公路路橋設(shè)計(jì)及早期損壞原因探究

林建興

（福州晟祥工程設(shè)計(jì)咨詢有限公司 福建福州　350000）

公路路橋設(shè)計(jì)及早期損壞原因探究

林建興

（福州晟祥工程設(shè)計(jì)咨詢有限公司 福建福州350000）

進(jìn)入21世紀(jì)以來，在我國(guó)當(dāng)前經(jīng)濟(jì)體系飛速發(fā)展的情況下，公路建設(shè)方面已經(jīng)得到了長(zhǎng)足的進(jìn)步，但就各個(gè)方面的施工實(shí)例分析來看，在路橋設(shè)計(jì)以及施工方面依然還存在著一定的缺陷，這方面的問題導(dǎo)致公路路橋的質(zhì)量可能存在安全隱患。本文主要針對(duì)公路路橋設(shè)計(jì)以及橋梁結(jié)構(gòu)損壞的具體原因進(jìn)行了全面詳細(xì)的分析，以期為我國(guó)公路路橋設(shè)計(jì)的發(fā)展作出貢獻(xiàn)。

路橋設(shè)計(jì)；早期損壞；原因探究

引言

經(jīng)濟(jì)的發(fā)展不可能離開交通設(shè)施條件，為了能夠保證我國(guó)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)性發(fā)展，我國(guó)在近幾年修筑了數(shù)量龐大的公路橋梁，在原有的技術(shù)基礎(chǔ)上，不斷進(jìn)行創(chuàng)新、進(jìn)行改革，現(xiàn)如今的公路橋梁質(zhì)量已經(jīng)有了大幅度的提高。但是隨著交通量的嚴(yán)重膨脹，汽車載重的不斷增加，公路路橋在早期階段還是出現(xiàn)了損壞、破裂等問題。早期損害嚴(yán)重影響了公路路橋的使用性能，如果對(duì)已經(jīng)出現(xiàn)損壞的路橋進(jìn)行大規(guī)模的維護(hù)，會(huì)在一定程度上耗費(fèi)國(guó)家的精力與資金。為此，國(guó)內(nèi)的公路設(shè)計(jì)人員必須要加強(qiáng)對(duì)公路路橋的設(shè)計(jì)與研究，針對(duì)早期損壞問題進(jìn)行系統(tǒng)的調(diào)查與分析，避免再一次出現(xiàn)早期損壞的現(xiàn)象。

1　公路路橋在設(shè)計(jì)方面存在的問題

1.1橋頭引道的軟土地基在設(shè)計(jì)上不合理

橋頭跳車現(xiàn)象在我國(guó)的公路運(yùn)行中普遍存在，主要原因在于：設(shè)計(jì)階段鉆探布孔量不足，鉆探深度過淺，未能及時(shí)、準(zhǔn)確地探明軟基存在的范圍以及深度等，進(jìn)而導(dǎo)致軟土地基的處治不足。除此之外，軟基處治的計(jì)算方法以及相關(guān)的計(jì)算參數(shù)不符合現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，使得軟基處治未能達(dá)到應(yīng)有的效果，無法滿足相應(yīng)的技術(shù)要求。此外修建在軟土地基上的橋臺(tái)，因地基土質(zhì)軟弱，連接橋梁的路堤填土過高使得橋臺(tái)產(chǎn)生過大的沉陷、位移、傾斜嚴(yán)重的發(fā)生下臥軟土層的剪切滑移，使橋臺(tái)連同路堤一起滑動(dòng)倒塌。橋墩基礎(chǔ)若設(shè)置在同樣軟弱地基上池會(huì)因?yàn)榈鼗痪鶆虺两祷虼蠓w沉降而產(chǎn)生變形，填土強(qiáng)度也隨之降低，這一點(diǎn)也是造成路橋路堤出現(xiàn)沉降現(xiàn)象的主要原因。

1.2設(shè)計(jì)搭板存在不合理的現(xiàn)象

路橋過渡段如果出現(xiàn)不均勻的沉降現(xiàn)象，常用的處治方案就是設(shè)置搭板，但種種現(xiàn)象表明即使設(shè)置搭板也無法完全控制不均勻沉降現(xiàn)象的產(chǎn)生，這類現(xiàn)象的根本原因在于設(shè)計(jì)單位在搭板設(shè)計(jì)上存在疏忽，搭板設(shè)計(jì)不甚合理，在大河面或者大溝壑的地方，如果采用了小跨徑搭板，一定會(huì)使橋頭路堤過長(zhǎng)或者過高。一般來講，搭板設(shè)計(jì)的主要原則在于：搭板長(zhǎng)度必須跨越橋臺(tái)的臺(tái)背，跨越無法徹底壓實(shí)的土體部分，或者搭板壓迫跨越在臺(tái)背部位的土方缺口長(zhǎng)度，并且要根據(jù)搭板的實(shí)際受力程度，利用簡(jiǎn)支梁計(jì)算其真實(shí)長(zhǎng)度。

1.3橋面鋪裝層的厚度在設(shè)計(jì)上存在問題

很多施工方在分析橋梁的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，計(jì)算與分析橋面鋪裝層的實(shí)際論述較少，即使在現(xiàn)行的規(guī)范中，也只設(shè)定了厚度推薦值，因此路橋設(shè)計(jì)方在實(shí)際的施工中，常常會(huì)根據(jù)推薦值以及自身經(jīng)驗(yàn)，對(duì)厚度值進(jìn)行確定。近幾年來，我國(guó)的交通量不斷增大，重型車輛的運(yùn)行數(shù)量不斷增加，之前的鋪裝厚度值在現(xiàn)在的應(yīng)用中過于單薄，特別是伸縮縫或者橋面的鋪裝層，會(huì)受到不同程度的荷載沖擊，進(jìn)而產(chǎn)生裂縫等現(xiàn)象。

1.4路面排水在設(shè)計(jì)上不合理

路面排水設(shè)計(jì)出現(xiàn)不合理的現(xiàn)象，主要的原因在于排水設(shè)計(jì)過于簡(jiǎn)單，不符合公路使用的實(shí)際狀態(tài)。此類現(xiàn)象較為普遍，通常的設(shè)計(jì)方案是在標(biāo)準(zhǔn)的斷面圖上標(biāo)記路面或者路肩的實(shí)際橫坡度，并設(shè)計(jì)兩條邊溝，這樣就忽視了結(jié)構(gòu)內(nèi)部的排水設(shè)計(jì)，在雨季時(shí)雨水一定會(huì)通過接縫、裂縫等滲入到路面內(nèi)部，進(jìn)而對(duì)路基基層產(chǎn)生沖刷破壞作用，嚴(yán)重時(shí)會(huì)引發(fā)唧泥、錯(cuò)臺(tái)或者板底脫空等問題的出現(xiàn)。

2　公路路橋的早期損壞類型

常見損壞類型有以下三種：

2.1水損壞

在早期損壞中最常見到的一種損壞就是水損壞。主要的現(xiàn)象在于松散、轍槽、坑洞等；產(chǎn)生水損壞的現(xiàn)象常常發(fā)生在以下三個(gè)方面：①修建砂礫河床上的墩臺(tái)時(shí)，沒有考慮到當(dāng)?shù)氐臍夂颦h(huán)境以及自然環(huán)境在建造的過程之中基礎(chǔ)埋置太淺那么在洪水發(fā)生時(shí)基礎(chǔ)底下的砂礫被沖空，就會(huì)使橋梁基礎(chǔ)被架空甚至損壞、倒塌。②季節(jié)性洪水的沖擊使臺(tái)身產(chǎn)生磨耗特別是輕型空腹橋墩因沖刷嚴(yán)重磨耗會(huì)加劇那么對(duì)于公路橋梁的結(jié)構(gòu)性穩(wěn)定是一個(gè)很大的沖擊與影響。③地震時(shí)的特殊水平力作用加上座機(jī)能降低或基礎(chǔ)地殼作用產(chǎn)生振動(dòng)和位移從而使墩臺(tái)身發(fā)生豎直方向的龜裂、斷裂這也是最直接也是沖擊力最為強(qiáng)大的一個(gè)外力破壞。

2.2裂縫

在公路路橋的運(yùn)行中，裂縫也是早期損壞的主要類型之一，從裂縫中進(jìn)入的水能夠使路基不斷軟化，進(jìn)而導(dǎo)致路面的整體承載能力下降。

2.3泛油

泛油現(xiàn)象主要指的是瀝青從內(nèi)部和下部逐漸向上移動(dòng)，導(dǎo)致公路表面出現(xiàn)過多的瀝青。主要的原因是在公路路橋設(shè)計(jì)中，路面會(huì)采用數(shù)量較多的瀝青，隨著交通荷載作用力的加大，氣溫的逐漸升高，瀝青會(huì)加快向上移動(dòng)的速度，進(jìn)而出現(xiàn)泛油現(xiàn)象。

3　公路路橋的早期損壞出現(xiàn)的原因

早期損壞出現(xiàn)的主要原因在于以下幾個(gè)方面：

3.1規(guī)劃設(shè)計(jì)階段過分依靠現(xiàn)代工程技術(shù)

在設(shè)計(jì)階段，路線在穿越地質(zhì)復(fù)雜的地帶時(shí)，施工人員未能對(duì)可能出現(xiàn)的危害進(jìn)行系統(tǒng)的分析，想僅憑施工技術(shù)對(duì)其進(jìn)行改造。例如：在地震多發(fā)帶以及軟弱地基帶、海濱等區(qū)域，這些都是施工不利地帶，施工方未能及時(shí)采取避讓設(shè)計(jì)，僅依靠先進(jìn)的施工技術(shù)進(jìn)行施工，原有的地質(zhì)情況確實(shí)得到了改善，但是這些地區(qū)的實(shí)際施工條件仍然達(dá)不到相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，消耗了大量的人力與物力。公路路橋在使用一段時(shí)間后，相應(yīng)的弊端就會(huì)出現(xiàn)，早期損壞現(xiàn)象就會(huì)如期而至。

3.2公路路橋的施工質(zhì)量存在問題

眾多工程實(shí)踐證明，公路路橋如果出現(xiàn)早期損壞現(xiàn)象，一定與公路施工質(zhì)量有關(guān)。各個(gè)施工單位為了能夠及時(shí)完成施工，常常沒日沒夜的工作，很多施工單位的施工時(shí)間緊、施工任務(wù)重，在實(shí)際的利益驅(qū)動(dòng)下，很多施工單位在處理時(shí)，會(huì)出現(xiàn)工藝不合理、材料質(zhì)量不合格的問題，最終導(dǎo)致公路使用壽命的急劇下降。

3.3車輛超載嚴(yán)重

超載的車輛對(duì)公路路橋會(huì)產(chǎn)生非常大的破壞性，這也是造成早期損害出現(xiàn)的主要原因之一。大型超載貨車的運(yùn)行一般而言在公路的運(yùn)行之中除了小于7座的小型車輛和客車以外就是貨車了，但是由于其較高的過路費(fèi)，就使得一些運(yùn)營(yíng)商和貨車司機(jī)為了能夠得到更高的經(jīng)濟(jì)利益，就會(huì)增加貨物的運(yùn)輸量從而就超載行駛在公路橋梁之上，然而這些重量對(duì)于公路橋梁的結(jié)構(gòu)而言是一個(gè)很大的沖擊。目前我國(guó)車輛超載的現(xiàn)象非常嚴(yán)重，這些車輛產(chǎn)生的破壞力會(huì)隨軸重增加而成倍數(shù)增長(zhǎng)，進(jìn)而造成早期損壞現(xiàn)象的出現(xiàn)。對(duì)于公路橋梁的毀壞也是一個(gè)很大的影響因素。

3.4人為因素

最重要的一點(diǎn)影響因素就屬人為的因素了，部分公路橋梁的建造過程之中，某些開發(fā)商為了個(gè)人的經(jīng)濟(jì)利益，而忽視社會(huì)以及國(guó)家的利益，使用不合格的瀝青或者混凝土材料，使得公路橋梁的結(jié)構(gòu)不穩(wěn)，在使用不久后就會(huì)出現(xiàn)裂縫等問題。

4　預(yù)防早期損害的主要措施

4.1利用拋丸設(shè)備等對(duì)橋面板進(jìn)行處理

現(xiàn)如今，拋丸設(shè)備的應(yīng)用在很多先進(jìn)的國(guó)家已經(jīng)非常普遍，但是我國(guó)只有部分橋梁在施工時(shí)使用拋丸設(shè)備。目前我國(guó)常用施工方式是：人工鑿毛、機(jī)械鑿毛等，但是這些方法對(duì)環(huán)境會(huì)產(chǎn)生較為嚴(yán)重的污染，而且在原混凝土表面上進(jìn)行施工會(huì)由于強(qiáng)烈震動(dòng)進(jìn)而產(chǎn)生附加性裂紋的風(fēng)險(xiǎn)。經(jīng)過分析證實(shí)，在利用拋丸設(shè)備進(jìn)行拋丸處理之后，會(huì)使混凝土的表面均勻，徹底去除浮漿、起砂的問題，讓混凝土的骨料外露，增加其粗糙度，大大提高橋面鋪裝層本身的粘結(jié)力，保證橋梁整體的施工質(zhì)量。

4.2加大混凝土的鋪設(shè)厚度

在橋梁結(jié)構(gòu)分析理論中，對(duì)瀝青路面進(jìn)行計(jì)算的論述幾乎為零，在現(xiàn)行規(guī)范中也僅確定了厚度推薦值。隨著交通量的不斷增大，具體的設(shè)計(jì)施工與汽車量增多、車速增快不相適應(yīng)。路面會(huì)直接承受車輛荷載給予的壓力，荷載力直接會(huì)導(dǎo)致橋梁的主梁結(jié)構(gòu)發(fā)生變形。由此可見，瀝青路面是受力較為復(fù)雜的一種動(dòng)力系統(tǒng)，主梁以及路面構(gòu)造都會(huì)影響到應(yīng)力分布，因此施工方要在混凝土的路面上增加一定的厚度。而混凝土橋梁種類也很多，常見有：鋼筋混凝土板橋；預(yù)應(yīng)力混凝土T梁橋；預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁橋（見圖1）；鋼筋混凝土簡(jiǎn)支T梁；鋼筋混凝土連續(xù)箱梁橋；剛架拱橋；石砌拱橋；雙曲拱橋（見圖2）等。

圖1　預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁橋

圖2　雙曲拱橋

4.3加強(qiáng)基礎(chǔ)性施工管理

公路路橋的早期損壞問題與基礎(chǔ)性的施工緊密相連，因此施工方必須要加強(qiáng)基礎(chǔ)性工程的施工管理，嚴(yán)把路橋施工的質(zhì)量控制環(huán)節(jié)，保證材料質(zhì)量的完整性，杜絕偷工減料的現(xiàn)象出現(xiàn)。這一點(diǎn)至關(guān)重要，如果在施工時(shí)未采取質(zhì)量保證措施，未能提高施工管理的質(zhì)量，一定會(huì)導(dǎo)致早期損壞問題的再次出。

5　結(jié)語

公路路橋出現(xiàn)早期損壞的因素是多方面的，無論是設(shè)計(jì)還是施工都存在著一定問題。現(xiàn)如今，集中整治公路路橋病害問題是公路管理的關(guān)鍵性任務(wù)之一，提高施工設(shè)計(jì)水平，保證現(xiàn)場(chǎng)施工質(zhì)量，嚴(yán)格把控施工的各個(gè)環(huán)節(jié)，保證公路路橋的整體質(zhì)量，在可控的范圍內(nèi)增加公路路橋的使用壽命，是每一個(gè)公路建設(shè)人員應(yīng)當(dāng)考慮的問題。

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1673-0038（2015）20-0216-02

2015-4-22