基于公路橋梁銜接段病害處理措施的研究

王強(qiáng)勁 涂秦川

（1.鄂州職業(yè)大學(xué) 建筑工程學(xué)院,湖北 鄂州 436000；2.湖北工業(yè)大學(xué) 土木工程與建筑學(xué)院，湖北 武漢 430068）

我國(guó)的公路建設(shè)近年來有了很大的發(fā)展，高速公路、橋梁、城市立交橋大量興建，而公路橋梁銜接部分的設(shè)計(jì)在橋梁設(shè)計(jì)中可謂是重中之重，其設(shè)計(jì)的好壞直接關(guān)系到行車的安全舒適與否。一些公路橋臺(tái)路基沉陷過大縮短了路橋銜接段的路基壽命，改善維修費(fèi)用和經(jīng)濟(jì)損失嚴(yán)重，因此在進(jìn)行橋梁銜接段施工時(shí)，不僅要確保有高質(zhì)量的材料，同時(shí)還要有合理的設(shè)計(jì)和先進(jìn)的施工技術(shù)指導(dǎo)。

路橋銜接段應(yīng)滿足以下三方面的結(jié)構(gòu)要求：

（1）剛度和強(qiáng)度的要求；

（2）平穩(wěn)過渡，中間無斷接；

（3）竣工后沉降符合設(shè)計(jì)要求。

1 公路橋梁施工銜接段存在的問題及原因分析

1.1 地基問題

橋背的地基通常是較軟弱的，控制好這塊地基就是控制好橋頭跳車的一個(gè)非常重要的措施。我國(guó)已采用多種方法來處理軟弱地基，例如換土法、減少附加應(yīng)力法，還有超載預(yù)壓法等等，而具體的運(yùn)用方法還可以視實(shí)際情況而定，這樣才能有效的改善地基的性能從而提高其承載力，使沉降現(xiàn)象得到有效的控制，減少錯(cuò)臺(tái)現(xiàn)象的發(fā)生。

樁基礎(chǔ)通常是在修建軟土地基上的橋臺(tái)時(shí)采用的，若是軟土層較厚時(shí)要修筑高路堤，那么軟土就可能在回填材料的質(zhì)量影響下而側(cè)向擠壓，從而給基樁帶來很大的側(cè)壓力。其后果就可能使橋臺(tái)發(fā)生水平方向的位移或者轉(zhuǎn)動(dòng)，會(huì)給橋面和橋臺(tái)造成一定的損壞，還可能造成支座和伸縮縫的損壞。所以，為了避免這種情況的發(fā)生，就要最大程度的減輕回填材料的質(zhì)量，也可以加強(qiáng)地基土，或者就采用基樁的方式，減弱其側(cè)向流動(dòng)的強(qiáng)度。

1.2 搭板問題

一般情況下，可以有三種設(shè)置搭板的方法：一是所謂的完美式，在長(zhǎng)度為L(zhǎng)的搭板范圍內(nèi)，因?yàn)楹奢d的緣故會(huì)使路面的彎沉情況不斷的發(fā)生變化，可在實(shí)際的施工中運(yùn)用這種理論上的完美式是有一定困難的。二是在以上方法的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，解決剛?cè)徇^渡的問題，也就是根據(jù)實(shí)際的環(huán)境狀況做出相應(yīng)的改變。三是運(yùn)用預(yù)留反向坡度，把搭板和橋臺(tái)的連接處的標(biāo)高設(shè)置成一致，并把與路面相連接一端設(shè)置成高于設(shè)計(jì)標(biāo)高的形態(tài)，從而形成一個(gè)預(yù)留的反向坡度，這個(gè)坡度的大小并不是絕對(duì)的，而是根據(jù)路橋的沉降差來決定的。運(yùn)用這種方法還有一個(gè)關(guān)鍵，就是必須要考慮在路線縱斷面是平順的前提下，來確定沉降差和預(yù)留的反向坡度的問題。又因?yàn)檐囕v的荷載作用，搭板的自由端很可能發(fā)生豎向位移，而從橋臺(tái)的受力狀況來說，水平向的錨固是比較有利的，所以可以將水平錨固運(yùn)用在搭板和橋臺(tái)之間進(jìn)行固定。

2 公路橋梁銜接段施工中的處理措施

在路橋施工的銜接段經(jīng)常會(huì)發(fā)生路基和橋涵不均勻沉降的現(xiàn)象，從而出現(xiàn)臺(tái)階，而這些臺(tái)階在達(dá)到一定的數(shù)量后就會(huì)使車輛在行使中出現(xiàn)非常明顯顛簸與跳動(dòng)。又因荷載原因，這些臺(tái)階也經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)兩邊高中間低的形狀。這些臺(tái)階的產(chǎn)生會(huì)使車輛的速度受到限制，而車輛速度降低的程度要視路面情況與臺(tái)階高度及車輛類型而定。一般情況下，當(dāng)車輛在距離橋頭臺(tái)階150-200米的距離時(shí)就應(yīng)開始減速，當(dāng)駛過臺(tái)階后大約也是這個(gè)距離，才能開始加速或恢復(fù)正常速度。而當(dāng)出現(xiàn)較高公路線形和較高橋頭引道路堤時(shí)，就會(huì)發(fā)生沉陷與變形危險(xiǎn)，路基還會(huì)出現(xiàn)下沉現(xiàn)象，很可能導(dǎo)致路面裂縫、積水等。這些病害嚴(yán)重影響了車輛的行駛，使其產(chǎn)生顛簸、振動(dòng)、跳車等，使車輛產(chǎn)生噪音。要解決這些問題，應(yīng)從以下幾方面來著手。

2.1 巧妙設(shè)置橋頭搭板

在實(shí)際中采用橋頭搭板方法來防止“橋頭跳車”現(xiàn)象是目前較常見的處理方法。在設(shè)計(jì)時(shí)，為了消除沉降差，避免行車的不適感，一般來說，最有效的橋臺(tái)搭板的長(zhǎng)度應(yīng)為足以保持其坡度在3‰～6‰以下，且能承受全部的行車荷載的搭板。因此，若假設(shè)施工后沉降為10cm，按坡度5‰計(jì)，那么橋頭搭板的長(zhǎng)度應(yīng)在20m以上，但這對(duì)于高速公路中大部分的中小橋來說，是很不實(shí)惠的。加上實(shí)際施工中搭板的長(zhǎng)度相對(duì)較短（≤10m），所以，設(shè)置橋頭搭板對(duì)較大差異沉降來說仍舊無能為力。此外，對(duì)已建的高速公路進(jìn)行大量調(diào)查資料也顯示，橋頭搭板對(duì)于銜接較小沉降差來說效果明顯，但在較多情況下又增加了一些新病害主要有：在路堤橋臺(tái)銜接處雖無明顯跳車，但沉降差從橋臺(tái)處轉(zhuǎn)移到路基與搭板之間或是在枕梁處發(fā)生局部下沉而引起“二次跳車”現(xiàn)象；重交通荷載作用下的搭板可能因脫空而發(fā)生折斷，這樣不僅未能消除跳車現(xiàn)象，而且還可導(dǎo)致路面開裂，雨水下滲使得土基受到破壞；搭板在與橋臺(tái)的銜接端拱起也會(huì)使路面遭到破壞。

2.2 軟弱地基處理

橋頭軟弱地基在路堤填上荷載作用下產(chǎn)生的較大工后沉降是導(dǎo)致橋臺(tái)與路堤沉降差的主要因素。通過多年的工程實(shí)踐和總結(jié)，現(xiàn)在高速公路的軟墓處理中常用的有兩類：一是排水固結(jié)法，二是復(fù)合地基法。排水固結(jié)法包括袋裝砂井、塑料排水板、超載預(yù)壓，真空堆載預(yù)壓等，復(fù)合地基法包括水泥攪拌樁、粉噴樁、鋼渣樁等，兩類方法各其適應(yīng)性和特點(diǎn)，排水固結(jié)法工程造價(jià)較低，但預(yù)壓工期較長(zhǎng)，工后沉降較大，而攪拌樁復(fù)合地基可以大大減小地基總沉降量，并能使之在較短時(shí)間內(nèi)趨于穩(wěn)定，但其工程造價(jià)較高，且施工質(zhì)量不能完全保證。實(shí)踐證明，軟土地基沉降引起的橋頭跳車在大多數(shù)高速公路上并沒有很好地得到解決。究其原因，一是由于工程造價(jià)和施工工藝的原因，橋頭地基處治，沒有打穿軟土層，從而導(dǎo)致軟弱下臥層產(chǎn)生較大的工后沉降；二是軟土地基路基堆載時(shí)間不充分。

2.3 采用輕質(zhì)型填料

2.3.1 采用粉煤灰

粉煤灰與一般細(xì)粒上相比，其具有自重輕、壓縮性小、強(qiáng)度高、透水性能好等優(yōu)點(diǎn)。在一定工藝條件下，可形成具有一定強(qiáng)度的整體性材料。用其填筑路堤，可有效減小橋頭路堤的總沉降。

2.3.2 采用泡沫聚苯乙烯EPS材料

EPS用于填筑路堤可顯著減小地基的附加應(yīng)力，從而減小地基的沉降量，且其具有足夠的承載力，能滿足上部路面結(jié)構(gòu)層和行車荷載作用的強(qiáng)度要求，并且符合剛度要求。

2.4 設(shè)置柔性橋臺(tái)

從作用機(jī)理看，柔性橋臺(tái)基本等同于加筋土擋墻。采用柔性橋臺(tái)結(jié)構(gòu)來降低橋臺(tái)的剛度，縮小橋臺(tái)和路堤的剛度差，使其銜接處的行車荷載壓縮變形和填土固結(jié)沉降均勻銜接，達(dá)到消除路面縱坡突變防止橋頭跳車的產(chǎn)生。但柔性橋臺(tái)一般適用于個(gè)別簡(jiǎn)單橋梁結(jié)構(gòu)形式，而且施工難度大。對(duì)路面進(jìn)行拋高處理等來減小橋頭的縱坡突變?cè)诖蠖鄶?shù)高等級(jí)公路中只能是作為其它處理方法的輔助措施。

但土工格網(wǎng)作為一種平面結(jié)構(gòu)，其對(duì)路基剛度的提高有限，但對(duì)填料的要求卻比較高，更重要的是由于土工網(wǎng)的錨固作用只能阻止橋頭較短距離內(nèi)路堤填土的沉降，而對(duì)橋頭路堤其它區(qū)域只能減小部分的路基壓縮變形，不能消化由于地基沉降所產(chǎn)生的變形量，而地基沉降在大多數(shù)橋頭跳車中起著主要作用。因此，土工網(wǎng)對(duì)于減小由于橋頭壓實(shí)度偏低造成的附加變形較為有效，其適用于地基條件較好情況下的橋頭跳車處理。目前，設(shè)計(jì)部門較多采用的是將搭板與土工格柵加筋結(jié)合的方式處治橋頭跳車。

3 結(jié)語

綜上所述，要減少乃至消除路橋銜接段常發(fā)生的病害，必須要根據(jù)當(dāng)?shù)貙?shí)際情況，對(duì)橋頭路堤處的地質(zhì)水文情況進(jìn)行全面調(diào)查，充分考慮路堤填筑高度、公路等級(jí)等，并結(jié)合公路施工的經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)，采取多種措施，以對(duì)路橋銜接段進(jìn)行處治，這樣才能達(dá)到公路施工的質(zhì)量要求，以提高道路行車的安全性與舒適性。