基于公路桥梁衔接段病害处理措施的研究
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【摘 要】近年来，随着高速公路的迅速发展，桥梁在公路工程中所占的比例也越来越大，路桥衔接段的施工质量直接影响整条道路的安全舒适与否。“桥头跳车”现象作为路桥衔接段常见病害的表现形式，一直困扰着整个公路建设施工。本文针对路桥衔接段常见的病害，对做好公路桥梁衔接段的施工提出了几点技术要求与处理措施。
【关键词】公路桥梁；衔接段；处理措施
我国的公路建设近年来有了很大的发展，高速公路、桥梁、城市立交桥大量兴建，而公路桥梁衔接部分的设计在桥梁设计中可谓是重中之重，其设计的好坏直接关系到行车的安全舒适与否。一些公路桥台路基沉陷过大缩短了路桥衔接段的路基寿命，改善维修费用和经济损失严重，因此在进行桥梁衔接段施工时，不仅要确保有高质量的材料，同时还要有合理的设计和先进的施工技术指导。
路桥衔接段应满足以下三方面的结构要求：
（1）刚度和强度的要求；
（2）平稳过渡，中间无断接；
（3）竣工后沉降符合设计要求。
1 公路桥梁施工衔接段存在的问题及原因分析
1.1 地基问题
桥背的地基通常是较软弱的，控制好这块地基就是控制好桥头跳车的一个非常重要的措施。我国已采用多种方法来处理软弱地基，例如换土法、减少附加应力法，还有超载预压法等等，而具体的运用方法还可以视实际情况而定，这样才能有效的改善地基的性能从而提高其承载力，使沉降现象得到有效的控制，减少错台现象的发生。
桩基础通常是在修建软土地基上的桥台时采用的，若是软土层较厚时要修筑高路堤，那么软土就可能在回填材料的质量影响下而侧向挤压，从而给基桩带来很大的侧压力。其后果就可能使桥台发生水平方向的位移或者转动，会给桥面和桥台造成一定的损坏，还可能造成支座和伸缩缝的损坏。所以，为了避免这种情况的发生，就要最大程度的减轻回填材料的质量，也可以加强地基土，或者就采用基桩的方式，减弱其侧向流动的强度。
1.2 搭板问题
一般情况下，可以有三种设置搭板的方法：一是所谓的完美式，在长度为L的搭板范围内，因为荷载的缘故会使路面的弯沉情况不断的发生变化，可在实际的施工中运用这种理论上的完美式是有一定困难的。二是在以上方法的基础上进行改进，解决刚柔过渡的问题，也就是根据实际的环境状况做出相应的改变。三是运用预留反向坡度，把搭板和桥台的连接处的标高设置成一致，并把与路面相连接一端设置成高于设计标高的形态，从而形成一个预留的反向坡度，这个坡度的大小并不是绝对的，而是根据路桥的沉降差来决定的。运用这种方法还有一个关键，就是必须要考虑在路线纵断面是平顺的前提下，来确定沉降差和预留的反向坡度的问题。又因为车辆的荷载作用，搭板的自由端很可能发生竖向位移，而从桥台的受力状况来说，水平向的锚固是比较有利的，所以可以将水平锚固运用在搭板和桥台之间进行固定。
2 公路桥梁衔接段施工中的处理措施
在路桥施工的衔接段经常会发生路基和桥涵不均匀沉降的现象，从而出现台阶，而这些台阶在达到一定的数量后就会使车辆在行使中出现非常明显颠簸与跳动。又因荷载原因，这些台阶也经常会出现两边高中间低的形状。这些台阶的产生会使车辆的速度受到限制，而车辆速度降低的程度要视路面情况与台阶高度及车辆类型而定。一般情况下，当车辆在距离桥头台阶150-200米的距离时就应开始减速，当驶过台阶后大约也是这个距离，才能开始加速或恢复正常速度。而当出现较高公路线形和较高桥头引道路堤时，就会发生沉陷与变形危险，路基还会出现下沉现象，很可能导致路面裂缝、积水等。这些病害严重影响了车辆的行驶，使其产生颠簸、振动、跳车等，使车辆产生噪音。要解决这些问题，应从以下几方面来着手。
2.1 巧妙设置桥头搭板
在实际中采用桥头搭板方法来防止“桥头跳车”现象是目前较常见的处理方法。在设计时，为了消除沉降差，避免行车的不适感，一般来说，最有效的桥台搭板的长度应为足以保持其坡度在3‰～6‰以下，且能承受全部的行车荷载的搭板。因此，若假设施工后沉降为10cm，按坡度5‰计，那么桥头搭板的长度应在20m以上，但这对于高速公路中大部分的中小桥来说，是很不实惠的。加上实际施工中搭板的长度相对较短（≤10m），所以，设置桥头搭板对较大差异沉降来说仍旧无能为力。此外，对已建的高速公路进行大量调查资料也显示，桥头搭板对于衔接较小沉降差来说效果明显，但在较多情况下又增加了一些新病害主要有：在路堤桥台衔接处虽无明显跳车，但沉降差从桥台处转移到路基与搭板之间或是在枕梁处发生局部下沉而引起“二次跳车”现象；重交通荷载作用下的搭板可能因脱空而发生折断，这样不仅未能消除跳车现象，而且还可导致路面开裂，雨水下渗使得土基受到破坏；搭板在与桥台的衔接端拱起也会使路面遭到破坏。
2.2 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。
2.3 采用轻质型填料
2.3.1 采用粉煤灰
粉煤灰与一般细粒上相比，其具有自重轻、压缩性小、强度高、透水性能好等优点。在一定工艺条件下，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。
2.3.2 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。
2.4 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衔接，达到消除路面纵坡突变防止桥头跳车的产生。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。
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 结语
综上所述，要减少乃至消除路桥衔接段常发生的病害，必须要根据当地实际情况，对桥头路堤处的地质水文情况进行全面调查，充分考虑路堤填筑高度、公路等级等，并结合公路施工的经济技术指标，采取多种措施，以对路桥衔接段进行处治，这样才能达到公路施工的质量要求，以提高道路行车的安全性与舒适性。