路桥设计的构思及对新技术的探讨

2018-02-13郑朝林

建材与装饰 2018年23期

关键词：路堤路桥优化

郑朝林

（云南省交通规划设计研究院云南昆明 650000）

路桥设计是路桥工程项目建设的前期工作内容，设计方案优劣关系着路桥施工质量及其性能与安全可靠性。在路桥优化设计过程中，应当注意一些重要细节的设计，同时引入新技术手段应用在路桥设计之中，以此来提高路桥工程项目设计质量。

1 路桥项目重点环节的优化设计

1.1 优选路桥位置

就路桥工程项目而言，在优化设计过程中应当充分考虑桥位的选择以及长度和版型结构等。通过对路桥位置进行优化选择，可以有效发挥其价值和作用。在选择路桥位置时，应当考虑桥轴以及水面倾斜度，这关系着路桥排水效果。在对其版型结构进行设计时，应当严格遵循协调性以及科学性原则，而且还要确保受力均衡。在对路桥桥长进行优化设计时，通常有两种情况需要考虑：第一，若桥址面积相对较小，则路桥的设计长度也不能过大；如果桥址的面积较大，实践中为了能够有效提高路桥承重能力，需适当增大路桥的长度。在设计规划过程中，应当精确把握路桥的计算方法，然后采用模型方式对路桥的长度以及面积之间的关系进行准确把握。

1.2 地基高度优化设计

路桥工程项目建设过程中，地基是非常关键的，设计路桥结构时应当对地基的高度进行优化设计。对于地基图层而言，较易受到风化影响，如果解决方法不当则会影响地基稳定性，比如地基软化会影响路桥的高度，而且地基也容易崩塌。一般而言，地基土层的风化性泥岩较为常见，桥位处墩台基础底面土层的构成多为外露浸水后易软化以及崩解强度会迅速降低的强风化泥岩层。从实践来看这一缺点具有致命性，为此需采用岩面防水封闭技术对其进行处理。随着基坑不当开挖，直至设计标准高度以后，应当快速浇筑封底防水混凝土，这有利于防止外露进水，对地基起到了很好的保护作用。

1.3 路桥设计过程中需注意的几个问题

路桥工程项目主要包括道路与桥梁工程两部分，二者相互依存、密不可分。在路桥工程设计过程中，设计人员最为棘手的问题是道路与桥梁之间的衔接，这在很大程度上决定着路桥设计的科学合理性。比如，桥头跳车是现阶段路桥工程项目设计与施工建设过程中较为复杂的部分，究其原因主要是因为问题道路与桥梁的衔接不合理，最为突出的现象是错台与坡面角度突变等。

（1）桥头引道软土地基。在路桥工程建设过程中，由于其跨度比较大，经过的地区较多，所处地段难免会遇到软土地基，地基沉降通常会引发桥头跳车现象，进而影响路桥工程质量。在现阶段路桥结构物以及路基过渡段中，以往地形有较大的起伏，而且长期受到水的侵蚀，导致软土较多。在通车以后，由于路堤自重和行车荷载的作用，因此导致软土地基变形，而且地基出现了严重的沉陷问题。同时，因雨水侵蚀对路堤造成不利影响，比如使路堤强度变小，甚至出现严重的变形。实践中可以看到，桥涵、路堤之间的衔接位置存有缝隙，一旦雨水沿着该缝隙渗透，则必然会对填料造成侵蚀，使其变得非常的松软，最终因承载能力减弱而导致变形。同时，车辆荷载以及外力的冲击作用下也会导致路基下沉，出现桥头跳车问题。为消除桥台和台后填方段的沉降变形，严格处理软土以及湿陷性黄土等地基，准确把握地基结构层性，对土的含水量、剪切和密度进行试验，以此来确定地基沉降及其变形特点。对填方自重压力进行分段进行计算，根据地层情况优化设计地基处理方案，以确保台后填方路段地基沉降变形与地基沉降相同。

（2）填料压缩、压实度以及构造差异。路桥过渡段因路堤自重以及车辆荷载作用，孔隙率降低且填料在通车后出现压缩变形。过渡段回填太高，填料压缩变形太大。道路桥梁结构物与路基建设不同步，路基过渡段会留下缺口；因填土量较大、工作面太小，以致于压实质量不达标，特别结构物台后、翼墙内侧等处无法有效利用大型机械设备进行施工作业，过渡段路堤沉降。桥台结构而言是一种刚性体，本身具有较大的刚度，特别是对以钻孔灌注桩为基础的桥台来讲，本身压缩性非常的差，完工后不宜出行沉降。路桥工程台背填料需现场优选使用，以粗颗粒材料对桥头路堤进行填筑，以此来有效改善其压实性能，从而使其更加容易达到技术要求。在挖方段台背回填过程中，由于施工场地空间相对较小，因此建议填料厚度不超过20cm。同时，还要避免采用易崩解的碎屑进行作业，以免填料出现风化、崩解而导致其下陷。通过优势设计部分，可以有效提高路桥过渡段施工质量，确保路桥工程整体质量。

（3）合理设置搭板。在路桥设计过程中应当注意桥头跳车问题时，使柔性路段沉降经搭板过渡到桥梁结构之上，以此来避免车辆行驶时出现跳跃问题。通常情况下，其长度设计时以3～8m为宜，虽然搭板的应用某段时间内有良好的效果，但是路堤的一侧搭板置于路面基层之上，基层或者枕梁沉陷于此处可能会形成凹陷，严重时搭板可能会滑落。在设计过程中应当对搭板进行加固处理，搭板端部宽度、深度分别为0.4m、1m。在路堤以及桥涵接缝处设置排水槽，以此来减免路基、路面材料造成冲刷、浸润，从而确保桥头行车舒适性。

2 路桥设计过程中的新技术应用实践

随着建筑行业新技术的不断开发与应用，路桥设计过程中引入新技术手段以后可有效转以往统路桥设计弊端，对于提高路桥性能以及降低成本和缩减工期方面起到了显著的效果。

2.1 路桥设计过程中的计算机技术应用实践

目前来看，国内路桥工程设计过程中已经广泛应用了计算机辅助技术手段，结合现代计算机信息技术可有效完成桥梁模型设计，并且对其3D模型进行设计，在对3D模型进行分析基础上可获得桥梁参数，可根据参数对路桥建设方案进行优化设计与适当修正。比如，BIM技术的在路桥概念设计时的应用，可有效利用虚拟建造技对拟建路桥结构外观、所处的环境和功能信息等先建模，然后在进行综合分析其情况。虚拟建造路桥模型，可以客观而又准确地反映拟建路桥工程的物理原型、外观以及空间和力学特性，从不同的视角或者按不同的比例对虚拟模型进行设计，从而准确判定模型操纵及其功能要求。BIM技术建立虚拟模型，可对施工方案进行优化，并且对施工操作方法进行试验和模拟操作，大大提高了施工效率。在当前的形势下，通过不断完善和健全三维建筑模型，可以实现全周期以及分阶段的模拟，为路桥工程施工提供可视化帮助。BIM技术的应用，可以实现各种方案的模拟，比如基坑围护以及钢筋混凝土结构施工作业等。开工前利用BIM技术展示工艺技术方案，尤其是那些比较复杂的工程节点可以实现全尺寸展示，这有利于减少人为因素造成的偏差，对于技术交底的理解更为准确。值得一提的是，BIM技术在路桥工程设计中的应用实践，可以有效提高路桥工程设计，改善桥梁结构的安全性与耐久性。

2.2 GIS技术在路桥设计过程中的应用实践

在现代路桥工程设过程中，GIS技术的应用可以起到很好的效果，尤其在路桥前期地质状况勘察时利用GIS技术来实现对路桥施工地段的准确测量。通过提高地质勘察效率，可提高勘察精度和路桥优化设计效果。再如，GIS技术在现代路桥工程设计过程中的应用，可借助GIS技术图像的生成功能，对路桥所在地段的各种地理信息予以全面展示。同时，路桥设计过程中利用三维的GIS技术手段，可为路桥设计提供更为直观合格全面的地理信息，对于提高道路基础设施的优化设计水平以及全面推动路桥工程规划设计效果具有非常显著的成效。GIS技术在地质勘察中的应用，可利用这一技术手段对地形参数信息，比如平面坐标点以及位置和高程等信息进行准确测量。在路桥优化设计过程中，利用GIS技术可以实现对线路的规划设计，路桥施工信息资料的获取非常重要，这有利于提高路桥整体施工质量。