公路路橋過渡段不均勻沉降的原因與控制措施

公路路橋過渡段不均勻沉降的原因與控制措施

        摘要：文章分析了路橋過渡段產生不均勻沉降的主要原因，路橋過渡段的結構設計措施及施工控制進行了探討。 
        關鍵詞：過渡段；不均勻沉降；控制措施

        1  路橋過渡段產生不均勻沉降的原因
        1.1 橋臺臺背路堤壓實度不滿足要求。所有橋梁、通道和明涵等都要求臺背填土處治。然而，臺后填土壓實度由施工用料、施工順序、施工機械、施工經驗、施工作業面等工程管理因素的影響，施工過程涉及各個方面。從公路調查結果可知，臺背填土普遍存在壓實不足的問題，這是造成路橋過渡段不均勻沉降的基本原因之一。
        1.2 橋頭引道軟土地基處治問題。軟基路段由于地基沉降引起的橋頭跳車現象仍然存在。分析其原因，主要是施工圖設計時，地質鉆探布孔過少，鉆探深度不夠，未能及時發現軟基存在，或者未能準確探明軟基范圍和深度，軟土的物理力學性質等等，導致橋頭路堤軟土地基處治遺漏，或采取的處治方法不恰當。在橋頭引道，由于存在軟土地基，橋臺臺背路堤施工時填土壓實不足，雨水侵蝕造成路堤填土流失和強度降低，這是造成路橋過渡段路堤沉降的主要原因。然而，橋臺基礎設計是按規范容許沉降值實施控制設計，一般情況下實際發生的沉降值較設計時小。因此，路橋過渡段的結構設計主要在于如何做好軟基路堤沉降防治等路橋順接構造物的設計。
        1.3 橋頭引道過渡段結構設計問題。橋頭引道過渡段多采用搭板結構。然而，設置搭板以后的橋頭跳車現象仍然嚴重，橋頭搭板斷板現象較為普遍。分析其設計原因，有下述情況：①根據橋梁的長度，橋頭設置搭板長度劃分為：a.大中橋，搭板長度為8m；b.小橋、填土高度小于0.5m的通道以及涵洞，搭板長度為5m。然而，橋頭引道路堤處于高填方路段，軟基路段橋涵結構與橋頭路堤相對沉降量大，由于搭板長度不夠而起不到順接作用，行駛車輛通過時必然出現橋頭跳車現象。②搭板設計根據支承在彈性地基上的板計算，未考慮臺背路堤沉降，雨水沖刷帶走臺背填土等原因造成搭板與臺背路堤脫空的不利受力狀態。結果形成搭板設計強度不足，產生斷板，引起橋頭線形突變，誘發車輛跳車現象。③橋頭搭板處理目前尚沒有定型的設計計算方法，公路橋涵設計規范也沒有明確規定。④工程實踐中，橋頭搭板一般不作專項設計。但是，從工程實踐可知，合理地處治軟土地基，實施臺后填土壓實是消除路堤填筑土體沉降的條件，而可靠的搭板設計是解決橋頭跳車的重要保證。
        1.4 橋頭引道路堤邊坡防護的問題。從公路橋頭引道路堤設計和施工可知，臺背路堤填土通常采用砂類、滲水性土作為填料，不考慮防水和排水設施;通常，對橋臺處于長期浸水路段，采用漿砌片石護坡。而其它橋臺路段，只在錐坡范圍設置漿砌片石護坡，臺背設置方格網草護坡或草皮護坡。然而，從公路續建、水毀和收尾工程勘查過程中發現，許多橋頭路堤沉降比較嚴重的地方，往往伴隨錐坡和護坡水毀。橋頭引道路堤邊坡防護措施以及臺背防水和排水設施的不適當，促使臺背填土流失，路基強度降低。在行駛車輛長期反復作用下，橋頭引道過渡段填土塑性變形，誘發橋頭路堤不均勻沉降，出現橋頭跳車現象。 
        2  路橋過渡段的結構設計措施
        2.1 路橋過渡段的變形控制。①根據交通部《公路軟土地基路堤設計與施工技術規范》JTJ017-96規定，路橋連接處最大容許工后沉降為10cm。②從高等級公路的路況調查結果可知，當路面局部縱坡達到0.5%時，車輛行駛會產生晃動或搖動現象。

        2.2 合理設置緩和過渡段。由于不同的結構型式，從橋臺剛度大的混凝土結構逐步過渡到柔性的填土路基結構和瀝青砼路面結構，其強度不一致。因此，軟土地基處治時，各段不同強度之間需設置強度過渡段。
        2.3 路橋過渡段的地基條件與路基條件在橋頭引道路堤填筑過程中，采用土工合成材料加筋路堤并不能提高地基承載力，也不能有效地阻止地基的沉降。只有當地基具有足夠的承載力，在路堤填土自重荷載與車輛荷載的聯合作用下不致破壞而產生較大的沉降時，土工合成材料的加筋才會產生明顯的效果。
        2.4 路橋過渡段的結構型式。①橋臺臺背路堤加鋪土工格柵在路橋過渡段路基施工中采用土工格柵技術，當土工格柵與土一起承受車輛荷載和土體自身荷載的同時，具有下述三方面功能：a.由于土工格柵使土體的抗剪強度得到充分發揮，約束了土體的側向變形，控制路基填土的側向位移，增強了路基的整體穩定性，從而增大了路基的變形模量。b.由于土工格柵與路基填土的摩擦作用，使上部荷載在路基中重新分配，降低了橋臺臺背局部范圍土中的垂直應力，使路基土體承載力得到提高，從而減少沉降。c.由于水平攤鋪的土工格柵具有彈性，在車輛荷載的反復作用下，不會產生或減少變形的累積。由于在路橋過渡段鋪設土工格柵具有明顯的工程效果，因此在路橋過渡段高填方路堤可采用橋臺臺背回填加鋪土工格柵的結構型式。②合理確定搭板長度和搭板強度設計根據橋頭路堤與橋臺相對沉降量預計值以及車輛行駛要求的順適程度，合理地確定搭板長度。搭板的設計未有統一模式，一般按照下述原則確定其長度：a.路面設計使用年限內，由于道路下沉引起路面縱坡變化，要求搭板隨路堤沉降后傾角在1/200~1/300范圍內變化。b.搭板的長度能跨越橋臺臺背難以壓實的土體，或跨越按計劃在臺背預留的土方缺口長度。c.根據搭板的受力狀態，用彈性地基或簡支梁計算搭板長度。根據交通部規范要求，橋臺與路堤相鄰近容許工后沉降為10cm，按上述計算的搭板長度為30～20m。
        3  路橋過渡段的施工控制 
        3.1 對路基過渡段進行大面積施工時，應嚴格按照試驗段取得的施工工藝參數進行施工，熟練的掌握一些施工技巧和施工規范�？刂坪霉に嚵鞒獭⑺射伜穸�、表面平整度、施工含水量、壓實遍數、配套機械、填筑速度、檢測方法等。
        3.2 施工中要嚴格的按照施工順序進行合理的配料，進行合適的壓實工藝。
        3.3 為了控制攤鋪厚度，采用方格網控制填料量。施工過程中要消除粗細集料離析“窩”或“帶”現象。當出現這種現象時，采用人工或機械進行現場摻拌，確保填筑質量，控制填筑標準。嚴禁出現彈簧、松散、起皮等現象發生。
        3.4 壓路機碾壓不到位時采用人工沖擊夯夯實，對于質量可疑地段，應視情況增加檢驗的點數，采取適當的措施，控制好邊角壓實質量。
        3.5 施工過程中，要配備足夠的人員來加強驗檢測過程控制，從而來縮短檢測時間。在檢測過程中，嚴格按照設計和規范要求進行各項指標檢測，有條不紊的進行。

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