道路與橋梁連接處設計研究

韓越 王華偉

【摘要】道路橋梁工程建設質量直接受到連接處設計影響，這種影響在行車安全等方面有著直觀體現，相關理論研究和實踐探索向來受到業界重視。基于此，本文簡單分析道路與橋梁連接處設計要點，并結合實例深入探討道路與橋梁連接處的具體設計，以供業內人士參考。

【關鍵詞】道路;橋梁;連接處【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.

橋頭“跳車”問題較為常見，該問題多源于道路與橋梁連接處設計不當。雖然近年來我國交通建設領域進步迅速，但路基沉降、鋼筋銹蝕、路面裂縫、橋頭引道設計不當等問題在道路與橋梁連接處設計中仍較為常見，為盡可能提升設計水平，正是本文圍繞該課題開展具體研究的原因所在。

1、設計要點

1.1加固設計

結合各地道路橋梁工程建設經驗進行分析可以發現，道路與橋梁連接處設計需要做好對路基軟弱段的處理，同時關注橋梁加固情況和填料質量控制。道路與橋梁連接處存在的軟弱路基處理可選擇加固土樁或豎向排水體，路床和上路堤部分需要通過填料進行分層填筑壓實處理，這一過程需優選水穩定性好、強度高的優質填料，結合規范要求控制壓實度。對于長期運行的橋梁來說，道路與橋梁連接處很容易受到負面影響，此時可選用體外預應力加固法，通過監控橋梁承載力，在不對交通通行造成影響的前提下進行橋梁加固，保證橋梁受力可靠，輔以折線型體外索，橋體的抗剪和抗彎強度可同時大幅提升，這種對橋梁承載力的維護不僅操作簡單，同時能夠對道路與橋梁連接處的穩定提供支持[1]。

1.2地基處理設計

道路與橋梁連接處設計還需要關注地基處理，結合實際調研可以發現，橋臺與路堤沉降差異很多時候源于軟弱地基沉降，道路橋梁安全運行也會因此受到嚴重負面影響。在道路橋梁路基處理中，可使用復合地基法、排水固結法進行軟土地基處理，粉噴樁、水泥攪拌樁、鋼渣樁等屬于典型的復合地基，塑料排水板、超載預壓、真空堆載等則屬于排水固接范疇。圍繞兩類軟土地基處理方法進行分析可以發現，二者的特點和適應性不同，排水固結法存在較長的預壓工期和較低的施工成本，但使用后仍存在較大沉降。復合地基法能夠實現軟土地基總沉降量在短時間內的大幅度降低，同時能夠保證地基快速穩定，但具體施工存在較高成本。在道路與橋梁連接處的地基處理設計中，需結合工期、造價、規范等因素，如基于超載預壓的軟土地基處理需設法獲取更長的實際固結沉降[2]。

1.3搭板法應用

搭板法在道路與橋梁連接處的應用較為廣泛，如存在設置不合理的搭板，道路與橋梁連接處很容易威脅行車安全。為保證搭板法得到科學應用，具體設計需要充分結合實際情況，對橋梁與橋梁連接處的長度、坡度等因素進行充分考慮。在一般情況下，為保證過渡效果滿足設計要求，需保證搭板長度合理，一般需要使用較長的搭板，如小型橋梁需使用5m左右長度的搭板，大型橋梁多使用9m左右長度的搭板，搭板長度在特殊情況下可適當延長，這能夠實現路堤沉降的控制，進而減少或避免橋頭“跳車”等問題。在設計搭板的過程中，需圍繞受力情況開展深入研究并設法完成最佳搭板長度計算，搭板末端厚度可基于簡支梁方式適當增加，道路與橋梁連接處可通過這種設計更具穩定性。

1.4土工格柵設計

土工格柵在道路與橋梁連接處的設計同樣需要得到重視，土工隔柵可實現連接處壓力的有效分散，通過對受力方向的改變，連接處的沉降、變形等問題能夠有效預防和控制，更加安全順暢的連接處過渡可由此實現。一般情況下，道路與橋梁連接處的變形可基于良好的土工隔柵彈性控制，這一過程需同時關注地基處理，軟土地基處理屬于其中關鍵，設計流程和標準的嚴格貫徹也不容忽視。如道路橋梁工程存在軟土地基，考慮到土工格柵與土層間存在的相互作用，設計過程中可針對性開展二者接觸面的錯動、滑移、開裂等情況模擬，在先進的模擬軟件支持下，節點聯系的接觸面間的彈簧所受力能夠準確得出，土工格柵的壓縮模量也能夠同時明確。在模擬過程中，土工格柵可表示為二維薄膜單元，該單元僅受到張力影響，類似于土中薄膜，無需考慮變形和壓力因素影響，由此開展針對性模擬，即可為道路與橋梁連接處土工格柵設計提供充足依據。

1.5臺背回填設計

在進行臺背回填設計前，設計人員需要圍繞回填材料進行針對性的物理性質測評，同時需結合施工現場的氣候、地質等多種因素影響，最大程度保證回填材料穩定性，配比方案需基于實際情況確定，一般選擇壓縮性較低、透水性較強、摩擦角度較大、強度較高的材料，如巖渣、砂礫、砂石等，應用這類材料的臺背回填能夠實現路面沉降的最大程度控制。在加固路基的設計中，可選擇換填輕質材料法，通過應用質量合格的填料，即可保證施工質量和壓實度滿足設計要求，填料中不得存在雜質，聚苯乙烯材料、粉煤灰均屬于常見的臺背回填材料，如粉煤灰可有效降低路基負載，輔以加載法可最大程度發揮填換法效用，這一過程需做好豎井和點井設置，在地下水水位降低后完成地基事先沉降處理，完工后沉降帶來的負面影響能夠由此得到有效控制。對于承載力優勢明顯的聚苯乙烯材料來說，其在道路與橋梁連接處施工中的應用能夠較好保障結構荷載及自重達標。具體設計過程需要檢測土壤塑限、液限，結合檢測結果進行材料優選，進一步提升結構穩定性，更好控制填料壓實度。設計人員還需要考慮施工過程帶來的影響，為更好保證臺背處穩定，如設計選擇剛度較高的回填材料，則材料中無需添加水泥，以此更好控制連接處剛度。此外，還需要關注道路與橋梁連接處斜坡的適當延長，保證連接處柔度及剛度的更好過渡，設計質量提升、行車安全保障均可由此實現[3]。

2、實例分析

2.1工程概況

以某全長11.2km的高速公路工程作為研究對象，該工程設置有10座特大橋了及1座互通立交，橋梁占工程總長度的31.4%，總長3.48km。案例工程涉及橋梁臺背36個，相關設計屬于工程難點所在。為保證工程安全，設計人員針對性分析道路與橋梁連接處特點并開展規范設計，最終工程的設計與建設質量得到保障。為直觀展示案例高速公路工程的道路與橋梁連接處設計，本節主要圍繞設計標準、搭板設計、邊溝與急流槽設計、填料類型設計、臺背回填及壓實設計等內容開展深入探討。

2.2設計標準

為避免缺乏統一標準，案例工程道路與橋梁連接處設計主要依據為《公路軟土地基路堤設計與施工技術規范》（JTG/TD31-022013），該規范要求施工后的高速公路道路與橋梁連接處存在10cm內的最大沉降量，且施工后需要對道路與橋梁連接處進行連續觀測，具體時間為2～3個月，觀測期間需存在6mm內的月沉降量。結合案例工程特點，設計人員同時遵循《公路工程質量檢驗評定標準》（JTGF80/1-2017）等規范進行設計，道路與橋梁連接處設計的規范性和指導性得以提升，設計質量得到源頭層面保障。

2.3搭板設計

作為道路與橋梁連接處設計重點，科學的搭板設計可預防不均勻沉降問題，保證行車安全。具體設計主要考慮三方面內容：第一，長度設計。搭板長度通過簡支梁計算，保證臺背存在較大壓實難度的部位可由搭板跨越;第二，變厚式埋板埋設。考慮到不均勻沉降可能在搭板設置后出現，通過受力狀態分析，設計人員將變厚式埋板設置于搭板尾端，規格為3～5m，穩定的搭板受力狀態得以獲取;第三，橋臺和搭板連接。臺背和搭板間的處理需要設法強化，因此在該處設置豎直錨桿和水平錨桿，按照75cm控制間距。在防護搭板近臺端方面，依次設置的間距控制為800mm，同時對牛腿上緣與搭板近臺端上緣結構進行優化設計，避免路面結構層因搭板轉動受損。

2.4邊溝、急流槽設計

案例工程設置護坡道于路基下坡角外，具體寬度為1m，同時設置混凝土邊溝于外側，擋水埝設置在邊溝外側，具體寬度為50cm，溝底縱坡調整主要以護坡道高程為依據，高效排水得以通過設計實現。在邊溝施工工藝的選擇中，設計人員選擇反開槽工藝，填土和碾壓處理需要在開挖前完成，保證存在不低于90%的壓實度。急流槽一定范圍邊溝的防護也不容忽視，具體范圍為3m，防護采用加固處理方式，需設置砂礫墊層和漿砌片石，規格分別為10cm厚和M10。設計選擇C30混凝土材料用于急流槽建設，急流槽的深度設計為30cm，寬度設計為30cm，壁厚設計為10cm。為保證滑移現象不會出現，需同時設置防滑平臺于急流槽處，急流槽與防滑平臺需要通過澆筑構成完整結構。

2.5填料類型設計

在設計道路與橋梁連接處填料的過程中，設計人員圍繞地質情況開展深入分析，案例工程主要選擇無機結合料、輕質材料、透水性材料進行回填，通過系統分析材料的級配、粒徑、含水量等指標，工程建設需要得到較好滿足。

2.6臺背回填、壓實設計

在臺背回填、壓實設計中，案例工程設計人員主要關注以下幾方面要點：第一，材料選擇。基于材料因素，設計人員選擇容易壓實且存在良好透水性的材料，具體的回填設計遵循“剛柔過渡”原則;第二，設備選擇。在選擇壓路機規格和型號的過程中，為保證作業的連續性和靈活性，工程主要使用小型壓實設備;第三，回填厚度設計。設計過程嚴格控制回填原料厚度，后續施工需要得到較好滿足;第四，壓實設計。充分考慮道路與橋梁連接處受到的壓實作業影響，預防結構斷裂、裂縫等問題，同時科學設計人工輔助壓實方式，保證壓路機難以碾壓處能夠得到有效處理;第五，具體指標設計。案例工程道路與橋梁連接處選擇填料的最大粒徑控制在5cm內，同時設計2m以上的回填底長和20cm內的回填厚度，需同時保證存在93%以上的整體壓實度。此外，還需要保證回填土和路基土對接比例控制為1.5：1。

結論：

綜上所述，道路與橋梁連接處設計需要綜合考慮多方面因素影響。在此基礎上，本文涉及的搭板設計、填料類型設計、臺背回填及壓實設計等內容，則直觀展示了連接處設計方法。為更好開展連接處設計，設計人員還應關注復合地基設計、施工技術優選、新型材料應用等方面內容。

參考文獻：

[1]徐澤恒.淺談道路與橋梁連接處的設計及施工[J].中國新技術新產品，2021（12）：67-69.

[2]門立濤.道路與橋梁連接處設計及施工技術[J].建筑技術開發，2021，48（09）：111-112.

[3]陳夢圓.道路與橋梁連接處的設計及施工[J].中國高新科技，2021（08）：57-58.

作者簡介：

韓越，女，籍貫：江西南昌，漢族，1987年1月出生，學歷：本科，研究方向：道路與橋梁設計。

王華偉，男，籍貫：江蘇鹽城，漢族，1988年1月出生，學歷：本科，研究方向：道路與橋梁設計。