道路桥梁沉降段路基路面的施工解析王娟

道路桥梁沉降段路基路面的施工解析王娟

齐宏市政工程建设(集团)有限公司黑龙江省齐齐哈尔市161005

摘要:道路与桥梁连接处是最容易发生沉降的区域,道路结构在长期车辆荷载作用下,路基和路面材料都会发生一定程度的压缩变形,具有可观的沉降量,因此,会出现道路与桥梁连接区显著的沉降差,这种沉降差一方面使得车辆行车变得不平稳,出现跳车问题;另一方面,车辆跳车振动显著,加大了对路面的冲击损伤,导致病害发生。

关键词:道路桥梁;沉降段;路基路面;施工

一、道路桥梁沉降段发生后产生的危害

1、危及行车安全,加大交通事故发生概率。路面是提供车辆行驶的基本平台,然而,当道路发生沉降时,路基和路面也发生对应的位移变化,使得原先设计的道路高程发生变化。在高速行车条件下,车辆对于路面的平整度要求很高,微小的路面平整度变化都会使得车辆的振动显著、行车不平稳,进而使得行车安全受到威胁,加大了交通事故的发生概率。研究表明,当道路与桥梁连接段出现大于15mm的沉降差时,就会使得车辆的颠簸显著,产生车辆摇晃、振动等不舒适感,给高速行车的驾驶员产生心理影响。当沉降差达到30mm时,会显著提高交通事故的发生概率。

2、影响道路路基和路面的使用寿命。道路路基和路面发生整体沉降时,一般不会对道路结构本身产生显著的影响,但由于桥梁的沉降基本为0,这使得原本均匀的道路沉降变得不均匀,在桥梁与道路连接处车辆行车颠簸,对道路路面和路基会形成持久的冲击力,这势必进一步恶化路基和路面的沉降,从而出现系列的病害问题,例如路面开裂、坑蚀、局部沉陷等,如图1所示。这些病害会严重影响道路的使用寿命,需要花费较多的人力、财力和物力进行路面病害的修复和路基的压实,极大地增加了全寿命成本。

3、影响道路正常的交通通行。道路上车辆行驶的不平稳特性,使得车辆会进行必要的减速以保证行车的安全,而很多高等级公路设计的基本初衷是高速运行,通过提高车辆运行速度从而提高交通集散的效率。当车辆行驶速度降低时,对应的交通通行能力也降低,在高交通流量下,这势必会增加车辆的到达时间,对交通通行产生影响。

二、道路桥梁沉降段路基路面的沉降原因

1、桥头搭板设置不科学。目前国内的道路桥梁施工建设中,大多使用搭板结构来处理路基,使用这种施工方法主要是为减少道路与桥梁的刚度差异,避免沉降不均匀情况的发生,同时提升路基的强度,预防跳车现象的发生。但由于该施工方法是在搭板的一端经枕梁支承于路基,另一端支承于桥台牛腿处,搭板和桥台路基越靠近,则其承受的应力就会相应越小,这样一来就很容易使搭板位置的路基发生受力不均匀现象。车辆行驶过程中,受车辆振动荷载作用的影响,搭板末端的路基填土的塑性变形就会加剧,继而导致搭板末端的沉降越来越严重。此外,桥梁搭板在桥涵建设完工投入使用之后,常年受到季节性水位变化以及地表水入渗的影响,其涵洞口和锥坡挡墙后的板下土体会被逐渐软化,继而导致土基慢慢发生沉降变形,搭板支承面下则会形成局部脱空。如有重载车行驶,搭板就会变成不均衡支承,其脱空区域的最大沉降位置的板下区域有集中应力产生,慢慢产生的缝隙会让后部应力逐渐扩大,一旦应力值大于允许弯拉应力,搭板就会出现断裂。

2、路堤发生变形。一般情况下,路桥桥台为钢筋混凝土结构,刚性大而伸缩性比较小;而路基则是实土垒压形成,刚性小但伸缩量比较大。在这种情况下,其一旦受到外力作用的影响,路桥桥台就会因为伸缩量太小而恢复到原始状态,导致桥台路基因为受到挤压而发生沉降,或是导致桥面、台背路面发生错位。

3、台背地基发生变形。在部分沟壑地段的道路桥梁建设中,桥涵结构地基变形会受到土壤空隙的影响,土壤空隙越大,则桥涵结构地基发生变形的可能性也越高。与普通路段的路堤填筑相比,桥头段路堤高度要高出5~10㎝。这一部分路基与基底相比会产生附加应力,继而导致地基出现沉降。若填土容量没有发生改变,则填土高度越高,桥梁路基出现沉降的可能性也就越大。

三、道路桥梁沉降段路基路面施工技术要点

1、改善软弱路基。对于软弱土、湿陷性黄土等承载能力差、沉降变形大、易流动变形等问题,采用地基加固方法改善其力学性能。垫层换填、排水固结和复合地基加固是三种常用的方式,垫层换填是通过力学性能好的砂层或土层换填软弱地基,一般适用于小范围、厚度不大的软弱路基层处理;排水固结则通过加压方法将土体中的水排出,达到密实地基、减少不均匀沉降的目的;复合地基加固则采用物理和化学手段改善土层力学性能,对于台背大面积软弱地基的处理效果较好,主要的施工方式有水泥土搅拌桩、水泥粉煤灰碎石桩及高压旋喷桩等。

2、科学合理地设置搭板。要结合工程的实际情况进行搭板设置,确保科学合理。首先,按照路基的容许工后沉降值来准确计算搭板的长度,通常取值为3~15m,如果大于8m则设计成两段式或者三段式搭板较为合适。搭板的近台端经锚筋与桥台相连接,为避免水分渗入,还需要将沥青玛蹄脂填入到搭板与桥台的接缝里。搭板的远台端则放置在路基上,路基沉降之后搭板就会出现纵向滑移。所以,工作人员还需要在搭板和台顶之间安设锚栓。受路基自然沉降和车辆动荷载的影响,枕梁处会发生局部下沉继而导致这一位置很容易发生二次跳车。为避免这一现象的发生,工作人员需要在搭板的尾端增加一段埋深比较浅的变厚式搭板,长度控制在3~5m。

3、搭板及其顶层施工。在进行搭板及其顶层作业的过程当中,搭板需要安装在混凝土内部,并严格根据施工方案要求来进行作业,这样有利于混凝土平整度的提升。搭板与基层顶面之间的距离比较小,这时一旦压路机通过则很容易被压碎或是形成薄层。为此,规定搭板混凝土顶面与基层顶面的距离如果不超过10cm,则需要在铺筑底面层沥青混凝土时凿除已铺设好的水泥碎石基层,替换成沥青混凝土底面层,然后进行填筑和找平,从而确保整个台背回填的整体强度。

4、地基处理。道路桥梁沉降段路基路面施工过程中,要注意做好台背软弱地基的处理,预防桥头跳车现象的发生。修筑在软土地基上面的桥台往往使用桩基础,如果修建高路堤时软土层比较厚,那么回填材料使用越多,则越容易出现挤动,并给基桩施加较大的力,最终导致桥台出现水平位移或者转动,导致支座被损坏,有伸缩缝产生,情况严重的还会使桥面和桥台受到影响。为有效避免上述现象的发生,在本次工程施工中,适当减少了回填材料的使用量,通过基桩来抵抗侧向流动的强度。

5、台后填筑施工。其一,台后回填施工根据实验室配比以及工程要求确定填料级配,按照1:1的比例设置斜坡或者台阶,确保顶面的填筑长度略微高出搭板长度,基底位置的纵向填筑长度应大于2m。桥台背后填土施工要与锥坡施工同时进行。涵洞缺口填土时,要注意两边均衡分布,确保回填压实。施工过程中如果有水渗入,则应认真研究施工方案,通过设置碎石或者砂砾层,及时将渗水排出去。结构物回填时,要确保分层平铺,然后进行桥台和翼墙位置的回填。其二,台背回填料压实。台背回填料的压实质量直接影响到台背回填沉降,关系到跳车现象是否发生。使用压路机很难确保碾压质量,同时机械振动力过强还会影响台墙。所以,应该选择小型压路机进行压实,并使用蛙式打夯机作为辅助(其主要用于小型压路机压不到的区域)。

结束语

道路桥梁工程沉降段是影响行车安全、道路使用寿命和交通组织的重大隐患,在施工中应该引起足够重视,保证建设质量,尽量降低沉降值,保障道路的长期使用性能。

参考文献:

[1]刘文鹏.关于道路桥梁沉降段路基路面施工技术的分析[J].四川水泥,2017(25):206-208.

[2]王杰伟.道路桥梁沉降段路基路面施工关键技术研究论述[J].江西建材,2017(25):396-397.

[3]高正宇.浅谈道路桥梁沉降段路基路面施工技术[J].建材与装饰,2016(22):269-270.

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