路橋路基路面設(shè)計要點及沉降處理

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摘要：橋頭路基的沉降不僅破壞了道路的結(jié)構(gòu)功能，而且還會影響到車輛的駕駛舒適性，并對交通安全構(gòu)成了嚴(yán)重的隱患。因此，當(dāng)施工隊伍在進(jìn)行公路橋梁的修建時，做好橋梁過渡段的路基設(shè)計和沉降處理非常重要。本文基于公路橋梁過渡段的力學(xué)特性，對路基路面設(shè)計和沉降處理的相關(guān)措施進(jìn)行討論。

關(guān)鍵詞：路橋設(shè)計；過渡段；路基路面；沉降處理

前言

隨著中國經(jīng)濟(jì)建設(shè)的飛速發(fā)展，也間接的帶動了路橋工程的發(fā)展，使其規(guī)模不斷擴(kuò)大。但是，隨著規(guī)模的擴(kuò)大，許多施工中的問題也暴露出來。在設(shè)計時,由于地質(zhì)勘探布孔較少,鉆探深度不足,不能發(fā)現(xiàn)橋頭軟基的存在,或者未能詳細(xì)探明軟基的范圍,軟土的力學(xué)性質(zhì)等指標(biāo),造成橋頭地基處理時的遺漏,或者地基處理的設(shè)計方法不當(dāng),導(dǎo)致軟基處理未能達(dá)到既定的效果和技術(shù)要求。在這種情況下竣工后,隨著車輛數(shù)量的增加,路基的壓實將繼續(xù)增加,并且路基將承受長期的大量的壓力。其中，橋梁路基的沉降不僅會對道路的結(jié)構(gòu)造成破壞，給交通安全構(gòu)成了嚴(yán)重的隱患，而且對于車輛的駕駛舒適性也有著直接的影響。因此，在路橋工程的施工時，做好橋梁過渡段的路基設(shè)計和沉降處理非常重要。

1路橋過渡段的力學(xué)特征

作為道路和橋梁之間的鏈接部分，對過渡段的力學(xué)性能分析能夠明顯改善設(shè)計質(zhì)量，因此設(shè)計師需要正確掌握路橋過渡段的力學(xué)特性，將其做為路基路面結(jié)構(gòu)的設(shè)計指導(dǎo)。并且，道路和橋梁在結(jié)構(gòu)形式上，也存在一定差異。具體而言，道路工程是在巖土上面修建路基和路面，以形成交通平臺。而橋梁是在巖土修建與交通平臺，特別是路橋的過渡段，有著明顯豎向剛度差異的橋梁結(jié)構(gòu)。穩(wěn)定性是道路和橋梁應(yīng)用過程中對于施工質(zhì)量控制的重要因素，因此為了確保橋梁施工的安全性，工程設(shè)計人員一般會在橋梁施工的早期階段，為了降低沉降變性，都會嚴(yán)格規(guī)范其結(jié)構(gòu)剛度以及沉降指標(biāo)。受通過車輛載荷的垂直壓力以及自身壓縮特性的影響，在道路的使用中，會發(fā)生明顯的長期變形現(xiàn)象，從而在道路和橋梁的過渡區(qū)域中形成沉降差。如果道路和橋梁的過渡之間存在沉降差異，則行駛過程中的車輛跳車，振動和晃動不僅會影響行車安全，而且會影響交通效率和道路耐久性。基于此，施工前有必要在設(shè)計時掌握路橋過渡段的力學(xué)性能，實現(xiàn)路基和路面結(jié)構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計。

2過渡段路基路面設(shè)計要點

2.1地基與路基設(shè)計

以前的施工數(shù)據(jù)已表明，混凝土結(jié)構(gòu)的橋臺，其剛度與路基相比較大。因此，在設(shè)計時，如果不能正確處理橋臺和路基之間的剛度差異，則很容易發(fā)生路面問題，如因路面沉降導(dǎo)致橋頭跳車現(xiàn)象的出現(xiàn)。因此，為了減少橋臺與路基之間的剛度差異，有必要在施工過程中采用科學(xué)的方法進(jìn)行設(shè)計與施工，提高道路和橋梁過渡段路基路面的質(zhì)量。因此，可以在施工中使用加強過渡部分的方法。首先，將填充相應(yīng)級配材料50m左右的漸變帶設(shè)置在路堤和橋臺的中間，這為后續(xù)的強度過渡提供了極大的便利。其次，填充引道處的路基，如果在填充過程中發(fā)現(xiàn)路堤是合成加筋，則有必要及時對過渡段路基進(jìn)行填土，以提高路堤地基的承載力，避免因路堤地基承載力的不足,出現(xiàn)沉降現(xiàn)象。在公路橋梁建設(shè)中，特別是在高等級路段的建設(shè)中，過渡段的路基沉降范圍必須嚴(yán)格控制在5cm以內(nèi)，坡度差應(yīng)小于0.4％。否則，將對整個施工造成極其不利的后果。

2.2搭板設(shè)計

根據(jù)過去的施工經(jīng)驗，通常在設(shè)計和使用的有效期內(nèi)，應(yīng)根據(jù)以下三個要求來設(shè)計板坯長度。（1）過度搭板的傾斜角在1/300至1/200的范圍內(nèi)。因為，如果由道路的沉降問題導(dǎo)致道路的結(jié)構(gòu)受到破壞，一旦不及時處理，則垂直坡度會更加嚴(yán)重。（2）必須合理控制板坯的長度，板坯的長度需達(dá)到基座的另一側(cè)，以便能夠被土壤壓實或與背面的間隙重合。（3）如果過渡部分的長度約為100cm，則應(yīng)將棉卷的長度有效控制在100cm至120cm之間。因此，需根據(jù)壓板和彈性地基的實際承載強度仔細(xì)計算長度。在進(jìn)行板坯強度的設(shè)計時，需要考慮填充物和板坯之間的間隙問題，并根據(jù)實際情況進(jìn)行設(shè)計。例如，以楔形軟相位板為例，在設(shè)計中，首先將加固區(qū)域設(shè)置在過渡區(qū)域中，將柔性結(jié)構(gòu)的一部分放置在基臺上，然后連接路基。這樣，可以最大程度地實現(xiàn)路基和橋臺之間的良好過渡，并且可以減少道路沉降的可能性，從而確保路基的質(zhì)量。

2.3過渡段結(jié)構(gòu)設(shè)計

在進(jìn)行過渡段結(jié)構(gòu)的設(shè)計時，由于土工格柵沒有特殊要求，能夠大大提高土壤的承載能力并避免土壤變形，可以顯著提高路基的穩(wěn)定性，因此是很多設(shè)計師的首選。只要施工的工藝規(guī)范，土工格柵便能夠得到充分的利用，與周圍的土壤融為一體。此外，合理設(shè)置的土工格柵會通過與土壤的摩擦，從而有效地減少平臺背面方向的應(yīng)力，提高過渡段的承載力，并顯著減少地基的沉降。另外，科學(xué)合理的水平布局方法可以在減輕行車荷載后顯著減少路基變形。

2.4過渡段橋臺路基的邊坡防護(hù)

對于橋臺路基的邊坡進(jìn)行防護(hù)是防止道路和橋梁工程受到外部環(huán)境影響的重要手段，尤其是在建行過渡段橋臺時。例如，設(shè)計人員必須首先嚴(yán)格規(guī)范邊坡的防水結(jié)構(gòu)，以避免橋臺路基在雨水侵蝕的情況下發(fā)生滑坡，塌陷等情況。目前，錨桿加固，混凝土框架邊坡加固，預(yù)應(yīng)力錨索加固等都是首選的處理方法，設(shè)計人員必須結(jié)合實際施工內(nèi)容，合理的運用這些方法，并對其有效應(yīng)用指標(biāo)進(jìn)行規(guī)范。特別是，生態(tài)指標(biāo)是目前影響道路橋梁建設(shè)的重要因素，在邊坡防護(hù)中，設(shè)計人員應(yīng)注意生態(tài)防護(hù)方法的應(yīng)用，以有效提高路橋過渡段的邊坡防護(hù)質(zhì)量。

3路橋過渡段沉降處理措施

3.1路橋過渡段的變形控制

目前我國相關(guān)路橋建設(shè)的規(guī)定中指出，公路橋梁的連接處在竣工后，允許最大沉降指數(shù)為100mm，道路的局部縱向坡度不能超過0.5％。否則，道路和橋梁的過渡部分很容易發(fā)生變形和橋頭跳車現(xiàn)象。為避免出現(xiàn)這種情況，施工人員必須在施工過程中嚴(yán)格控制施工質(zhì)量，嚴(yán)格遵守相應(yīng)的規(guī)章制度，正確處理橋臺與路基之間的剛度差異，增加路堤的承載能力，以減少發(fā)生沉降的可能性。如果存在局部縱坡現(xiàn)象，則應(yīng)及時調(diào)整過渡板的傾斜角度，以防止縱向坡度加強。只有這樣，路橋過渡段的沉降和縱向坡度指標(biāo)才不會超過標(biāo)準(zhǔn)，對于路橋過渡段的變形才會得到有效控制，提高路橋路基的施工質(zhì)量。

3.2合理設(shè)置緩和過渡段

在每一個地區(qū)進(jìn)行道路和橋梁施工時，都會采取不同的方法進(jìn)行建造。因此，在施工過程中，有必要根據(jù)施工部分的實際情況選擇合適的過渡方式。例如，當(dāng)從相對具有較高剛度的混凝土橋梁向軟路基過渡時，由于兩者的載荷力和剛度有著明顯的差異，因此為了確保該過渡部分的質(zhì)量，可以采用強度過渡段技術(shù)，從而能夠有效地降低了發(fā)生緩慢沉降的可能性。

3.3提升路橋過渡段路基路面承載力

在橋頭處填充引道堤防時，應(yīng)注意的是，由一般土木合成材料組成的加固路堤無法增加地基的承載能力，并不能有效地防止地基沉降現(xiàn)象的發(fā)生。只有在地基本身具有很強的荷載并且路堤在自重負(fù)荷下出現(xiàn)大幅度的沉降時，其才能充分發(fā)揮出土木合成材料的加筋性能。因此，在施工過程中，工作人員應(yīng)根據(jù)施工現(xiàn)場的情況，通過加筋，排水等方法提高地基的承載力，以提高過渡段的質(zhì)量。

4結(jié)語

綜上所述，在工程建設(shè)中，設(shè)計人員必須對公路橋梁過渡段路基路面結(jié)構(gòu)設(shè)計的重要性有深刻的認(rèn)識，才能根據(jù)空氣動力學(xué)的特性進(jìn)行路基路面結(jié)構(gòu)設(shè)計，以確保能夠提高設(shè)計質(zhì)量，在保證路橋過渡段的通過效率的同時，實現(xiàn)路橋工程的進(jìn)一步發(fā)展。

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作者：徐乾元 潘思祎 單位：中國市政工程西南設(shè)計研究總院有限公司