路桥过渡段施工技术

2011-12-31娄金安

中国新技术新产品 2011年12期

娄金安

(黑龙江省路达公路工程监理有限公司，黑龙江哈尔滨 150001)

1 存在的主要问题

随着高等级公路的大量建设，虽然管理单位和工程设计人员对桥头跳车的危害己经有了比较清晰的认识和足够的重视，在具体的工程设计中也采取了不少处治措施，取得了一些成功的实例。但从实际情况看，桥头跳车现象不仅在旧的桥头路堤存在，在许多新建的高等级公路上也较普遍。究其原因，主要有：对桥头路堤缺乏比较详尽的地质和水文调查，没有针对引起桥头跳车的主要原因而对症下药；只注重于桥头跳车处治方法的工程实践，较少进行系统的研究；路桥过渡段作为一个复杂体系，桥头跳车的处治应突出“综合处治”的思想。

2 路桥过渡段处治措施研究

2.1 设置桥头搭板

采用桥头搭板来防止桥头跳车现象是目前一种比较常见的处治方法。为了达到消除沉降差的目的，避免产生行车的不舒适感，一般认为，最有效的桥台搭板长度为足以保持其坡度在3‰～6‰以下且能承受全部行车荷载的搭板。因此，若假设工后沉降为10cm，坡度按5‰计，则板的长度需要20m以上，这对于高速公路中的大部分中小桥来说，是很不经济的。由于实际施工中搭板长度都较短（≤10m），因此，设置桥头搭板对于较大的差异沉降仍旧无能为力。另外，从已建高速公路的大量调查资料显示，桥头搭板对于过渡较小的沉降差效果明显，但较多的情况又增加了一些新的病害：

尽管在路堤桥台衔接处无明显跳车，但沉降差从桥台处转移到路基与搭板之间或在枕梁处发生局部下沉而引起“二次跳车”现象。

重交通荷载作用下的搭板由于脱空而发生折断，不仅未消除跳车现象，而且导致路面开裂雨水下渗使土基受到破坏。

搭板在与桥台的衔接端拱起也会使路面破坏。

2.2 土工格网加筋

利用土工加筋处治桥头跳车，国外从20世纪80年代开始研究，已进行了大量室内和室外试验，取得了良好效果。

研究表明，土工网铺网长度由下而上按1：1的坡率增加，最上一层不宜小于9m，铺面层间距以50cm左右为宜，土工网格应张拉锚固于桥台背，填土的压实度以85%～90%比较有效。填料以砾石土、碎石土为宜；同时，土工隔网必须具有较高的抗拉刚度。

近几年，通过上工合成材料加筋来处理桥头跳车的方法正越来越多地受到人们的重视，并不乏成功的范例。但土工格网作为一种平面结构，其对路基刚度的提高有限，但对填料的要求却比较高，更重要的是由于土工网的锚固作用只能阻止桥头较短距离内路堤填土的沉降，而对桥头路堤其它区域只能减小部分的路基压缩变形，不能消化由于地基沉降所产生的变形量，而地基沉降在大多数桥头跳车中起着主要作用。因此，土工网对于减小由于桥头压实度偏低造成的附加变形较为有效，其适用于地基条件较好情况下的桥头跳车处理。目前，设计部门较多采用的是将搭板与土工格栅加筋结合的方式处治桥头跳车。

2.3 软弱地基处理

桥头软弱地基在路堤填上荷载作用下产生的较大工后沉降是导致桥台与路堤沉降差的主要因素。通过多年的工程实践和总结，现在高速公路的软墓处理中常用的有两类：一是排水固结法，二是复合地基法。排水固结法包括袋装砂井、塑料排水板、超载预压，真空堆载预压等，复合地基法包括水泥搅拌桩、粉喷桩、钢渣桩等，两类方法各其适应性和特点，排水固结法工程造价较低，但预压工期较长，工后沉降较大，而搅拌桩复合地基可以大大减小地基总沉降量，并能使之在较短时间内趋于稳定，但其工程造价较高，且施工质量不能完全保证。

实践证明，软土地基沉降引起的桥头跳车在大多数高速公路上并没有很好地得到解决。究其原因，一是由于工程造价和施工工艺的原因，桥头地基处治，没有打穿软土层，从而导致软弱下卧层产生较大的工后沉降；二是软土地基路基堆载时间不充分。我国的高速公路建设，一般工期在三年以内，往往一旦开工就要求提前竣工，软土地基孔隙水压力没有得到充分消散，固结过程没有完成，从而导致过大的工后固结变形和次固结变形。因此，对于桥头软基处治而言，保证合理的工期，让软土地基在加载（超载）预压情况下有更长的时间固结沉降至关重要。

2.4 台背换填

根据“刚柔过渡”原理选用半刚性材料（灰土和水泥改良土）进行台背回填，回填尺寸为：底长最短为2米，对于台背填土与路基原状土采用1∶1坡度相接，对于路基土为回填土部分采用1∶1.5相接，并从设计、施工、监理等方面给出了经验参考。

台背一定范围内采用模量比较大，容易压实、排水性能好的材料进行换填，例如级配碎石、砂粒等是一种应用广泛的台背填筑方法，从作用机理看，它也属于刚柔过渡原理的一种。这些填料经过压路机压实后，压缩模量大，水稳定好，可以大为减小路基的压缩变形，但很多地区尤其是西部地区，换填材料比较缺乏，从而导致造价偏高而不便应用。

由于路堤的沉降由路基沉降和地基沉降构成，通过台背回填可以减小路基自身的变形，但其不能消化地基所产生的沉降，因此台背回填方法需结合其它处治方法才能较好地过渡桥台与路堤的沉降差。

2.5 采用轻质填料

采用泡沫聚苯乙烯EPS材料。EPS用于填筑路堤可显著减小地基的附加应力，从而减小地基的沉降量，且其具有足够的承载力，能满足上部路面结构层和行车荷载作用的强度要求，并且符合刚度要求。

采用粉煤灰。粉煤灰和一般细粒上相比，具有自重轻、强度高、压缩性小，透水性能良好等特点。在一定的工艺条件下，可形成具有一定强度的整体性材料。用其填筑路堤，可有效减小桥头路堤的总沉降。

2.6 挤密桩复合地基

采用挤密复合地基的方法来处理路基填土，是利用在填筑完毕的路基上成孔，通过挤密作用，使路基土密实度提高，然后在孔内填入材料并振动压实成桩。随着路基向桥台的靠近，可通过桩变长或减小桩间距的方式，使路桥过渡段刚柔得到过渡。由于桩的挤密和置换作用，路堤填土的密实度提高，应力减小，路堤整体刚度增大，从而减小了路堤的压缩变形。常用的挤密桩有砂桩、土和灰土桩及二灰土桩等。虽然土桩的材料较为低廉，但其需要一整套打入桩施工设备，故在经济上代价较高。

2.7 设置柔性桥台

从作用机理看，柔性桥台基本等同于加筋土挡墙。采用柔性桥台结构来降低桥台的刚度，缩小桥台和路堤的刚度差，使其衔接处的行车荷载压缩变形和填土固结沉降均匀过渡，达到消除路面纵坡突变防止桥头跳车的产生。国外也有这种柔性桥台的报道，甚至有多跨的桥墩也用加筋土做成柔性桥墩，但柔性桥台一般适用于个别简单桥梁结构形式，而且施工难度大。对路面进行抛高处理等来减小桥头的纵坡突变在大多数高等级公路中只能是作为其它处理方法的辅助措施。