路橋工程中橋頭過渡段防沉降設計的優化

范永

[摘要]隨著我國經濟建設發展速度的加快，越來越多的高等級公路出現在人們的生活中，并且極大的推動了我國交通運輸業的發展。與此同時，茌實際使用過程中發現在其路橋過渡段較易產生沉降情況，如沉降情況嚴重則會極大影響交通出行安全，因此，優化路橋工程中過渡段防沉降設計就顯得尤為重要。鑒于此，本文將首先對導致路橋過渡段不均勻沉降的因素進行分析，以此來提出對路橋過渡段結構設計進行優化的具體方法，以供相關人士借鑒與參考。

[關鍵詞]路橋工程；過渡段；防沉降設計；優化

1、導致路橋過渡段不均勻沉降的因素分析

1.1路基沉陷

路基的主要作用便是承載路面自身重量以及路面上行駛車輛所產生的負載力，一旦出現路基沉陷情況，將會導致路橋過渡段出現不均勻沉降的現象。與此同時，由于組成路基土質情況的不同，所以路基也會分為多種形式。如果組成路基結構的土體結構不同，當對其中作用相同載荷后，其沉陷程度也會不盡相同；反之，如果在相同土體結構的地基中作用大小不一的載荷力，同樣會引起地基出現不同程度的沉陷。

1.2路面沉陷

據調查后發現，由于填土壓實度、配合比等與標準規定不符，路面各層指標控制不達標，極易造成路橋工程過渡段出現沉降問題。此外，存在較多外界因素影響路橋過渡段的填土壓實度、配合比等，例如，壓實機械設備、作業環境、作業人員的施工水平以及填土材料等因素，一旦上述環節有一項存在問題，將會造成壓實度等指標難以符合施工工程要求，并且會引發過渡段出現沉降問題。

1.3設計原因

搭板結構是現階段在我國路橋工程中最為普遍應用的過渡段設計形式，可在一定程度上緩解過渡段所出現的沉降問題，但是斷裂問題是制約該設計形式發展的最大弊端。通常搭板結構出現沉降的主要原因可歸結為以下幾方面：（1）橋頭搭板的設計長度不合理。按照標準要求，搭板長度在大中型橋梁中應為8米，在填土不高于0.5米的通道、涵洞以及小型橋梁中的搭板長度為5米，否則將會造成難以有效的進行順接并且會存在跳車隱患；（2）標準滯后。橋頭搭板的設計在現行公路橋梁設計標準中沒有明確規定，從而造成橋頭搭板的設計缺乏專業性。

2、橋頭過渡段的結構設計

2.1過渡段與地基、路基的設計

目前高等級公路通常瀝青混凝土結構為路面結構的主要設計形式，并且剛度較小，橋臺結構通常為混凝土結構，且具有較大的剛度，因此，設計人員需要合理的對公路與橋臺的過渡段進行設計。軟土地基首先需要進行相應的處理，主要通過架設高強度過渡段的方式來進行處理，此外，同樣的方式也可以在路基上的采用。在路基與橋臺之間設計大約50米左右的強度過渡帶。與此同時，為了橋臺與路基更好的完成強度過渡，可以在過渡帶處填充不同的級配填料。如果施工條件有限，難以鋪設50米的漸變帶，應至少確保其不小于30米。在填筑橋臺引道路堤時，如果使用土工合成材料加筋路堤，對于提升地基的承載能力并不明顯。為確保車輛荷載與路堤填土的共同荷載不會導致過渡段地基出現程度較大的沉降，因此，必須首先加強過渡段地基的承載能力，以便最大限度的發揮出土工合成材料的優勢。通常路基的沉降差在公路橋梁過渡段應確保不大于5厘米，沉降破差不大于0.4%。

2.2橋頭過渡段的結構型式設計

2.2.1選擇合理的結構形式

相關人員在對路橋過渡段路基進行設計施工時，建議使用如圖1所示的土工格柵技術。土體自身的抗剪強度可通過土工格柵進行一定程度的增強，使之可以同時承受土體自身和路面車輛所施加的載荷，并且減輕土體的變形壓力，可以很好的控制路基填土的側向位移，進而增強路基的可靠性與安全性。此外，路基的填土可以與土工格柵產生摩擦力，使垂直作用在橋臺背部的壓力減輕，進而增強公路橋梁過渡段中路基的承載能力，可明顯降低沉降量。為減輕土工格柵在車輛荷載作用力下的形變，通常采用水平方式來完成土工格柵的鋪設作業。

2.2.2合理設計搭板長度與強度

合理設計搭板的強度與長度。通常按照以下原則來完成搭板長度的設計工作：（1）在路面設計年使用限內，路面縱坡、橫坡由于道路沉降而不順暢，因此，要求搭板隨路堤沉降后傾角茌1/200～1/300范圍內變化；（2）搭板長度應確保可以跨域橋臺臺背預留的土方缺口，或者保證跨越橋臺臺背的搭板長度難以被路面車輛所碾壓；（3）對踏板本體結構的受力情況加以分析，并對其長采用彈性地基來對搭板長度進行計算。搭板強度可通過橋臺臺背填堵與搭扳處所出現的脫空情況加以判斷，同時根據枕梁鋪設位置和搭板的階段劃分所產生的影響來對搭板強度進行具體設計。例如采用楔形柔性搭板，可將楔形加固區域設計在路橋過渡段，在橋臺側固定柔性結構層，路基與另一側相連，以此便于柔性路基模量與剛性橋臺的過渡更為可靠，從而達到消除異性沉降的目的。

2.2.3選擇合適的臺背材料

路基與橋頭搭板之間可能存在的施工縫，如果遇到陰雨天氣容易引起滲水，從而讓路基結構層軟化產生沉降，導致橋頭跳車現象的發生。因此在進行施工設計時要選擇合適的臺背填料，在橋臺5到10米的范圍內選擇高強度、容易壓實、透水性好的填筑材料，或者可以采取橋頭打樁或臺后搭板的雙重加固措施進行解決。另外也可以采取設置柔性橋臺的方式來進行處理，如圖2所示。

結語：

綜上所述，公路的行車安全與舒適度會因為橋頭過渡段所出現的沉降問題而受到影響，因此，對其進行優化設計就顯得尤為重要。相關設計人員和工程施工單位應對設計方案與施工工藝不斷進行完善，以此來確保路橋工程過渡段的沉降范圍滿足設計與驗收要求，使路橋工程的使用壽命與安全可靠性得到保障，對于推動我國路橋工程事業的發展具有積極意義。