趙軍海
(武漢廣益交通科技股份有限公司,湖北 武漢 430074)
隨著城鎮化進程的不斷推進,交通線路的改擴建成為城市發展的重要建設內容,迎來了快速發展階段。許多城市為了加快周邊鎮街的發展,提升城市整體形象,對于以往修建的,已不能滿足當前實際需求的道路進行改擴建,因此,近年來城市道路提升改造項目數量逐漸增加。其中,道路拼寬改造不但可以節約項目投資、減少征地拆遷,還可以保持交通正常運轉,成為城市道路改造工程中非常重要的改造方式[1]。
但是在道路拼寬改造過程中,路橋銜接處容易出現各種病害,成為施工的重點和難點。基于此,以某城市道路拼寬工程為例,對道路路橋銜接處拼寬施工進行研究,以期提高路橋銜接處的施工質量,保障道路通行安全。
某城市道路拼寬工程全線長度為9.3km,包含道路和橋梁。該道路設計時速為80km/h,路面為雙向六車道,路面面層設計為瀝青混凝土。路面寬度分成兩種,分別是40m和32m。該城市交通線路包含的橋涵數量較多,線路中包含2座大橋,總長度為864m;包含5座中橋,總長度為337m;包含涵洞13座,總長度為691m。
目前,橋頭搭板在道路中有較多使用,搭接點在路基和橋臺之間,借助板材的作用,把沉降變化差距均衡分散,這樣能降低橋頭跳車的發生概率。在汽車由橋面駛到路面,因為縱坡變化并不明顯,能把此段折線當成“凸”狀豎曲線,而汽車則會形成向心加速度,相關運算公式為:
式中:
F——向心力;
M——人車的整體重量;
v——車速;
R——半徑;
i——搭板變坡率;
L——搭板長度[2]。
結合前文所述,汽車駕駛速度與搭板長度均對臨界跳車的豎曲線半徑、變坡率有影響。假設搭板長度固定,變坡率會在時速加快中逐漸降低,更容易出現跳車的情況,所以搭板的長度應當按照公路等級適當增加[3]。對于搭板長度及強度的選擇,施工方要按照過渡段建設的現實情況,以及相關人員既有的設計經驗,得到滿足改造處理要求的參數。其中,設計結果要保證搭板能在設定使用周期內發生沉降后,傾角處于1/200之下,并且保障搭板長度足以跨過很難壓實的區域。總的來說,搭板布設應當至少滿足兩點要求:一是按照處理路基路面的需要,通過平面錨釘加固處理方法,連接橋臺和搭板。借助此種工藝方法,能預防汽車駛過時,搭板形成錯位。二是根據設計標準,橋臺和搭板連接處需同步設置,還要高于路面接頭,保障搭板設計滿足規范設計標準。
以本工程的其中一座大橋為例,為避免由于沉降不均出現錯臺現象,設計初期便考慮到搭板處理方式。搭板本身有著較大的剛度,能起到抑制沉降的作用,而且還能保障橋臺的穩定性。其中,搭板選擇C30混凝土現澆的制作方式,底面與頂面鋪設適量鋼筋材料,一端支撐于橋臺處,一端則放置在C15素混凝土板上,厚度為0.30m,根據彈性地基板標準,確認搭板與配筋數量。根據相關資料可知,高級別公路的行車速度均較快,而且搭板長度增加,縱坡的變坡率會隨之提高,跳車情況更不容易出現。所以可適當延長搭板,通常要達到8m。而在橋頭處搭板有8m,厚度達到0.35m,并在下方墊油毛氈,厚度為1cm,這樣處理能有效應對搭板輕微轉動帶來的影響。澆筑橋臺背墻體期間,應做好預埋鋼筋處理,將搭板鋼筋和預埋鋼筋進行連接處理,使搭板和背墻有效相連,并向橋臺和搭板之間填充瀝青瑪蹄脂,避免有水分進入。
項目施工中,通常按照一條或是兩條車道的寬度確認搭板參數。對于多車道工程,路橋兩端通常要排列若干搭板,相互間還要留有帶拉桿縫隙。在該大橋項目中,有六個車道,橋梁則是雙幅結構,其中單幅包含行人和非機動車混合道以及欄桿,寬度是4m,機動車道為12.75m,防撞護欄是0.5m。所以,此項目單幅橋應配備3個搭板,規格是8m×4.75m,接縫有5mm,傳力桿是Ⅲ級鋼材,直徑是0.25m,長度為70mm,分布于搭板厚度中間處。
公路拼寬改造中,路基部分主要考慮新舊路基拼接處理。為避免在拼接處出現應力集中的情況,需注重調整應力情況,確保加寬路基和原路基能有效銜接,預防錯臺與裂縫病害。開工前,需在相應路堤邊坡處挖出臺階,要從下至上推進。在完成兩個臺階后,開始每挖出一階,便同步填筑一階,每個臺階都要根據設計壓實度實施碾壓作業。假設開挖后發生臺階滲水的現象,路堤與路床的臺階底部需繼續翻挖0.2m,將翻挖出來的土混合4%灰后再進行回填。另外,在拼寬路基中,路拱橫坡度不可超過舊路的0.5%,而且相鄰路段之間由于沉降差對縱坡的影響不能超過0.4%。拼寬路基建設結束后,沉降幅度不可超過一般路段0.15m,與涵洞段相差不能超過0.1m,和橋頭段不可超過0.05m的差值。在拼寬路基路床的頂部下方0.4m的區域,需布置一層雙向或是多向的土工格柵。在石質路段,僅需布設一層土工合成料;土質路段則與路床頂部下方區域相同;軟基路段需在碎石層結構中,增加0.05m厚的土工格室。
在橋梁拼寬部分,可選擇“上連下不連”的結構,上部梁板選擇濕接,下部新舊梁板之間則要留出1cm的間隙,不相互接觸。拆掉舊橋外邊護欄,并在外側邊板處設置連接件,和新板預埋件進行搭接。在對應接縫與橋面上澆筑混凝土,使新舊橋得到橫向銜接。
路面拼寬施工中,對于新路面可選擇復合型的基層瀝青路面,結構層包含細粒式與中粒式、粗粒式的瀝青混合料,以及半剛性基層。借助增加瀝青底層的厚度,可提高下面層耐疲勞應力的能力,并可以緩解半剛性基層的開裂病害向上延伸。同時,在路面拼寬部分舊路刨除的再生料,可以用于下面的結構層,這樣不僅能節省改擴建的部分資金,還能優化新舊路的拼接效果。
(1)完成測量放樣。正式回填開工前,相關人員需對圖紙中所示數據內容仔細復核,還需在工地對應位置測出臺背的尺寸,在墻體表面從下到上,依次畫出各層的厚度控制線,在臺背旁邊還要標出具體填筑層次,方便回填處理中對于厚度的把控,而且單層壓實松鋪的厚度不能超過20cm。本項目中,回填施工處理的長度在基底部分有1m,實際設計情況見圖1。
圖1 拼寬臺背回填施工示意圖
(2)清理作業基底。待施工高程確認之后,需要及時處理基礎底面,將松軟土體與摻入雜物基底土清理到設計高度,隨后經過夯實處理,保障土層結構強度滿足設計標準,待自檢與抽檢都達標后,才能安排現場回填[4]。
(3)鋪設格柵。在土工格柵驗收滿足要求后,及時將其運送到指定堆放區域,回填作業之前,在已經處理好的基底上鋪設土工格柵以及土工布,二者各一層。其中,格柵回折長度至少要達到2m,土工布則要留出30m的回折長度。在路床底部下方2m區域中,回填三層砂礫石后就要鋪設一層格柵,超出2m區域后,其余則調整至砂礫石每六層設置一層格柵。在高速公路的改造項目中,選擇雙向的HPDE格柵,幅寬達到6m,并且每米的抗拉強度要達到50kN,在延長率為2%的條件下,每米抗拉強度也要達到20kN。相鄰土工格柵搭接位置的長度應在0.2m以上,為避免格柵在后期碾壓時有所移動,應當直接固定,各個固定點整體為梅花狀分布,距離是100cm。對于所有土工格柵,都要按照放樣平面標高,先進行橫向張拉處理。將格柵一端和橋臺相連,此處可選擇預埋螺栓,另一側則直接借助錨釘固定于土層中,各點間距同樣保持100cm。
(4)回填施工。此項目中用到的回填材料是砂礫石,粒徑都在50mm以內。回填作業期間,單層松鋪厚度不超過20cm,保持整體均勻,便于路面排水。分層碾壓施工中,坡度要留出2%~4%,由推土機進行全面平整后,由人工進行細致攤鋪調整。為保障壓實效果,回填層采取橫向碾壓,兩輪重合部分要有40~50cm寬,在全面靜壓兩次后,還需振壓6次,振動頻率逐漸加快,并且要從弱到強。待碾壓處理后,對單層壓實度進行檢測,假設未能滿足設計要求,應當繼續夯實。在壓路機不能有效達到的作業區域,應利用人工打夯進行處理。
(5)施工防護處理。拉桿和錨釘需使用鋼筋加工而成,長度和臺背寬度相同,在間隔100cm的位置,焊接一根長度為0.2m的橫桿。在臺背回填施工期間,確定范圍內每三層砂礫需設置一層格柵,拉桿筋則需在第三層上部鋪設,縱向距離是0.9m,橫向距離是1.0m。在拉桿筋的外面需布設模板以及鋼管,用于固定回填材料,以免發生溜坡。
(6)路床回填。土工格室的各個節點是微型樁,采用塑料焊接處理工藝。微型樁的橫截面規格超過12mm×12mm,高度在88~92mm之間,在格室的中間位置,高度處于41~45mm區間內。網格設計規格是400mm×400mm,允許偏差在20mm以內,單網面積達到50m2。土工格室斷裂拉力應達到1000N/cm;斷裂延伸率需在800N/cm以內;焊接節點的拉裂強度要超過800N/cm。在路床區域選擇土工格室加筋的回填處理方式,該施工部分的土工格柵設置形式與前文所提模式一致。土工格室需要以60cm為標準,設置一層土工格室,頂面用錨釘加固土工布,其中錨釘露出部分為5cm,伸進搭板墊層混凝土中,保障結構總體的可靠性[5]。
臺背回填處理中,相關方要把握好作業要點。首先,回填處理區域必須根據設計方案與技術控制等規范要求確認并實施,在路橋過渡區域,路堤壓實度需達到96%,配套的排水設施需要做到橫縱兩向均能暢通無阻;其次,臺背和錐坡回填、碾壓作業,都要對稱或是同時開展,保障在壓實整修中能符合設計要求;最后,臺背回填施工現場區域,應當選定一處觀測沉降變化的位置,實現動態監控路堤狀態,繼而保障施工作業期間能盡快發現問題并及時進行整改,保障回填施工質量。
綜上所述,城市道路拼寬施工過程總應重視路橋銜接處的施工,重點關注橋頭搭板施工、路基拼寬施工、橋梁拼寬施工、路面拼寬施工和拼寬臺背回填施工。若施工過程中的關鍵環節質量控制不到位,在后期運營過程中,會出現一系列病害,不但會增加城市道路維護成本,還會影響道路的安全性和舒適性。