公路橋頭沉降控制技術(shù)研究與分析

王淑君+++盧明亮

摘 要：近些年來，我國經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，高速公路作為我國經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的主要交通結(jié)構(gòu)形式在近些年來大量建設(shè)。隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，經(jīng)濟(jì)形勢對于公路系統(tǒng)的需求量越來越大，對于高速公路建設(shè)速度的要求也越來越高。但是由于建設(shè)周期縮短，沉降時(shí)間不足的原因，大量橋頭跳車現(xiàn)象出現(xiàn)，極大地影響了高速公路使用的舒適性以及安全性。根據(jù)常年工作經(jīng)驗(yàn)以及針對橋頭跳車以及橋頭沉降的理論研究我們得到了以下幾點(diǎn)研究結(jié)論：（1）通過對橋頭跳車現(xiàn)象的理論分析，結(jié)合公路橋頭沉降現(xiàn)象的理論研究，總結(jié)了橋頭跳車出現(xiàn)的主要原因以及理論依據(jù)；（2）結(jié)合不同情況下的橋頭跳車結(jié)合相應(yīng)的形成機(jī)理，提出符合高速公路快速施工情況下的控制橋頭沉降的具體施工技術(shù)；（3）運(yùn)用有限元分析技術(shù)，對采用相應(yīng)技術(shù)處理的公路跳車部位進(jìn)行有限元模擬，分析其應(yīng)力應(yīng)變變化。通過分析結(jié)果利用線性回歸方法測算最終變形系數(shù)以驗(yàn)證處理技術(shù)是否有效。

關(guān)鍵詞：公路施工；橋頭跳車；沉降；有限元；理論分析；線性回歸；施工技術(shù)

1 概述

公路橋頭由于基礎(chǔ)沉降不同步，會大量出現(xiàn)橋頭跳車的現(xiàn)象[1]。橋頭跳車嚴(yán)重時(shí)會直接導(dǎo)致橋頭與公路路面之間的沉降縫以及伸縮縫出現(xiàn)破壞，從而直接導(dǎo)致交通舒適度下降，甚至?xí)苯訉?dǎo)致交通事故的出現(xiàn)[2]。特別是由于近些年來我國公路建設(shè)快速化，更加導(dǎo)致了公路橋頭跳車現(xiàn)象大量出現(xiàn)[3]。關(guān)于橋頭沉降的控制技術(shù)也逐漸成為我國公路建設(shè)過程中重要的研究方向之一。針對公路橋頭跳車現(xiàn)象，控制的主要著力點(diǎn)在于判斷沉降類型以及控制指標(biāo)的確定[4]。確定相應(yīng)的沉降類型以及控制指標(biāo)后采用對應(yīng)的施工技術(shù)手段予以控制[5]。

2 橋頭沉降現(xiàn)象的主要類型以及評價(jià)指標(biāo)研究與分析

橋頭跳車現(xiàn)象的主要原因是由于基礎(chǔ)不均勻沉降所造成的，但是由于沉降方式以及沉降原因不同對于橋頭沉降產(chǎn)生的影響也不相同。針對不同的沉降方式，應(yīng)當(dāng)結(jié)合相應(yīng)的沉降模式以及沉降機(jī)理進(jìn)行相應(yīng)的處理。所以需要根據(jù)具體施工經(jīng)驗(yàn)以及相應(yīng)的理論研究來判斷公路橋頭沉降的主要類型以及相應(yīng)的判定指標(biāo)。

2.1 橋頭沉降主要類型與處理技術(shù)指標(biāo)研究與分析

由于橋頭沉降的主要類型直接決定了橋頭跳車病害的表現(xiàn)形式以及病害控制的側(cè)重點(diǎn)。所以根據(jù)多年施工經(jīng)驗(yàn)以及對于公路橋頭不均勻沉降的研究可以將公路橋頭沉降分為以下幾個(gè)重要類型：

（1）結(jié)構(gòu)性沉降：由于橋頭公路引道與橋梁橋臺在結(jié)構(gòu)方面存在著較大的結(jié)構(gòu)差異，會直接導(dǎo)致在結(jié)合處出現(xiàn)相應(yīng)的沉降突變現(xiàn)象。結(jié)構(gòu)性沉降會直接導(dǎo)致橋頭出現(xiàn)錯(cuò)臺現(xiàn)象并直接導(dǎo)致縱坡出現(xiàn)線性突變。結(jié)構(gòu)性沉降一般出現(xiàn)在未設(shè)置搭板的橋頭部位。

（2）應(yīng)力性沉降：由于在具體施工中橋臺與引道在基礎(chǔ)處理方面會出現(xiàn)一定的差異。所以在長期使用后會直接導(dǎo)致公路橋頭部位出現(xiàn)大量的不均勻沉降的現(xiàn)象。這種類型的沉降會直接導(dǎo)致橋頭出現(xiàn)馬鞍形的不均勻起伏。

2.2 短工期條件下公路橋頭跳車主要處理技術(shù)指標(biāo)確定及研究

針對不同情況下的公路橋頭跳車現(xiàn)象，結(jié)合其具體的沉降模式對于相應(yīng)的沉降控制指標(biāo)進(jìn)行確定是進(jìn)行短工期條件下公路橋頭沉降控制的主要前提。根據(jù)對實(shí)際施工中的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)以及理論研究后得到的結(jié)論相結(jié)合可以得到不同的沉降類型有以下幾點(diǎn)處理控制指標(biāo)：

（1）沉降差：根據(jù)上文中對于短工期條件下的橋頭沉降類型的研究，結(jié)合具體沉降機(jī)理我們確定根據(jù)采用橋頭容許沉降差可以有效地評判結(jié)構(gòu)性沉降的控制效果。由于結(jié)構(gòu)性沉降主要的沉降部位為橋頭引道與橋臺之間沒有設(shè)置搭板而發(fā)生沉降，所以根據(jù)橋頭引道的具體沉降差可以直接有效地判斷沉降控制效果。

（2）坡度差：由于在應(yīng)力性沉降中，主要沉降是由于橋頭區(qū)域內(nèi)基礎(chǔ)不均勻沉降引起的，所以無法以某一部位的沉降差予以判斷控制。由于馬鞍形沉降主要的表現(xiàn)形式為引道與臺后沉降坡度出現(xiàn)較大差異，所以可以采用坡度差作為主要控制指標(biāo)來判斷橋頭沉降控制的主要指標(biāo)。

3 短工期條件下公路橋頭沉降控制措施研究與分析

通過對現(xiàn)有條件下公路橋頭沉降類型的研究與具體控制指標(biāo)的研究，針對不同的沉降類型要采用不同的沉降控制技術(shù)進(jìn)行施工。在進(jìn)行具體施工過程中，應(yīng)該對短工期條件下橋頭沉降的處理方法方式進(jìn)行一定的決策分析，根據(jù)分析結(jié)果再具體進(jìn)行施工控制。

3.1 短工期條件下公路橋頭跳車沉降控制決策研究與分析

橋頭沉降控制在消除橋頭跳車的前提下要對施工過程中的各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)以及技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行相應(yīng)的控制。對于短工期條件下公路橋頭跳車沉降處理的決策研究與分析是進(jìn)行相應(yīng)技術(shù)處理的關(guān)鍵。根據(jù)實(shí)際施工經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，關(guān)于短工期條件下橋頭沉降控制有以下幾點(diǎn)結(jié)論：

（1）有效性原則：針對采用的技術(shù)有效性決定了決策的成敗。橋頭沉降控制的前提是保證在今后的使用過程中保證橋頭跳車沉降滿足公路使用要求，保證舒適性以及安全性。

（2）費(fèi)用低廉，進(jìn)度快捷原則：由于橋頭跳車沉降不均勻的現(xiàn)象主要決定于基礎(chǔ)的不均勻沉降。所以在短工期工作條件下，保證進(jìn)度滿足工期要求是控制技術(shù)實(shí)施的前提。同樣作為一定的施工過程，在進(jìn)行沉降處理要保證成本目標(biāo)，在保證控制效果的前提下，保證成本目標(biāo)。

3.2 短工期條件下公路橋頭跳車沉降控制技術(shù)研究

在長期的施工過程中，不均勻沉降作為影響行車舒適性以及行車安全性的主要因素，在短工期條件下保證沉降效果是決定橋頭跳車沉降控制處理的關(guān)鍵。通過對橋頭跳車機(jī)理研究以及對長期工作經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)我們可以得到以下幾種具體施工方法：

（1）堆載預(yù)壓與真空降水聯(lián)合施工技術(shù)：通過在施工過程中采用真空降水以及堆載預(yù)壓兩種施工方法相結(jié)合的施工方法可以有效地彌補(bǔ)橋頭跳車不均勻沉降的現(xiàn)象。主要施工方法是先采用真空降水的方法加速基礎(chǔ)沉降固結(jié)，使原狀土與橋臺后填土保證同樣的沉降起點(diǎn)。然后再橋臺兩側(cè)采用相同重量進(jìn)行堆載預(yù)壓，保證沉降速度以及沉降效果。

（2）復(fù)合地基施工技術(shù)：由于臺前臺后基礎(chǔ)沉降不均勻的主要原因在于地質(zhì)條件以及結(jié)構(gòu)差異產(chǎn)生的，可以采用復(fù)合地基技術(shù)在基礎(chǔ)下設(shè)置相應(yīng)的深層攪拌樁，將上部荷載完全施加給基礎(chǔ)下層的深層攪拌樁，從而減小基礎(chǔ)原狀土由于荷載產(chǎn)生沉降，從而避免了不均勻沉降。

（3）高強(qiáng)材料填筑方法：由于從整體應(yīng)力應(yīng)變研究來看，橋臺基礎(chǔ)沉降主要是由于路基之間相應(yīng)的剪切強(qiáng)度過小，自重過大導(dǎo)致的。在施工中可以在臺前臺后區(qū)域采用EPS材料拌入填筑材料，增強(qiáng)基礎(chǔ)之間的抗剪強(qiáng)度并減小相應(yīng)自重。通過加強(qiáng)整體強(qiáng)度并減小不均勻荷載的方法以減少不均勻沉降，保證橋頭跳車的曲線連續(xù)性，保證行車舒適性以及安全性。

4 結(jié)束語

通過對短工期條件下公路橋頭沉降技術(shù)的研究得到了相應(yīng)的沉降控制技術(shù)，實(shí)際施工中可以通過相應(yīng)的技術(shù)快速沉降，保證工后沉降小于10cm。極大地保證了橋頭跳車的沉降效率。

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