construction process has taken a lot of protective measures, also achieved some success, but from a practical point of view a lot of new bridge can not be avoided Bump this phenomenon, this shows that our construction process of bridge is not enough mature, improvements are still needed.Key words: road and bridge projects; transition section; construction method

TU74

一、路桥过渡段施工的重要性

近些年,随着我国公路建设行业的迅猛发展,无论是公路桥梁还是城市立交桥梁,都得到了很大程度上的扩建,随着桥梁建设施工多年的发展,相关的技术已经日臻成熟,但是对于过渡桥段的路面研究就显得非常的薄弱。事实上,过渡段一直都是目前交通事故频发的主要地段,最为直观的表现形式就是桥头的跳车,虽然很多施工单位注意到了这一点,在具体的设计施工过程中也采取了不少的补救措施,但从具体的情况来看,桥头跳车的现象不仅仅只是存在于旧的桥头路堤,也同样存在于很多新建的高等级公路之上。

众所周知的是,在路桥过渡段施工,如果不结合实际的地质情况,选择适当的填料以及先进的工艺技术,那么就很有可能导致过度段施工的失败,引发交通事故。我们需要及时的对路桥过渡段的不同情况开阵具有针对性的研究与试验,找出与之相对应的适合过渡桥段处理的最佳的设计方法和施工工艺,从而在根本上解决路桥过渡段施工过程中所面临的问题。

二、路桥过渡段的施工中存在的问题

1.桥台台背路堤压实度不满足要求

从公路工程建设可知,几乎所有的桥梁、通道和明涵都要求台背填土处治,而台后填土压实度由施工用料、机械设备、施工顺序、施工经验、施工作业面等工程管理因素的影响。施工过程涉及各个方面,从公路施工调查结果可知,台背填土普遍存在压实不足的问题,这是造成路桥过渡段不均匀沉降的基本原因之一,另外,在公路营运过程中,路基在车辆荷载以及自然因素作用下,会形成土基塑性变形的积累导致路桥之间的差异沉降,从而影响高等级公路路面的平顺程度。

2.桥头路堤边坡防护措施不妥

从公路桥头路堤的施工可知,台背路堤填土常采用砂类、渗水性土作为填料,不考虑防水和排水设施,通常,对桥台处于长期浸水路段,采用浆砌片石护坡,而其他桥台路段,只在锥坡范围设置浆砌片石护坡,台背设置防格网草护坡或草皮护坡,但是,从公路改建、水毁和收尾工程侦查过程发现,许多桥头路堤沉降较严重的地方,长伴随锥坡和护坡水毁,分析其原因,雨水对路堤的冲刷和侵蚀防格网草防护等路堤边坡防护措施未能起到保护路基免受雨水侵害的作用,所以桥头路堤边坡防护措施及台背防水和排水设施的不适当,促使台背填土流失,路基强度降低,在行驶车辆长期作用下,过渡段填土塑性变形,诱发桥头路堤不均匀沉降,出现桥头跳车现象。

三、路桥过渡段施工方法

1.设置桥头搭板

采用桥头搭板来防止桥头跳车现象是目前一种比较常见的处治方法。为了达到消除沉降差的目的,避免产生行车的不舒适感,一般认为,最有效的桥台搭板长度为足以保持其坡度在3‰~6‰以下且能承受全部行车荷载的搭板。因此,若假设工后沉降为10cm,坡度按5‰计,则板的长度需要20m以上,这对于高速公路中的大部分中小桥来说,是很不经济的。由于实际施工中搭板长度都较短(≤10m),因此,设置桥头搭板对于较大的差异沉降仍旧无能为力。另外,从已建高速公路的大量调查资料显示,桥头搭板对于过渡较小的沉降差效果明显,但较多的情况又增加了一些新的病害:

(1)尽管在路堤桥台衔接处无明显跳车,但沉降差从桥台处转移到路基与搭板之间或在枕梁处发生局部下沉而引起“二次跳车”现象。

(2)重交通荷载作用下的搭板由于脱空而发生折断,不仅未消除跳车现象,而且导致路面开裂雨水下渗使土基受到破坏。

(3)搭板在与桥台的衔接端拱起也会使路面破坏。

2.土工格网加筋

利用土工加筋处治桥头跳车,国外从20世纪80年代开始研究,已进行了大量室内和室外试验,取得了良好效果。

研究表明,土工网铺网长度由下而上按1:1的坡率增加,最上一层不宜小于9m,铺面层间距以50cm左右为宜,土工网格应张拉锚固于桥台背,填土的压实度以85%~90%比较有效。填料以砾石土、碎石土为宜;同时,土工隔网必须具有较高的抗拉刚度。

近几年,通过上工合成材料加筋来处理桥头跳车的方法正越来越多地受到人们的重视,并不乏成功的范例。但土工格网作为一种平面结构,其对路基刚度的提高有限,但对填料的要求却比较高,更重要的是由于土工网的锚固作用只能阻止桥头较短距离内路堤填土的沉降,而对桥头路堤其它区域只能减小部分的路基压缩变形,不能消化由于地基沉降所产生的变形量,而地基沉降在大多数桥头跳车中起着主要作用。因此,土工网对于减小由于桥头压实度偏低造成的附加变形较为有效,其适用于地基条件较好情况下的桥头跳车处理。目前,设计部门较多采用的是将搭板与土工格栅加筋结合的方式处治桥头跳车。

3.软弱地基处理

桥头软弱地基在路堤填上荷载作用下产生的较大工后沉降是导致桥台与路堤沉降差的主要因素。通过多年的工程实践和总结,现在高速公路的软墓处理中常用的有两类:一是排水固结法,二是复合地基法。排水固结法包括袋装砂井、塑料排水板、超载预压,真空堆载预压等,复合地基法包括水泥搅拌桩、粉喷桩、钢渣桩等,两类方法各其适应性和特点,排水固结法工程造价较低,但预压工期较长,工后沉降较大,而搅拌桩复合地基可以大大减小地基总沉降量,并能使之在较短时间内趋于稳定,但其工程造价较高,且施工质量不能完全保证。

实践证明,软土地基沉降引起的桥头跳车在大多数高速公路上并没有很好地得到解决。究其原因,一是由于工程造价和施工工艺的原因,桥头地基处治,没有打穿软土层,从而导致软弱下卧层产生较大的工后沉降;二是软土地基路基堆载时间不充分。我国的高速公路建设,一般工期在三年以内,往往一旦开工就要求提前竣工,软土地基孔隙水压力没有得到充分消散,固结过程没有完成,从而导致过大的工后固结变形和次固结变形。因此,对于桥头软基处治而言,保证合理的工期,让软土地基在加载(超载)预压情况下有更长的时间固结沉降至关重要。

4.台背换填

根据“刚柔过渡”原理选用半刚性材料(灰土和水泥改良土)进行台背回填,回填尺寸为:底长最短为2米,对于台背填土与路基原状土采用1∶1坡度相接,对于路基土为回填土部分采用1∶1.5相接,并从设计、施工、监理等方面给出了经验参考。

台背一定范围内采用模量比较大,容易压实、排水性能好的材料进行换填,例如级配碎石、砂粒等是一种应用广泛的台背填筑方法,从作用机理看,它也属于刚柔过渡原理的一种。这些填料经过压路机压实后,压缩模量大,水稳定好,可以大为减小路基的压缩变形,但很多地区尤其是西部地区,换填材料比较缺乏,从而导致造价偏高而不便应用。

由于路堤的沉降由路基沉降和地基沉降构成,通过台背回填可以减小路基自身的变形,但其不能消化地基所产生的沉降,因此台背回填方法需结合其它处治方法才能较好地过渡桥台与路堤的沉降差。

5.采用轻质填料

(1)采用泡沫聚苯乙烯EPS材料。EPS用于填筑路堤可显著减小地基的附加应力,从而减小地基的沉降量,且其具有足够的承载力,能满足上部路面结构层和行车荷载作用的强度要求,并且符合刚度要求。

(2)采用粉煤灰。粉煤灰和一般细粒上相比,具有自重轻、强度高、压缩性小,透水性能良好等特点。在一定的工艺条件下,可形成具有一定强度的整体性材料。用其填筑路堤,可有效减小桥头路堤的总沉降。

6.挤密桩复合地基

采用挤密复合地基的方法来处理路基填土,是利用在填筑完毕的路基上成孔,通过挤密作用,使路基土密实度提高,然后在孔内填入材料并振动压实成桩。随着路基向桥台的靠近,可通过桩变长或减小桩间距的方式,使路桥过渡段刚柔得到过渡。由于桩的挤密和置换作用,路堤填土的密实度提高,应力减小,路堤整体刚度增大,从而减小了路堤的压缩变形。常用的挤密桩有砂桩、土和灰土桩及二灰土桩等。虽然土桩的材料较为低廉,但其需要一整套打入桩施工设备,故在经济上代价较高。

7.设置柔性桥台

从作用机理看,柔性桥台基本等同于加筋土挡墙。采用柔性桥台结构来降低桥台的刚度,缩小桥台和路堤的刚度差,使其衔接处的行车荷载压缩变形和填土固结沉降均匀过渡,达到消除路面纵坡突变防止桥头跳车的产生。国外也有这种柔性桥台的报道,甚至有多跨的桥墩也用加筋土做成柔性桥墩,但柔性桥台一般适用于个别简单桥梁结构形式,而且施工难度大。对路面进行抛高处理等来减小桥头的纵坡突变在大多数高等级公路中只能是作为其它处理方法的辅助措施。

四、结语

在路桥过渡的地方,因为路桥结构刚度差引起的过度变化对快车的影响远远没有因为路桥结构的沉降引起的路面玩着变化明显,要根据实际工程需要,进行科学系统的全程管理,在路桥施工中应探索采用先进的施工工艺,才能保证路面的质量,提高工程的性能,减少路桥沉降提高社会效益。

参考文献:

[1]陈丰龙,苏秋菊.浅谈公路桥头跳车[J].大众科技,2010.

[2]唐军,李勇,等.高速公路桥头跳车病害诱因综合分析[J].湖南交通科技,2009.

[3]冯光乐,等.土工合成材料处理桥头过渡段路基离心模型试验研究[J].公路交通科技,2003.