道路与桥梁过渡段的设计施工问题浅析
2021-04-03郭东亮
郭东亮
江西鸿业生态环境建设集团有限公司 江西 南昌 330077
1 道桥过渡段的设计要点
1.1 搭板设计方案
对搭板宽度进行设计时,应严格控制搭板与桥面之间的宽度指标,使两者接近。该设计方法能有效地减少车辆行驶过程中发生事故的可能性。同时桥板的边缘需要与桥面距离0.5m,此时技术人员再结合搭板厚度进行具体分析,以指导施工人员按设计要求施工。由于搭板厚度与位移成反比,厚度越大,发生位移的机率就越小,因此在具体设计时,应把位移的情况考虑在内。所以在桥梁施工中,设计者需要重点控制搭板厚度,使搭板达到规范要求。
进行搭板设计时,关键是要确定科学的搭板长度指标。为了进行结构设计,必须从以下几个方面来确定搭板的具体长度:第一,需要在出现沉降现象后,施工人员要合理控制纵坡的变化情况,使其处于可控范围内;第二,要保证搭板的长度大于被破坏棱体的长度。第三,保证搭板长度能有效地满足预留缺口的要求;第四,搭板长度还需要与工程质量要求相匹配。为使搭板长度能有效地满足工程施工的实际需要,应严格根据纵坡变化及预留缺口长度等指标来确定搭板长度,同时采用行业内专业的计算方法来确定具体的长度。另外还要考虑动力原理的影响,由于承载力与搭板本身的长度有很大的相关性,一般情况下,搭板的长度与承载力成比,长度越大,对外力的承载力就越大。当设计方案时,搭板的长度一般大于5m,大型桥梁需要设置为8m~12m,中型桥梁也需要设置为5m~8m。
1.2 路面搭板的型式与埋置深度的设计
路桥过渡段路面搭板的埋设深度可分为高、中、低三种。其中,高置型搭板的顶高应达到桥台顶部的高度,低置型搭板的顶高应位于路面基层的下端。从而可以顺利地完成对路面的铺筑工序。中置型搭板的远端部分应位于路面面层和基层之间。另外还需要根据路面结构的差异,对上述埋深差异进行具体设置。高置搭板对车辆形成的外压有充分的承受力,因此更适合于沿线水泥路面施工。若桥头引道采用沥青混凝土结构,则在具体的结构式设计中更倾向采用高埋式搭板,这样的施工效果更理想。
2 保障道桥过渡段施工质量的措施
2.1 填料选择、基地桩基施工
在台背路基正式施工前,应仔细选择填料,根据不同的土质进行对比试验,测量不同土质的相关参数,如液限、压实系数等。此外,应结合试验结果,选择最合适的材料,尽量做到就地取材,避免浪费,若土壤有较强的渗水能力,对此土壤应积极利用,以提高其强度,如采用非渗透性材料,则应加入一定量的石灰。采用高压旋喷桩做进一步地基处理,就桥头处理范围而言,应介于50m~60m之间;在进行打桩的过程中,对于背墙与第一排桩来讲,两者之间的距离应为3m,桩长为14m,直径为0.6m,桩距为1.5m,并呈梅花状展开布置。同时,灰浆比重应达到1.5,压力应达到28 MPa,在桩顶1m范围内,提升速率不得超过20cm/min,转速应达到每分钟18转。等成桩后,需凿除桩头0.5m,然后铺上碎石垫层,同时在其中部,铺上适当的钢塑格栅。
2.2 处理好地基
由于土工格栅法没有相当准确的施工标准,因此在过渡段的结构设计过程中,只需进行符合要求的施工,并能充分发挥过度段的实际作用,就是较为成功的过渡路段建设。由于过渡段需要能够抵抗竖向剪力造成的挤压,需要将过渡段与周围土壤融为一体,防止周边土壤产生变形,进而提高整个路基的稳定性。使用土工格栅法可以尽量避免路基与过渡段产生摩擦,相反,通过让土工格栅与土地发生碰撞,从而可以降低垂直方向上产生的重力,从而使过渡段受到大量车辆的挤压,也能有效地应对力的变化。
在道桥过渡段施工过程中,地基处理是非常重要的,在进行具体工程时,对地基处理有两种方法:复合地基法和排水加固法。
前一种方式是在天然地基的基础上进行施工,对部分土地进行加固或置换。加固部分包括天然地基和强化地基两部分,使其能够同时承受自身和外部逞来荷载。此法在应用中具有工期短的特点,但所需费用较高。应用此方法可有效地解决路面沉降问题。
后一种方法主要依靠车辆自身重力的作用,在道路上设置排水通道,从而达到排泄土壤水分的目的。同时,使土壤孔隙率降低,最终达到提高地基强度的目的。若采用此方法施工需要较长的工期,但其造价较低。在工程效果上,复合地基法优于排水加固法,但在实际施工过程中,仍需综合考虑方案的选择与自身工程相适应。
2.3 保证填土压实质量
为了提高过渡段施工水平,在实际施工过程中,施工人员应首先做好填土工作,以保证填土压实的施工质量。填土施工应严格按照具体的施工流程,采用较先进的压实设备。在过渡段台背填土时,应细化填土过程,主要可分为三个步骤:第一,保证填土厚度在14cm以内,填完土后用压实机压实;第二,保证填土厚度不超过15cm的土层,在土层上撒上石灰,再用压实机压实;第三,在第三次填土前,检查前两次填土的土层是否已压实,以确保每一层的紧实度,这也是填土施工中最重要的工序。
另外,正确选择压实机,填土压实度的优劣与选择的压实机有直接关系;在选择压实机时要根据施工场地的土层厚度来判断,同时要考虑土的性质等因素,并把压实机的压实量控制在一个合理的范围内,过多或过少都不能达到施工标准。
2.4 台背填筑、注浆补强
路桥过渡段施工中的地基变形、路基变形和路面变形这三个方面会引起路堤沉降,造成这一现象的根本原因是由于路面长期受到车辆荷载导致路基填料发生固结或因车流过大而压缩而引起的压缩变形。对于路桥面层而言,如果搭板厚度与桥面厚度不一致,则会产生沉降差,因此应保证搭板面层与桥面厚度的一致性,从而保证桥梁的正常运行。但也要注意,受车辆荷载的实际作用,影响范围约为2m左右,因此,增大尺寸的加固板厚度均不可大于2m。但大量事实表明,由于填料本身会出现固结现象,加之施工要求不够严格,加固效果不明显,将导致桥头跳车现象无法有效解决。所以要有效地解决跳车现象,必须对地基做好加固处理,确保桥梁正常运行。由于上述原因,在台背填土施工过程中,应采用土工材料加固路基,有效控制填土沉降,以保证路基质量得到提高。
对于过渡路段的碾压作业,可选用小型机械进行,但应注意的是,施工人员应根据碾压材料及施工条件分层碾压,不能为了节省时间而对路面进行统一碾压作业。如不严格执行分层碾压,极易造成沉降差过大,引起跳车问题。此外,还对回填尺度提出了更严格的要求,底长不得小于2m,路基土与台背填土要严格按照1:1的比例进行坡度对接,路基土与回填土对接的比例应为1:1.5。值得一提的是,台背填土时可采用刚柔过渡的方法,可采用半刚性材料作为回填材料,在台背范围内选用排水性能良好且易于压实的回填材料,如砂砾、碎石等。用这种材料回填并压实后,其压缩模量将逐渐增加,稳定度将得到提高,从而减少路基变形的可能性。但在某些较复杂的环境或特殊地区,由于换填材料的严重短缺,对工程造价会产生一定的影响。
路面摊铺完毕后,对桥梁过渡段进行注浆补强施工。注浆处理应根据垂直路面的方向进行,其钻孔直径应在0.5m~0.6m之间。在路基土挤密成型之后,渗透系数不大,而且在压力较大的情况下,会影响到路基,面对这种情况,可采用渗透性灌浆方式,扩散半径为1m。
2.5 搭板施工
对搭板的长度和强度,目前还没有作出明确的规定,因此在设计时还应充分考虑各种影响因素,做到以下几点:(1)路面使用一段时间后,会发生一定的沉降,此时路面也会发生一定的变形,为保证路面质量,应控制在1/200-1/300范围内。(2)在对搭板长度进行设计时,搭板长度一般应大于桥台台背预留缺口长度,以及压实困难的土体。对板长的设计,还要进行精确的计算,以便合理地确定,在计算时,要考虑的因素主要是搭板的受力状态。(3)在确定搭板强度时,应充分考虑搭板的最不利状态,即搭板的脱空状态,应根据搭板的实际情况,合理地划分搭板节段,合理地设置枕梁位置,避免对搭板强度造成不利影响。此外在路基与搭板之间,还会出现施工缝,这样很容易导致路基渗水,对路基稳定性产生不利影响,因此,为避免这种情况,应采用强度较高的填筑材料。
道路桥梁过渡段施工对搭板施工方法有较高的技术要求,在施工过程中,往往会受到多种因素的影响。第一,通过增加在桥台和路面搭板的长度,以减少两者的沉降差;第二,进行过渡段的施工时,根据实际沉降差预留一定的反向坡度,从而平稳过渡车辆的作用力。第三,可以根据车辆的作用力来进一步设计车肩,通常将路肩设为1.5m左右,以减少搭板的受力,延长搭板的使用寿命。第四,根据路堤高度、沉降差等有关因素确定搭板的总长度,为避免出现跳车问题,可采用双段搭板技术达到有效过渡的目的。
2.6 防水施工
该环节也是保证路桥过渡段施工质量的重要环节。在具体施工中,当混凝土浇筑完成后,可考虑进行拉毛工作,待混凝土凝固后再实施,借此使混凝土表面粗糙度增大,同时也使混凝土和沥青路面铺装层具有较好的粘结性能。本环节完成后,利用铣刨机对路面进行刻纹加工,以有效地清除路面上的浮浆,使路面强度得到提高。最后,处理暴露于路基和路面表面的混凝土,这是保证防水施工效果的重要环节。过渡段的裂缝问题较为普遍,并且这个问题不仅存在于表面,还有一些需要通过打毛的方式来发现和处理。
3 结束语
综上,道路桥梁过渡段的设计和施工意义重大,其质量与整体建设密切相关,对施工地段,要把考察工作落实到位,对施工中可能出现的问题,要第一时间沟通,同时要安排专门人员进行监督管理,使每一道工序都能充分实施,提高道路建设质量,为人民群众出行的安全,提供有力的保障。笔者认为,对于过渡段的施工质量控制,应从处理好地基、填土、设计控制和防水施工等几个方面着手,为确保道路桥过渡段施工质量作出贡献。然而,本文所做的研究还是很浅显的,对于道桥过渡段施工中存在的问题,还有待于各位专家继续研究,提出更有建设性的措施。