公路路桥过渡段的结构设计技术研究

曾利强

【摘要】公路路桥过渡段除具备一般路基的所有特征之外，还有其本身的特殊性。由于路堤与桥台、横向构造物（涵洞、通道）等连接处，存在其结构强度、刚度等方面的差异，因此路桥过渡段一般会产生不均匀沉降。当车辆通过路桥过渡段时，经常会发生桥头跳车现象，这大大降低了车辆运行的安全性和舒适度。本文系统分析了产生公路路桥过渡段问题的原因，并研究了路桥过渡段结构设计的相关技术。

【关键词】路桥；过渡段；沉降；结构设计

一、 前言

随着我国经济建设步伐的加快，我国对于路桥工程建设项目的投入力度越来越大，各个路桥项目不断兴起，其规模也日益扩大，因此路桥设计施工的质量问题就成为了当前备受瞩目的焦点问题之一。在路桥设计中，过渡段的结构设计是至关重要的。为了防止或减轻路桥过渡段的不均匀沉降，避免发生桥头跳车现象，减少交通事故，有必要对公路路桥过渡段的结构进行分析和研究。

二、产生问题的原因分析

1、结构形式不同

桥台、横向构造物（涵洞、通道）为刚性结构，而路基路面相对于桥台为柔性结构。两者的结构强度和刚度存在很大差异，所以压力相同时，两者沉降量不同。

2、设计问题

对于存在软土地基的桥头路段，有些设计者没有深入研究软基的物理性能，采用的软土地基计算方法与实际情况不符，导致桥头路基段处理方法不符合规范要求。

3、施工问题

台背进行填土时，压实度受机械设备、施工用料、施工经验、施工顺序等因素影响。台背填料不合格，填土的压实度不足，是路桥过渡段产生不均匀沉降的主要因素。

4、防护不力

台背路基填料一般采用透水性材料，很少考虑防水和排水措施，桥台在易浸水的路段，采用浆砌片石护坡，其他桥台路段只有在锥坡的范围设置浆砌片石护坡。桥头路堤的边坡防护以及台背防水和排水设施的不当，使台背填土流失严重，路基的强度降低，再加上车辆的长期反复碾压的作用，导致路桥过渡段地基变形过大，产生差异沉降。

三、路桥过渡段结构设计研究

1、 设置合理的强度渐变带

《公路软土地基路堤设计与施工技术细则》（JTG/T D31-02-2013）第5.1.5条明确规定，"处理与未处理以及不同地基处理方案衔接处应缓和过渡，减小差异沉降。相邻路段差异沉降引起的纵坡变化应控制在0.4%以内。" 由于桥台设计一般为强度、刚度较大的混凝土结构，而路基路面结构设计一般为强度、刚度较小的柔性填土路基结构和水泥混凝土或沥青混凝土路面结构，因此两者不同的结构型式之间应设置强度渐变带。通常我们可以在桥台与路堤之间设置一条50m左右的强度渐变带，在渐变带中填充不同的级配填料，以便于路堤更好的进行强度过渡。如果实际情况无法设置50m 的渐变带，那么也应该确保渐变带的长度在 30m 以上，路基的沉降差小于 5cm，沉降坡差小于0.4%。

2 、路基设计中采用土工格栅

在对路桥过渡段的路基进行设计时，可以优先考虑使用土工格栅技术。土工格栅可以在一定程度上将土体自身的抗剪强度更有效的发挥出来，它能够和土体同时承受车辆以及土体自身的荷载力，让土体不会产生过大的侧向变形，对路基填土的侧向位移起到控制作用，从而让路基的稳定性得到提高。土工格栅还可以和路基的填土产生摩擦作用，大大的减少了桥台台背的一部分垂直应力，让路桥过渡段的路基承载能力相应提升，以起到减少沉降的作用。

3、合理选择台背路堤填料

在台背路堤填筑工作开始之前，首先要选择施工的路堤填料。研究不同的土质在同样的压实机具，达到相同的压实度时的松铺厚度和压实系数，并根据研究的结果，比较不同土质的技术性能指标，选择最适宜的土质来做填料。同时应注意就地取材，在工程的附近选择填筑材料，不仅方便快捷而且经济实惠。台后填土的填料宜以透水性材料为主，并应分层填筑、压实。所用机具应能适应回填操作空间，当不适宜用大型压路机碾压时，应尽量采用小型手扶振动夯或手扶振动压路机压实。台背填筑应与锥坡填筑同步进行，并按设计宽度一次填足。桥台的填土应分层填筑，每层松铺厚度不宜超过15cm，每层达到设计及规范压实度后才能进行下一层填筑，为减少桥头路基沉降，还应严格控制桥头路堤填土质量和压实度，压实度不应小于96%。

4 、合理设计桥头搭板

4.1整体式浇筑与分块浇筑

桥头搭板在以往修建单车道或者双车道的公路时，多数采用整体浇筑。随着我国经济的发展，道路等级越来越高，道路车道数由单车道发展到双车道、四车道、六车道以及更多车道，路面越宽，整体式浇筑搭板越不方便，搭板受力相对更复杂，不均匀沉降也给搭板带来更多问题。根据国内已有高速公路的實践经验，对于宽度较大的搭板宜分块浇筑，分块浇筑的桥头搭板宽度通常以行车道划分，搭板之间设拉杆连接。

4.2搭板长度

搭板长度的取值，和路基填土高度、地基沉降量等因素有关，其中路基填土高度是比较容易考量的因素。《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2004）第3.4.4条规定"高速公路、一级公路和二级公路的桥台宜设置搭板。搭板厚度不宜小于0.25m，长度不宜小于5m。"理论上讲，对于不同地基、填料、填土高度等应采用不同的搭板长度，实际设计和施工过程中，为便于施工，搭板长度一般取2种长度类型。根据国内已有高速公路的实践经验，通常以填上高度5m作为临界高度。当台后填土高度<5m时，桥台搭板长度取6m；当台后填土高度≥5m时，桥台搭板长度取8m。特殊路基段，应根据实际情况进行调整。

4.3搭板与桥台连接

搭板与桥台通过锚筋连接，并在搭板和桥台、耳墙之间的接缝中填入沥青玛蹄脂防止雨水渗入。因搭板的另一端落在路基上，路基沉降后搭板会产生纵向位移，所以在台顶与搭板之间应设置锚筋，并对另一端地基进行加强处理，以减少局部沉降。搭板顶设置与桥梁一致的路面结构与防水粘结层，搭板底设置水泥稳定碎石垫层（如下图，单位mm）。必要时还可设置枕梁，枕梁可以将搭板传递下来的荷载分布到较大面积的地基上，同时还可以增强搭板的横向抗弯刚度。

4.4搭板配筋设计

桥头搭板可认为作用在弹性地基上的梁，承受集中力和均布荷载的作用，一般采用有限元程序或手工对搭板进行设计计算。综合考虑构造要求、搭板实际受力状况的复杂性、重载交通的作用及路基的不均沉降等因素，在实际设计中，应结合工程要求，适当加大主筋的钢筋直径和减小主筋间距，并采用双层配筋，在上、下两层钢筋之间应设置支撑保证其位置准确。

搭板的设置应与桥台、耳墙构造、路基路面宽度、路面结构层类型相适应，正交正做，斜交斜做。考虑到台后填料尚有沉降的因素，建议在适当位置预留注浆孔，以便后期维修加固。

四、 结语

路桥建设是一件利国利民的大事，随着我国公路事业的发展和人们对公路质量要求的提高，车辆运行的安全性和舒适度的重要性日益突出。因此，我们要对产生公路路桥过渡段问题的原因进行全面分析，并研究相应的设计及施工方案，保证公路路桥过渡段的设计及施工满足规范要求，减少或避免公路路桥过渡段出现不均匀沉降，提高车辆运行的安全性和舒适度，促进我国路桥建设的全面快速发展。

参考文献：

[1] 杨自军.路桥过渡段施工技术的应用及分析 [J]. 广东科技 .2010（06）：92.

[2] 尹自永.路桥过渡段沉降成因分析与设计、施工控制研究 [J]. 黑龙江交通科技 .2011（01）：39.