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摘要:随着我国国民经济的快速发展，我国的交通运输业也在逐步发展中，公路桥梁的建设对我国交通业的发展起着重要作用。笔者主要分析了公路桥梁工程建设过渡段的施工技术，并提出了施工质量控制措施。
关键词: 工程建设;过渡段；施工；改进方法
Abstract: with the rapid development of China's national economy, China's transportation industry also gradually to development, the construction of highway Bridges to our country the development of transportation industry plays an important role. The author mainly analysis the highway bridge engineering construction of transition section of construction technology, and put forward the construction quality control measures.
Keywords: engineering construction; The transition section; The construction; Improvement methods
中图分类号：K826.16文献标识码：A 文章编号：
1 路桥过渡段路基路面施工技术
1.1路桥过渡段路基路面施工常见病害分析
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。
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150m～200m減速,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。
1.2设置搭板
搭板的设置方法有三种:方法一从理论上讲是完美的,在搭板长度L范围内,在车辆荷载作用下,路面的弯沉逐渐变化,但这种方法给实际施工带来很大困难;方法二,它的特点是克服了方法一的施工困难,而且又有效地解决刚柔过渡的问题,应根据实际情况经计算而定,一般不应小于8cm;第三种方法是采用预留反向坡度,即搭板与桥台连接处标高一致,而与路面连接端则高于设计标高,形成一个预留的反向坡,坡度大小根据路桥之间的沉降差而定,此法的关键在于考虑路线纵断面平顺的前提下,确定沉降差和预留反向坡度。
1. 3不设置搭板
目前,国内高等级公路在大中桥头处均设置搭板,但搭板一旦破坏,不仅严重影响车辆的正常通行,而且施工难度大、维修费用高。如果不设置搭板,则应对台后填筑作周密设计和认真施工,对填料和压实应有更高要求,或采用专门的结构措施,如铺土工格网、填筑聚乙烯块等。
1. 4台后填筑
桥梁两端路堤沉降由地基、路基、路面三部分压缩变形组成。其中,地基的压缩变形由路基路面的恒载和车辆荷载引起,填料的压缩、固结、次固结引起路基路面结构层因行车作用而被压缩。对于面层,若搭板上和桥面上的面层结构和厚度相同,则不会产生沉降差,因此搭板上和桥面上应采用相同的面层结构和厚度。车辆荷载的作用的影响深度一般2m左右,因此一般搭板下的加强层不超过2m。但实践证明,由于填料自身固结和施工要求不严,若不对整个台背填方作加固处理,则不能彻底解决桥头跳车问题,国内一些成功解决桥头跳车的实例也证明需对整个台背填方作加固处理。因此,对整个台背填筑从地基开始应采取适当的加固措施,采用砂性土、砂砾、碎石土填筑,必要时用石灰或水泥进行稳定处理,也可采用半刚性材料填筑,以此减少路基工后沉降,同时相应提高压实度要求。土工合成材料加固台背路基可以有效地控制填土荷载作用下的变形和自然沉降,尤其是不均匀沉降。这是由于土工合成材料可以增强土体本身颗粒间以及土颗粒与土工合成材料接触面间的磨擦咬合作用,使土体部分应力得到扩散和转移,从而使土体的垂直应力和水平拉应力明显降低,土体剪应力明显提高,土体承载能力和抗变形能力、抗裂能力因此而得到明显的提高。但地基为软基时,应先预以加固处理。
台背回填的压实质量是影响台背路基沉降与跳车的一个重要因素,台背回填因位于台背这个特殊位置成为碾压的一个薄弱部位,压路机难以碾压,且机械振动力太大时,对台墙有影响。因此,台背回填处的压实宜选用小型压实机具,分层压实厚度宜薄,一般应在10cm～15cm范围内。在材料选择上,应选用易于压实的材料。实践证明,在达到同一压实标准的条件下,台背回填处粘性土的压实功要比砂砾料或二灰碎石的压实功多一倍以上。要台背回填粘性土压实度达到95%以上,使用小型压实机具是相当困难的。
1.5地基处理
处理好桥背软弱地基是控制桥头跳车的重要措施。对软基处理目前国内已有换土法、超载预压法、减少附加应力法、排水固结法、深层搅拌法和高压喷射注浆法、振动碎石桩法等处理方法,可以根据实际情况应用,以改善地基性能,提高承载力,减少沉降,缩小桥台与路堤的沉降差,避免错台。
修建在软土地基上的桥台通常采用桩基础。如果在相当厚的软土层修筑高路堤,则软土会因回填材料的质量而向侧向挤动并对基桩施加很大的力。其后果是使桥台产生水平位移或转动。这将损坏支座、伸缩缝,有时还会损坏桥面和桥台。为了避免不正常的位移的出现,必须减轻回填材料,或者增强地基土或用基桩,达到抵抗侧向流动的强度。
1.6台背排水
在路桥过渡段如果排水处理不当,会使水沿桥台路基连接处下渗,降低路面结构层的稳定性,路基和地基的稳定性,加剧错台和跳车。因此应根据台背填料类型、降雨资料及渗水量等选择适宜的排水方式,以疏干台后填料的水分。
台背路基填筑前,在原地基土拱上亦设置泄水管或盲沟。在基底上,先作必要的处理。然后填筑横坡为3%～4%的夯实粘土形成土拱,再在土拱上挖成双向坡的地沟(地沟尺寸一般宽为40cm～60cm,深为30cm～50cm)。在台背后全宽范围内满铺一层隔水材料(可用油毡或下垫尼龙薄膜上盖油毡)。在地沟内四周铺设有小孔的硬塑料管(塑管直径一般不小于10cm。其上小孔孔径为5mm,布成梅花形,间距控制在10cm以内)。塑料泄水管的出口应伸出路基外或桥头锥坡外。在硬塑料管四周填筑透水性好、粒径较大的砂石材料。再分层填筑台后透水性材料,直到路基顶面。横向盲沟的设置与上相同,取消泄水管,以渗透系数较大的透水性材料填筑地沟(加大粒径碎石)。用土工布包裹盲沟出口处,并对其作必要的处理。有时视需要可在台后填方中设排水垫层。排水垫层的作用: ①促使地基和其下软弱层能在施工期内基本上完成渗透固结,减少后期下沉量; ②排走上部填方因降雨等原因下渗的多余水分; ③孔隙压力增大时有渗透出路,不会由于地下水和潜水在底层的积聚,而降低土体的强度和稳定性。垫层的厚度为1m～2m,并要高过原地面不少于0.15m,使地基沉陷后,原地面和地下水位不高过垫层。
1. 7桥头换填施工技术控制
在以往的桥头回填施工中,因换填石灰土多处于素土包围之中,施工场地狭窄只能用小型机具进行处理,而且由于与素土接头处施工不便,往往出现问题,所以在公路施工中,应当把台背处的路基全部挖开,统一填筑石灰土,不再保留周围的素土。这样重型压路机就可以开进台背处进行碾压。虽然素土变更为石灰土提高了一部分造价,但这样既保证了台背回填质量,又减少了人工与小型机具费用,同时有利于缩短工期,平衡全线路基施工,总体看来,利大于弊。在台背回填施工中我们统一规定台背高于2m的,从原地面填起;不足2m的,从原地面下挖至距台背顶2m处开始施工,保证台背换填石灰土的高度。同时严格规定台背回填的施工程序,首先按每层20cm计算出台背回填的用土量与用灰量,现场撒灰、搅拌,至少要倒翻3次(有条件的进行场拌),石灰土拌和必须均匀,颜色一致,现场铺平,压路机跟踪碾压至密实。对于压路机未能压到的靠近结构物翼墙及侧墙的边角处,用气锤、电夯等小型机具夯实。现场抽检压实度及石灰剂量合格后,方可进入下一层施工。每往上填筑一层加长至少10cm台阶,从而保证各层回填石灰土与路基连接密实、连续。
2存在的问题及改进措施
(1)桥头跳车形成的最主要原因是台背回填压实度、灰剂量达不到设计要求,整体强度差,在车辆荷载作用下产生沉陷,从而形成桥头跳车。
(2)桥梁为刚性结构,基本不产生沉陷,而路基要存在允许变形,因此刚性桥面与柔性路面的衔接必然产生沉陷变化,这个问题在施工中仍没有彻底解决的方法,只能采用适当加长过渡路段长度予以缓解。
(3)由于施工场地狭窄不利于操作及人为的疏忽,过渡段与路基衔接处往往是桥头的薄弱环节,易发生裂缝和桥头沉陷现象,因此台背回填土最好能与相邻路基同体施工。
(4)在实际施工中,有可能因路面结构层和桥面结构层施工不同步,在标高控制上产生误差。
(5)为增强桥面结构层强度,将原设计的沥青混凝土铺装变更为5cm粗粒式沥青混凝土加4cm中粒式沥青混凝土,并向桥头两侧各延伸10m,并同时在40m范围内用1%的纵坡进行调整。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
关键词: 工程建设;过渡段；施工；改进方法
Abstract: with the rapid development of China's national economy, China's transportation industry also gradually to development, the construction of highway Bridges to our country the development of transportation industry plays an important role. The author mainly analysis the highway bridge engineering construction of transition section of construction technology, and put forward the construction quality control measures.
Keywords: engineering construction; The transition section; The construction; Improvement methods
中图分类号：K826.16文献标识码：A 文章编号：
1 路桥过渡段路基路面施工技术
1.1路桥过渡段路基路面施工常见病害分析
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。
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150m～200m減速,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。
1.2设置搭板
搭板的设置方法有三种:方法一从理论上讲是完美的,在搭板长度L范围内,在车辆荷载作用下,路面的弯沉逐渐变化,但这种方法给实际施工带来很大困难;方法二,它的特点是克服了方法一的施工困难,而且又有效地解决刚柔过渡的问题,应根据实际情况经计算而定,一般不应小于8cm;第三种方法是采用预留反向坡度,即搭板与桥台连接处标高一致,而与路面连接端则高于设计标高,形成一个预留的反向坡,坡度大小根据路桥之间的沉降差而定,此法的关键在于考虑路线纵断面平顺的前提下,确定沉降差和预留反向坡度。
1. 3不设置搭板
目前,国内高等级公路在大中桥头处均设置搭板,但搭板一旦破坏,不仅严重影响车辆的正常通行,而且施工难度大、维修费用高。如果不设置搭板,则应对台后填筑作周密设计和认真施工,对填料和压实应有更高要求,或采用专门的结构措施,如铺土工格网、填筑聚乙烯块等。
1. 4台后填筑
桥梁两端路堤沉降由地基、路基、路面三部分压缩变形组成。其中,地基的压缩变形由路基路面的恒载和车辆荷载引起,填料的压缩、固结、次固结引起路基路面结构层因行车作用而被压缩。对于面层,若搭板上和桥面上的面层结构和厚度相同,则不会产生沉降差,因此搭板上和桥面上应采用相同的面层结构和厚度。车辆荷载的作用的影响深度一般2m左右,因此一般搭板下的加强层不超过2m。但实践证明,由于填料自身固结和施工要求不严,若不对整个台背填方作加固处理,则不能彻底解决桥头跳车问题,国内一些成功解决桥头跳车的实例也证明需对整个台背填方作加固处理。因此,对整个台背填筑从地基开始应采取适当的加固措施,采用砂性土、砂砾、碎石土填筑,必要时用石灰或水泥进行稳定处理,也可采用半刚性材料填筑,以此减少路基工后沉降,同时相应提高压实度要求。土工合成材料加固台背路基可以有效地控制填土荷载作用下的变形和自然沉降,尤其是不均匀沉降。这是由于土工合成材料可以增强土体本身颗粒间以及土颗粒与土工合成材料接触面间的磨擦咬合作用,使土体部分应力得到扩散和转移,从而使土体的垂直应力和水平拉应力明显降低,土体剪应力明显提高,土体承载能力和抗变形能力、抗裂能力因此而得到明显的提高。但地基为软基时,应先预以加固处理。
台背回填的压实质量是影响台背路基沉降与跳车的一个重要因素,台背回填因位于台背这个特殊位置成为碾压的一个薄弱部位,压路机难以碾压,且机械振动力太大时,对台墙有影响。因此,台背回填处的压实宜选用小型压实机具,分层压实厚度宜薄,一般应在10cm～15cm范围内。在材料选择上,应选用易于压实的材料。实践证明,在达到同一压实标准的条件下,台背回填处粘性土的压实功要比砂砾料或二灰碎石的压实功多一倍以上。要台背回填粘性土压实度达到95%以上,使用小型压实机具是相当困难的。
1.5地基处理
处理好桥背软弱地基是控制桥头跳车的重要措施。对软基处理目前国内已有换土法、超载预压法、减少附加应力法、排水固结法、深层搅拌法和高压喷射注浆法、振动碎石桩法等处理方法,可以根据实际情况应用,以改善地基性能,提高承载力,减少沉降,缩小桥台与路堤的沉降差,避免错台。
修建在软土地基上的桥台通常采用桩基础。如果在相当厚的软土层修筑高路堤,则软土会因回填材料的质量而向侧向挤动并对基桩施加很大的力。其后果是使桥台产生水平位移或转动。这将损坏支座、伸缩缝,有时还会损坏桥面和桥台。为了避免不正常的位移的出现,必须减轻回填材料,或者增强地基土或用基桩,达到抵抗侧向流动的强度。
1.6台背排水
在路桥过渡段如果排水处理不当,会使水沿桥台路基连接处下渗,降低路面结构层的稳定性,路基和地基的稳定性,加剧错台和跳车。因此应根据台背填料类型、降雨资料及渗水量等选择适宜的排水方式,以疏干台后填料的水分。
台背路基填筑前,在原地基土拱上亦设置泄水管或盲沟。在基底上,先作必要的处理。然后填筑横坡为3%～4%的夯实粘土形成土拱,再在土拱上挖成双向坡的地沟(地沟尺寸一般宽为40cm～60cm,深为30cm～50cm)。在台背后全宽范围内满铺一层隔水材料(可用油毡或下垫尼龙薄膜上盖油毡)。在地沟内四周铺设有小孔的硬塑料管(塑管直径一般不小于10cm。其上小孔孔径为5mm,布成梅花形,间距控制在10cm以内)。塑料泄水管的出口应伸出路基外或桥头锥坡外。在硬塑料管四周填筑透水性好、粒径较大的砂石材料。再分层填筑台后透水性材料,直到路基顶面。横向盲沟的设置与上相同,取消泄水管,以渗透系数较大的透水性材料填筑地沟(加大粒径碎石)。用土工布包裹盲沟出口处,并对其作必要的处理。有时视需要可在台后填方中设排水垫层。排水垫层的作用: ①促使地基和其下软弱层能在施工期内基本上完成渗透固结,减少后期下沉量; ②排走上部填方因降雨等原因下渗的多余水分; ③孔隙压力增大时有渗透出路,不会由于地下水和潜水在底层的积聚,而降低土体的强度和稳定性。垫层的厚度为1m～2m,并要高过原地面不少于0.15m,使地基沉陷后,原地面和地下水位不高过垫层。
1. 7桥头换填施工技术控制
在以往的桥头回填施工中,因换填石灰土多处于素土包围之中,施工场地狭窄只能用小型机具进行处理,而且由于与素土接头处施工不便,往往出现问题,所以在公路施工中,应当把台背处的路基全部挖开,统一填筑石灰土,不再保留周围的素土。这样重型压路机就可以开进台背处进行碾压。虽然素土变更为石灰土提高了一部分造价,但这样既保证了台背回填质量,又减少了人工与小型机具费用,同时有利于缩短工期,平衡全线路基施工,总体看来,利大于弊。在台背回填施工中我们统一规定台背高于2m的,从原地面填起;不足2m的,从原地面下挖至距台背顶2m处开始施工,保证台背换填石灰土的高度。同时严格规定台背回填的施工程序,首先按每层20cm计算出台背回填的用土量与用灰量,现场撒灰、搅拌,至少要倒翻3次(有条件的进行场拌),石灰土拌和必须均匀,颜色一致,现场铺平,压路机跟踪碾压至密实。对于压路机未能压到的靠近结构物翼墙及侧墙的边角处,用气锤、电夯等小型机具夯实。现场抽检压实度及石灰剂量合格后,方可进入下一层施工。每往上填筑一层加长至少10cm台阶,从而保证各层回填石灰土与路基连接密实、连续。
2存在的问题及改进措施
(1)桥头跳车形成的最主要原因是台背回填压实度、灰剂量达不到设计要求,整体强度差,在车辆荷载作用下产生沉陷,从而形成桥头跳车。
(2)桥梁为刚性结构,基本不产生沉陷,而路基要存在允许变形,因此刚性桥面与柔性路面的衔接必然产生沉陷变化,这个问题在施工中仍没有彻底解决的方法,只能采用适当加长过渡路段长度予以缓解。
(3)由于施工场地狭窄不利于操作及人为的疏忽,过渡段与路基衔接处往往是桥头的薄弱环节,易发生裂缝和桥头沉陷现象,因此台背回填土最好能与相邻路基同体施工。
(4)在实际施工中,有可能因路面结构层和桥面结构层施工不同步,在标高控制上产生误差。
(5)为增强桥面结构层强度,将原设计的沥青混凝土铺装变更为5cm粗粒式沥青混凝土加4cm中粒式沥青混凝土,并向桥头两侧各延伸10m,并同时在40m范围内用1%的纵坡进行调整。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。