路桥过渡段软基路堤的相关问题探讨

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摘要: 笔者结合实践,分析探讨了路桥过渡段软基的常见质量问题,同时根据国家建筑质量的相关标准,提出了路桥过渡段软基质量控制的设计和施工的相关措施。

关键词: 路桥过渡段软基;质量控制;施工

前言:近年来,随着我国经济的发展,我国的高速公路的建设日新月异,与此同时,国家对高速公路建设的标准和要求越来越高。高速公路的安全舒适已经成为大势所趋。但在实践的过程中,人我们发现在路桥过渡段软基常常出现不均匀沉降,也就是所谓的桥头跳车现象。桥头跳车现象成为高速公路目前最大的安全隐患不仅破坏高速公路的品质,同时也威胁着车辆的安全。避免路桥过渡段软基的不均匀沉降已经成为交通建筑设计、施工部门的重要任务。因此,加强对路桥过渡段软基的不均匀沉原因的总结和分析、探讨在设计和施工阶段的质量控制对策显得尤为重要。

一、过渡段不均匀沉降产生机理

1、设搭板时的沉降分析

对于使用钢筋混凝土搭板的桥头过渡段,桥头搭板的一端搁置在桥台背上,另一端通过枕梁设在引道土体上。为便于分析沉降差产生的过程,假设:①竣工时桥面和搭板面的纵坡相等,均为i1;②桥头沉降过程中,搭板绕简支端转动,且可视为平直的刚体;③搭板和桥面的面层结构和厚度相同,不产生沉降差。若沉降过程中桥面纵坡i2b等于搭板面纵坡i2a(见图1),则桥头沉降过程分为两个阶段。

(1)竣工后至桥面纵坡i2b等于搭板面纵坡i2a这一过程。主要是桥面由于墩台产生沉降,造成纵坡变化(Δi1=i2a-i1),其值不能过大,否则将造成桥面破坏,伸缩缝挤坏及支座条件变差。因此,各国的桥梁设计规范均有限制。

(2)桥台沉降趋于稳定后至整个引道土体趋于稳定。主要特点是桥面纵坡i2b与搭板纵坡i3不相等,两者之间称为纵坡差Δi2,即Δi2=Δi3-i2b,其大小对过渡段的行车舒适性影响很大。因此桥台与引道土体容许沉降差并不是一常数,与纵坡差和搭板长度均有关系。

2、未设桥头搭板时的沉降分析

未设置桥头搭板的水泥混凝土路面、沥青混凝土路面,由于桥台和引道土体沉降差在桥头形成一个陡坎或台阶(见图2)。从行车安全和舒适性讲,台阶对行车的影响比设置搭板要大。

工后引道土体沉降趋于稳定时的总沉降量S分两部分,即

Sa=Sb+ΔS

式中Sa为桥台基础的预期工后沉降量;ΔS为桥台与引道土体之间的差异沉降值;Sb是台背产生的台阶高度,对行车

舒适性的影响很大。

二、路桥过渡段软基设计控制

路桥过渡段软基路基施工后沉降和路桥间的差异沉降是路桥过渡段软基变形的主要来源。

1、规范的合理控制

交通部《公路软土地基路堤设计与施工技术规范》中明确规定了路桥连接处最大容许工后沉降为10cm,且要求连续2~3个月观测的沉降量每月不超过6mm,才能进行路面施工。通过多年的施工实践,发现当施工期紧张时不可能连续观测2~3个月沉降量,因此建议将路桥连接处最大允许沉降控制在5cm以内。

2、巧用土工格栅

土工格栅是一种典型的应力、应变分散材料,当土工格栅与土一起承受车辆荷载和土体自重时,土工格栅会约束土体的侧向变形,控制路基填土的侧向位移,增强路基整体稳定性,由于土工格栅与路基填土的摩擦作用,使上部荷载在路基中重新分配,降低了土中的垂直应力,而且由于土工格栅具有弹性,在车辆荷载的反复作用下,也会减少或不产生变形的累积。

土工格栅因上述独特的工程性质,使路桥过渡段软基桥台台背回填加铺土工格栅的结构型式成为一种控制路桥过渡段软基不均匀沉降的有效措施。土工格栅的设置间距和长度应满足《公路土工合成材料应用技术规范》的要求。

3、搭板专项设计

在施工实践中,很多施工单位把置搭板作为预防路桥过渡段软基不均匀沉降的主要措施,但实践中我们发现,虽然很多时候设计搭板有很多的局限性,不能有效的解决路桥过渡段软基的不均匀沉降现象,造成这种情况的原因是施工大为在设计搭板的过程中存在很多的问题导致搭板的设计不合理。

一般来说,设置搭板有以下2个要素:

首先:在搭板的长度上,要求搭板的长度必须超越路桥台背疏松的土体,或者要长于计划中土方缺口的长度。

其次:根据搭板能承担的力度来设计计算简支梁的长度。

三、路桥过渡段软基施工质量控制措施

1、如何选择填料

为了确保路桥过渡段软基路堤填料的水稳定特性和压实特性,一般要求在填料时候采用质量较大的砂类土或者一些渗水性良好的土料。在实践中我们发现一些劣质的工程为节省成本很多施工单位采用了一些生活垃圾、淤泥等作为填充物,这给工程的质量留下了很大的隐患。

不仅如此,在填充填料前,按国家的相关标准要求要进行一些实验来确保填料的材质质量,比如对土壤的液限进行测定。

2、土基的处理措施

土基的承载能力是有效控制车辆长期的同行和土体本身的重量造成路桥过渡段软基路基沉降的主要保证。

国家相关的标准给出了很多的处理方法,比如加固水泥粉喷桩的复合地基,强夯法、超载预压法等,每一种方法都有其优点,但每种方法的实用条件也都不相同,如水泥粉喷桩复合地基加固法,它在实践中的果效很好,但成本很高,再比如超载预压法在实践中操作方便,但时间周期很长。所以在实践中,施工单位要根据具体的工地情况和资金等状况选择不同或者组合不同的方法。

3、合理使用施工技术

如果时间条件允许,应该尽可能的对软土地基路段的施工时间进行提前,通过对预压时间的延长在质量上确保软基路堤完成后出现沉降现象。在路桥的连接处设置拌桩过渡段,并在其的末端设置土工织物砂垫层,这样做的好处是可以防止其形状发生改变。在桥台的主体结构的施工完成后,在第一时间着手进行过渡段路堤与一般填土路堤的施工工作,在路桥的连接埠,应该同时对路堤与锥坡进行预压填土的填充和碾压,值得注意的时,实践中往往大型碾压设备会出现问题,可采用小型的设备进行施工。

4、台背路堤填筑前的排水施工

结合国家建筑标准,对台背路堤的排水的施工过程中要防止水对土料的冲击。为预防这种情况,可以在施工中设置横向的排水管道和盲沟,从而可以达到很好的施工的效果和国家的技术标准。

参考文献:

[1]公路软土地基路堤设计与施工技术规范JTJ017-96[S].北京:人民交通出版社, 1996.

[2]公路路基设计规范JTGD30-2004[S].北京:人民交通出版社, 2004.

[3]公路土工合成材料应用技术规范JTJ019 -98[S].北京:人民交通出版社, 1998.

[4]公路排水设计规范JTJ018-96[S].北京:人民交通出版社, 1996.