路桥过渡段沉降分析及处理措施
摘要:高速公路和城市快速路的迅猛发展,公路桥梁和城市立交桥大量兴建,桥面平整度差、早期损坏较普遍和桥台路基沉陷问题长期以来一直未得到根本的解决。因此,在分析路桥过渡段路基路面常见病害产生原因的基础上,提出了相应的处理措施。
关键词:路桥过渡段 沉降 路基
1、路桥过渡段沉降差异产生的原因分析
在桥涵、通道等构造物与两端路堤联接的路桥过渡段,路基、桥涵常因不均匀沉降而出现台阶,当此台阶达到一定数值,会使行车产生明显的颠簸跳动。由于车辆荷载的作用,一般的台阶呈现中间低两边略高的形态。桥涵两端台阶的产生和形成,使车辆的行驶速度受到不同程度的影响。车速的降低幅度视公路等级、路面类型、台阶高度、车辆种类和行车速度而异。公路等级越高所设置的结构物也越多,因此形成许多高低不一的桥头台阶。因为桥头台阶导致汽车减速行驶,使得车辆不可能在高等级公路的全线(或某一区段)以设计速度运行。根据观察和测试,汽车遇到桥头台阶,一般要提前150～200m减速,驶过台阶以后还需要大约相同的距离加速以恢复正常行驶速度。
高速公路线形标准高,桥头引道路堤高,极易产生沉陷和变形,出现桥台与引道错台、桥台路基下沉、路面裂缝、不平,甚至积水等病害。这些病害使快速行驶的车辆颠簸、振动、跳车,产生噪音。为解决这一问题,应从设计与施工两方面着手研究。
2、路桥过渡段沉降病害处治的措施
台背过渡段的差异沉降是众多因素的影响而形成的。要解决这个问题,就必须从多个方面入手,对于不同的影响因素采用相应的方法解决。
(1)台背地基处理
地基可以分为天然地基与人工地基。直接放置基础的天然土层称为天然地基。如果天然地基土质过于软弱或有不良的工程地质情况,需要进行人工加固或处理后才能修筑基础,这种处理过的地基称为人工地基。
对于软土地基处理,目前国内已有换土法、超载预压法、排水固结法、高压喷射注浆法、振动碎石桩法、深层搅拌桩、挤密砂桩等方法。下面介绍采用深层搅拌法加固桥头软基的方法。深层搅拌法是用于加固饱和粘性软土地基的一种方法。深层搅拌法是20世纪60年代由日本和瑞典分别开发的软土加固技术。目前应用最多的为粉喷桩,一般借助于压缩空气,采用专门深层搅拌机械设备,从不断回转的中心轴端向四周被搅松的土体喷出浆体或粉体固化剂(如水泥等),经叶片
搅拌并吸收周围水分,在加固的深层软土中进行一系列物理、化学反应,使软土硬结成具有整体性和一定强度的优质复合地基,从而提高桥头软土地基的承载力,减少沉降量(特别是工后沉降量),缩短固结期,提高边坡稳定性。
粉喷桩固结法适用于深层淤泥烂粘土地基,加固效果明显,工后沉降少。施工过程中路基填土速率不受,且无振动、无污染,对周围环境和建筑物无不良影响,近年来已得到广泛应用。粉喷桩对加固有机质含量较高的软粘土效果较差;不适应在地下中含有硫酸区域内施工;冬季施工时易受气温的影响。缺点一是造价较高,二是设计计算方法不成熟,尚待进一步完善,另外,搅拌桩的质量检测也缺少全面的规范,而且影响搅拌桩质量问题的关键因素(粉体的计量问题)目前还未得到很好的解决。
(2)桥头路基设计。桥头过渡段路基必须密实、稳定而均质。影响路基强度和稳定的地面水和地下水,必须采取拦截或排出路基以外的措施。一般要求填土处于干燥或中湿状态,过湿状态或强度与稳定性不符合要求的潮湿状态的填土,必须经过处理。在台背回填区范围内宜选用摩擦角大、强度高、压实快、透水性好的填料,如岩渣、砾石、砂砾等。同时选用内摩擦角较大的填料也有利于从台背缝隙中渗入的雨水沿盲沟或泄水管顺利排到路基外,从而减缓雨水的危害,而且也有利于改善压实性能,使路基容易达到设计要求的密实度。同时考虑到减轻路堤自重,有效降低地基应力,减少沉降并增大安全系数,可采用轻质材料如粉煤灰等。用粉煤灰填筑桥涵台背,可以大大降低路堤对地基的荷载,有利于减少地基沉降以及路基对桥台的侧压力。近年来,有采用泡沫苯乙烯等工程塑料作为桥头填料,可大大减轻路堤体的重量,能成功的遏止桥涵连接路堤的过度沉陷,其缺点是在汽油或柴油作用下有溶解倾向,并且价格昂贵。台背回填位于台背这个特殊位置,压路机难以碾压到位,且机械振动力太大时,对台墙会造成影响,因此台背回填料的压实质量是影响台背回填沉降及跳车的一个重要因素。
(3)路面处理。路桥连接处设置桥头搭板,可以使在柔性路堤产生的较大沉降逐渐过渡到刚性桥台上。搭板的近台端至于桥台上,搭板与桥台通过锚筋相连,并在搭板与桥台接缝填入沥青玛蹄脂防治水分渗入。搭板的远台端搁置在路基上,路基沉降后搭板会产生纵向滑移,为此,必须在台顶与搭板之端间设置锚栓。搭板形式分为等厚、变厚度和台阶形三种。桥头搭板长度设计应根据路基的容许工后沉降值计算确定,常取3m~15m(当超过8m时,宜设计成两段式或三段式搭板)。由于在枕梁处发生局部下沉造成这一部位的跳车,搭板和路堤的衔接处也会有二次跳车产生,为避免二次跳车,可以在搭板尾端加设一段浅埋的变厚式埋板,其长度一般取3m~5m,对于水泥混凝土路面,也可将与搭板连接处的路面板改为变厚式板。
(4)其他处理。在设计和施工中,应保证施工中的排水坡度,设置必要的地下排水设施。在台背回填土时可沿整个台背竖直面用间断级配碎石或砾石材料做透水层,以利于排除渗入土体的积水或因冻融产生的游离水,使土体保持永久性干燥状态,防止塑性变形和地基下沉。
为了使填方压实度达到要求,必须完善施工工艺、方法和强化施工质量管理,
严格按照操作规程施工,加强建设监理工作,对台背施工的填土材料、压实机具、填土厚度进行检查,分层验收,层层把关,严格执行工序验收制度,这样才能确保桥涵两端填土和路堤施工质量。
3、结论
通过对实体工程修筑的了解与认识,对路桥过渡段路基、路面的施工技术进行了较为系统的总结和研究,获得以下结论:分析了路桥过渡段路基、路面常见病害产生的原因,提出了相应的处理措施;结合实体工程论述了路桥过渡段路基路面的施工方法与工艺。
参考文献:
[1]巴仁基.路桥过渡段路基病害特征与处治对策研究[D].长安大学,2005年
[2]俞永华.路桥过渡段差异沉降处治技术研究[D].长安大学,2005年
