小议路桥过渡段的施工技术
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摘要：随着路桥建设的发展，路桥过渡段的施工也引起人们的重视。本文主要对路桥过渡段的路基路面的施工技术进行详细论述，并说明了过渡段结构设计。
关键词 路桥过渡段 施工技术结构设计
1、路桥过渡段路基路面施工技术
1.1 路桥过渡段路基路面施工常见病害分析
在桥涵、通道等构造物与两端路堤联接的路桥过渡段,路基、桥涵常因不均匀沉降而出现台阶,产生不均匀沉降的原因是:桥台台背路堤压实度欠佳,桥台过渡段结构设计不合理,桥头软土地基处治不充分,桥头路堤边坡防护措施欠妥,当此台阶达到一定数值,会使行车产生明显的颠簸跳动,舒适性和安全性变差。由于车辆荷载的作用,一般的台阶呈现中间低两边略高的形态。桥涵两端台阶的产生和形成,使车辆的行驶速度受到不同程度的影响。车速的降低幅度视公路等级、路面类型、台阶高度、车辆种类和行车速度而异。公路等级越高所设置的结构物也越多, 形成许多高低不一的桥头台阶。因为桥头台阶导致汽车减速行驶,使得车辆不可能在高等级公路的全线以设计速度运行。根据观察和测试,汽车遇到桥头台阶,一般要提前150 m~200 m 减速,驶过台阶以后还需要大约相同的距离加速以恢复正常行驶速度。高速公路线形标准高,桥头引道路堤高,极易产生沉陷和变形,出现桥台与引道错台、桥台路基下沉、路面裂缝、不平,甚至积水等病害。这些病害使快速行驶的车辆颠簸、振动、跳车,产生噪音。
1.2 设置搭板
搭板的设置，在搭板长度范围内，在车辆荷载作用下，路面的弯沉逐渐变化，但这种方法给实际施工带来很大困难。第二种方法是采用预留反向坡度，即搭板与桥台连接处标高一致，而与路面连接端则高于设计标高，形成一个预留的反向坡，坡度大小根据路桥之间的沉降差而定，此法的关键在于考虑路线纵断面平顺的前提下，确定沉降差和预留反向坡度。目前，国内高等级公路在大中桥头处均设置搭板，但搭板一旦破坏，不仅严重影响车辆的正常通行，而且施工难度大、维修费用高。在一些国家在桥头处不设置搭板。如果没有设置搭板，则应对台后填筑作周密设计和认真施工，对填料和压实应有更高要求，或采用专门的结构措施。
1.3 台背回填
桥梁两端路堤沉降由地基、路基、路面三部分压缩变形组成。其中，地基的压缩变形由路基路面的恒载和车辆荷载引起，填料的压缩、固结、次固结引起路基路面结构层因行车作用而被压缩。对于面层，若搭板上和桥面上的面层结构和厚度相同，则不会产生沉降差，因此搭板上和桥面上应采用相同的面层结构和厚度。在台背回填区范围内宜选用摩擦角大、强度高、压实快、透水性好的填料，如岩渣、砾石、砂砾等。同时选用内摩擦角较大的填料也有利于从台背缝隙中渗入的雨水沿盲沟或泄水管顺利排到路基外，从而减缓雨水的危害，而且也有利于改善压实性能，使路基容易达到设计要求的密实度。同时考虑到减轻路堤自重，有效降低地基应力，减少沉降并增大安全系数，可采用轻质材料如粉煤灰等，用粉煤灰填筑桥涵台背，可以大大降低路堤对地基的荷载，有利于减少地基沉降以及路基对桥台的侧压力。近年来，有采用泡沫苯乙烯等工程塑料作为桥头填料，可大大减轻路堤体的重量，能成功的遏止桥涵连接路堤的过度沉陷，其缺点是在汽油或柴油作用下有溶解倾向，并且价格昂贵。台背回填位于台背这个特殊位置，压路机难以碾压到位，且机械振动力太大时，对台墙会造成影响，因此台背回填料的压实质量是影响台背回填沉降及跳车的一个重要因素。高速公路桥台、涵身背后和涵洞顶部的填土压实度标准，从填方基底或涵洞顶部至路基顶面均为95％，填料分层松铺厚度宜小于20cm，当采用小型夯具时，松铺厚度不宜大于15cm。
1.4 地基处理
处理好桥背软弱地基是控制桥头跳车的重要措施。对软基处理目前国内已有换土法、超载预压法、减少附加应力法、排水固结法、深层搅拌法和高压喷射注浆法、振动碎石桩法等处理方法，可以根据实际情况应用，以改善地基性能，提高承载力，减少沉降，缩小桥台与路
堤的沉降差，避免错台。
1.5 台背排水
在路桥过渡段如果排水处理不当，会使水沿桥台路基连接处下渗，降低路面结构层的稳定性，路基和地基的稳定性，加剧错台和跳车。因此应根据台背填料类型、降雨资料及渗水量等选择适宜的排水方式，以疏干台后填料的水分。
1.6 桥头回填施工技术控制
在以往的桥头回填施工中，因换填石灰土多处于素土包围之中，施工场地狭窄只能用小型机具进行处理，而且由于与素土接头处施工不便，往往出现问题，所以在公路施工中，应当把台背处的路基全部挖开，统一填筑石灰土，不再保留周围的素土。这样重型压路机就可以开进台背处进行碾压。虽然素土变更为石灰土提高了一部分造价，但这样既保证了台背回填质量，又减少了人工与小型机具费用，同时有利于缩短工期，平衡全线路基施工。
1.7 桥台混凝土搭板及其顶层施工技术控制
在混凝土搭板施工中，严格按规范规定要求立模，并保证混凝土表面坡度与平整度。因搭板靠近桥头处混凝土顶面距基层顶面距离较小、基层较薄，当压路机通过时，容易被压碎或形成薄饼。为了解决这个问题，规定凡搭板混顶面距基层顶面不足10cm 的，在铺筑下面层时一律将铺好的水泥碎石基层凿除，统一用下面层沥青混凝土填筑、找平，从而保证了整个台背回填的整体强度。
2、路桥过渡段的结构设计
2.1路桥过渡段的变形控制
从路桥过渡段的路基路面工程实施可知,路桥过渡段的变形控制必须解决两个问题:①严格控制过渡段内路基的工后沉降量;②将路桥交界处的错落式沉降变成连续的斜坡式沉降。因此,其变形控制主要是控制路基工后沉降和路桥间差异沉降。
（1）根据交通部《公路软土地基路堤设计与施工技术规范》JTJ017-96规定,路桥连接处最大容许工后沉降为10cm。只有要求根据沉降曲线换算的工后沉降量小于容许工后沉降值,并且要摘要:随着公路建设的不断发展，高等级公路的安全性、舒适性和可靠性成为越来越重要。由此，对路面的平顺程度引起人们的高度重视。尤其是在桥梁引道处，由于桥台与路基的刚度差异性以及路基沉降的原因，极易产生沉降差，导致路面不平顺，出现桥头跳车现象，引起车辆行驶的舒适与安全问题。因此，在路桥之间设置一定长度的过渡段，使路桥之间的刚度逐渐变化，减少路桥间差异沉降，防止或避免桥头跳车现象，这是本文的研究课题。
（2）从高等级公路的路况调查结果可知,当路面局部纵坡达到0.5%时,车辆行驶会产生晃动或摇动现象。因此,通过分析不均匀沉降值对路面结构附加应力的影响,建议路桥过渡段的沉降差值控制标准以5cm为宜,路桥之间形成的沉降坡差以不大于0.4%为标准。
2.2合理设置缓和过渡段
《公路软土地基路堤设计与施工技术规范》JTJ017-96明确指出:对于地下处治方案,应注意段间的缓和过渡,以减少段间的差异沉降。由于不同的结构型式,从桥台刚度大的混凝土结构逐步过渡到柔性的填土路基结构和沥青砼路面结构,其强度不一致。因此,软土地基处治时,各段不同强度之间需设置强度过渡段。同样,地面上的路堤,亦需要设置强度过渡段。世界银行贷款项目要求在刚性桥台和柔性路堤之间要加50m的强度渐变段,使用不同的级配填料,确保路堤强度过渡。如果设置50m渐变段有困难,建议渐变段长度不得小于30m。如果桥头引道不存在软土地基,若路桥过渡段的差异沉降控制标准为5cm,沉降坡差按0.4%控制,则强度渐变段长度应大于13m。
2.3路桥过渡段的地基条件与路基条件
在桥头引道路堤填筑过程中,采用土工合成材料加筋路堤并不能提高地基承载力,也不能有效地阻止地基的沉降。只有当地基具有足够的承载力,在路堤填土自重荷载与车辆荷载的联合作用下不致破坏而产生较大的沉降时,土工合成材料的加筋才会产生明显的效果。因此,高等级公路路桥过渡段的地基条件应是保证路基的工后沉降≤10cm,沉降差小于5cm,沉降坡差≤0.4%的控制标准。根据《公路路基设计规范》JTJ013-95,对于我国高等级公路路桥过渡段的路基条件建议:土基的CBR值≥8%,压实标准为:路面底面以下0～0.8m,路基压实度≥95%;路面底面以下0.8～1.5m,路基压实度≥93%;路面底面1.5m以下,路基压实度≥90%。
2.4路桥过渡段的结构型式
2.4.1桥台台背路堤加铺土工格栅在路桥过渡段路基施工中采用土工格栅技术,当土工格栅与土一起承受车辆荷载和土体自身荷载的同时,具有下述三方面功能:（1）由于土工格栅使土体的抗剪强度得到充分发挥,约束了土体的侧向变形,控制路基填土的侧向位移,增强了路基的整体稳定性,从而增大了路基的变形模量。（2）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,降低了桥台台背局部范围土中的垂直应力,使路基土体承载力得到提高,从而减少沉降。（3）由于水平摊铺的土工格栅具有弹性,在车辆荷载的反复作用下,不会产生或减少变形的累积。由于在路桥过渡段铺设土工格栅具有明显的工程效果,因此在路桥过渡段高填方路堤可采用桥台台背回填加铺土工格栅的结构型式。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》JTJ/T019-98的要求,通过计算确定。
2.4.2合理确定搭板长度和搭板强度设计根据桥头路堤与桥台相对沉降量预计值以及车辆行驶要求的顺适程度,合理地确定搭板长度。一般按照下述原则确定其长度:（1）路面设计使用年限内,由于道路下沉引起路面纵坡变化,要求搭板随路堤沉降后倾角在1/200~1/300范围内变化。（2）搭板的长度能跨越桥台台背难以压实的土体,或跨越按计划在台背预留的土方缺口长度。（3）根据搭板的受力状态,用弹性地基或简支梁计算搭板长度。根据交通部规范要求,桥台与路堤相邻近容许工后沉降为10cm,按上述计算的搭板长度为30～20m。因此,可参考此计算方法,结合工程具体情况,合理确定搭板长度。搭板强度的设计,应根据搭板与台背填土可能脱空的最不利状态处理,同时考虑搭板节段的划分以及枕梁位置对搭板强度的设计影响。