公路橋梁差異沉降問題研究

　　公路橋梁過渡段的路面和路基沉降是路橋建設(shè)運(yùn)營期嚴(yán)重破壞建筑安全的常見問題之一，對交通安全，建筑物自身安全等各方面的危害也是比較明顯的。下面是yjbys小編為您搜集整理的公路橋梁差異沉降問題研究論文，以供參考，希望能對您有所幫助。

　　摘要：隨著我國經(jīng)濟(jì)技術(shù)的迅速發(fā)展，橋梁和高速公路的建設(shè)技術(shù)突飛猛進(jìn)，但從公路與橋梁連接處的情況來看，橋頭跳車、搭板的斷裂、地基土的不均沉降等問題依然嚴(yán)重影響著建筑物安全。本文從連接處沉降段路基路面的施工入手，對沉降段路面施工方式和原理做相關(guān)介紹和總結(jié)，并在此基礎(chǔ)上，提出了相關(guān)的施工技術(shù)來解決差異沉降問題，其中主要分析了搭板的設(shè)置、地基的處理以及臺后的填筑等問題。

　　關(guān)鍵詞 ：公路橋梁;地基沉降;機(jī)理;施工技術(shù)

　　1 差異沉降問題簡介

　　差異沉降即為不均勻沉降，是土木工程結(jié)構(gòu)地基的主要變形之一。在路橋結(jié)構(gòu)中，縱向和橫向均有可能發(fā)生差異沉降。公路橋梁對差異沉降尤其敏感，很小的不均勻沉降就會讓沉降段的行車舒適度發(fā)生改變，影響行車的平穩(wěn)通行，還可能引發(fā)嚴(yán)重交通事故，比如從目前已經(jīng)建成投入使用的公路橋梁來看，其中不少公路橋梁后臺都存在著差異沉降，引起橋頭跳車等現(xiàn)象，明顯降低了行車的安全、舒適度等，并且橋頭跳車對公路橋梁本身也有較大的不良影響。當(dāng)這個差異沉降趨于較大值時，會導(dǎo)致整個結(jié)構(gòu)慢慢的開始開裂破壞。因此，對公路橋梁沉降路段路基路面的施工技術(shù)研究在實(shí)際路橋工程建設(shè)中有重要意義。

　　2 沉降機(jī)理的分析

　　2.1 臺背地基變形機(jī)理

　　溝壑地段往往都是橋涵結(jié)構(gòu)地基發(fā)生變形的主要地段，該地段土壤的壓縮性能較大、地基的強(qiáng)度較高、含水量和孔隙率都較大，因而該地段變形能力較強(qiáng)，較強(qiáng)的變形能力使得其能輕易發(fā)生幅度較大的變形。與普通路段相比較，橋頭路段的填筑高度一般會高出5-10cm，相對地基而言，這些高出的路基部分會引起一定的附加應(yīng)力，從而引起地基的沉降。

　　2.2 路堤變形機(jī)理

　　在道路施工過程中，被廣泛使用的臺背回填材料一般是粘性土。這類土體的壓實(shí)度和密實(shí)度會受到施工現(xiàn)場的地形和施工具體條件的影響，如果施工中相關(guān)工藝實(shí)施力度不夠，那么就會導(dǎo)致土方的含水量無法達(dá)到最佳，密實(shí)度不夠，從而埋下了地基差異沉降的隱患。這樣修建而成的公路在實(shí)際使用過程中，路基受到車輛荷載和自重的影響，原本不夠的密實(shí)度會進(jìn)一步提升，即會出現(xiàn)路基沉降的現(xiàn)象。同用混凝土澆筑而成的橋臺相比較，臺背填土的柔性相對較大，在剛性上比較，兩者具有較大的不同。當(dāng)二者同時受到相同的車輛荷載作用時，這兩種不同材料修筑的部分就會發(fā)生不同程度的變形，從而引起差異沉降。

　　2.3 橋頭搭板造成沉降

　　如果路基的支撐著落點(diǎn)是牛腿時，則會出現(xiàn)彈性支撐。 其中離橋臺較近的部分土體相對來說承受的應(yīng)力會稍微小一些，而離橋臺比較遠(yuǎn)的土體承受的應(yīng)力就較大，從而造成了不均勻受力的現(xiàn)象。從縱方向來看，因?yàn)槠�車荷載在不斷的移動，所以會引起兩個關(guān)于路基應(yīng)力的峰值，其中一個峰值所在的位置在車輛荷載直接位置，另一個峰值所在的位置是搭板支撐的路基端部。因?yàn)槠�車處在行駛狀態(tài)，當(dāng)汽車通過搭板末端時，搭板末端的路基將受到的縱向應(yīng)力，此時剛好出現(xiàn)最大值，值最大，所以路基的塑形變形也最為明顯，因此迫使搭板末端出現(xiàn)了過大的沉降。除此之外，因?yàn)槁坊�沉降量是無法精確計(jì)算的，所以當(dāng)路基沉降變形比較大時，板后路基與搭板在縱向產(chǎn)生的坡度差會非常大。

　　3 施工技術(shù)的應(yīng)用

　　3.1 設(shè)置搭板

　　3.1.1 設(shè)置搭板的辦法

　　(1)因?yàn)槠�車荷載的作用會造成路面厚度及剛度的漸漸改變。這一問題，讓施工作業(yè)的額外工作難度增加了不少。在搭板的設(shè)置過程，應(yīng)該盡量使搭板和路基面頂面保持在一個水平面上，通過這樣，就能夠讓橋面層底部的標(biāo)高和搭板頂面的標(biāo)高一樣。

　　(2)搭板頂面的標(biāo)高和正常路段路基的標(biāo)高保持相同，即能有效的解決路基和橋梁之間的過渡問題。此外，這樣的措施還能夠讓搭板與橋臺連接處保持一樣的標(biāo)高。對比搭板和路面連接處的標(biāo)高，在實(shí)際施工過程中，應(yīng)該比原來的設(shè)計(jì)標(biāo)高略高一些，這樣就能夠形成預(yù)留反向坡，根據(jù)道路橋梁之間的沉降差，可以計(jì)算出坡度的大小。但這需要確保路線的縱斷面保持平順，以此來計(jì)算出路基沉降差和預(yù)留出的反向坡度。

　　3.1.2 連接橋臺與搭板

　　(1)錨栓：與臺端距離較近的錨栓應(yīng)該設(shè)置在搭板和臺背之間的橋臺上面，通常需設(shè)置水平拉桿和豎直錨栓。通過這樣的措施，可以避免搭板的縱向滑動，從而造成橋頭處的凹陷。22號鋼筋是一般所應(yīng)用的材料，毗鄰鋼筋之間的距離控制在75-80cm之間。如果錨栓是保持豎直的，有可能會造成搭板及牛腿的破壞，此時應(yīng)該保持限制位移及水平拉桿方向的同步，這樣能夠取得不錯的效果。

　　(2)支座：在靠近搭板的臺端下面，鋪設(shè)1-2cm厚的油氈墊層，如果選用的是板式橡膠支座，相鄰支座間的距離應(yīng)該保持在80cm左右，規(guī)格大多數(shù)為150mm×150mm×(21-38)mm。

　　(3)倒角：為了避免出現(xiàn)因?yàn)榇畎遛D(zhuǎn)動損傷道路和路面結(jié)構(gòu)的現(xiàn)象，不妨考慮把牛腿上邊緣以及靠近臺端的上緣制作成倒角。

　　(4)填縫材料：在搭板和橋臺連接的地方，為了防止雨水的滲入，可以在接縫當(dāng)中加入填縫材料。瀝青麻絮、玻璃纖維等是常用的填縫材料，通常先把填縫材料填入接縫，然后灌入較稀的瀝青。

　　3.1.3 搭板的具體施工

　　在設(shè)置混凝土搭板的時候，其施工標(biāo)準(zhǔn)需要同時考慮行業(yè)規(guī)范和國標(biāo)。按照相關(guān)規(guī)范施工，才能讓混凝土的平整度和表面坡度施工質(zhì)量得以保證。在使用壓路機(jī)碾壓的過程中，較薄的基層容易被壓碎或者是形成薄層。因此，一般在搭板的實(shí)際施工當(dāng)中，需要在基層頂面和搭板混凝土頂面中間預(yù)留10cm以內(nèi)的距離。當(dāng)?shù)孛鎸愉仦r青混凝土的時候，需要先鑿去已鋪好的水泥碎石基層，從而確保臺背的回填強(qiáng)度。

　　3.2 地基處理

　　為了防止橋頭跳車現(xiàn)象的發(fā)生，需要有效解決橋背地基軟弱這一問題。在具體的施工過程中，應(yīng)該結(jié)合實(shí)際情況的差異，采取相應(yīng)的解決方案。從而使地基原有的性能得到改善，以此提高其承載能力，減少路基橋臺間的沉降差和差異沉降導(dǎo)致的變形，從而減少錯臺現(xiàn)象出現(xiàn)的可能。軟土地基出現(xiàn)側(cè)向擠動的情況通常出現(xiàn)在厚度角度的軟土層地基修筑高路堤的時候，這會導(dǎo)致對基樁壓力的增加，出現(xiàn)橋臺轉(zhuǎn)動和水平位移的現(xiàn)象。這些現(xiàn)象會對支座以及伸縮縫產(chǎn)生較大的破壞，甚至對橋臺、橋面產(chǎn)生破壞。為了盡可能地減小非正常位移現(xiàn)象出現(xiàn)的可能，最好采用較輕的回填材料，適當(dāng)增強(qiáng)地基剛性，還可以利用基樁對地基的側(cè)向流動給以抵制。

　　在溝壑路段存在土壤孔隙大、含水率高等特點(diǎn)。實(shí)際路基處理當(dāng)中，可以考慮將該類土壤與黏性土層之間進(jìn)行換填。換土的深度可以根據(jù)軟層的實(shí)際厚度來確定，黏土通�？梢酝诔龊笤龠M(jìn)行一定地晾曬。例如：如果填土高度在4m以下，則開挖深度控制在0。6m為宜，而如果填土高度較大，可以考慮開挖到1m以上。當(dāng)黏土開挖晾曬到一定程度后，就進(jìn)行回填和壓實(shí)，并且在填土上層預(yù)留0。6m，采用石灰土進(jìn)行回填壓實(shí)。一般土方填筑厚度應(yīng)控制在30cm之內(nèi)，土石混合材料填筑厚度控制在40cm之內(nèi)，在達(dá)到相關(guān)厚度之前應(yīng)采取相關(guān)的壓實(shí)措施。

　　3.3 填筑臺后

　　地基的沉降和產(chǎn)生在路面和路基本體上的壓縮變形是橋梁引導(dǎo)發(fā)生的路堤沉降的兩個主要方面。一般說來，發(fā)生在路面上的壓縮變形，產(chǎn)生的影響不會太大，所以通�？梢圆蛔鳛橹攸c(diǎn)考慮對象。從時間角度來看，路堤沉降可以分為次同結(jié)、同結(jié)以及瞬時沉降。其中對橋頭跳車現(xiàn)象影響比較大的有次同結(jié)和同結(jié)，而填筑材料的質(zhì)量和填充材料本身是能夠?qū)β返坛两诞a(chǎn)生較大影響的2個主要因素。

　　為了防止沉降段的沉降，施工時不能僅僅依靠橋頭搭板，如果搭板下面的填料不能保證好的壓實(shí)度，也會導(dǎo)致路堤的不均勻沉降，甚至可能導(dǎo)致搭板脫空，在施工過程中應(yīng)盡量保證嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)定進(jìn)行施工。所以壓實(shí)過程應(yīng)該在距離路基頂大約1米處時，利用夯實(shí)機(jī)和壓路機(jī)進(jìn)行多次來回夯實(shí)，已達(dá)到充分壓實(shí)的目的。填筑材料的選擇一般選用礫石、砂礫等，因?yàn)檫@些材料具有高強(qiáng)度，透水性能好，摩擦角大，固結(jié)性能好，壓縮變形小等優(yōu)勢。此外還可以在兩空隙空間里修建盲溝，排水管等排水管道，利用其排出積水也可以減少沉降。還有其他輕型的材料，不但可以有效地減小地基的沉降，也可以使壓縮變形變小，當(dāng)被壓實(shí)后，材料的壓縮模量得到提高，反復(fù)荷載產(chǎn)生的累積變形也可以得到一定程度的緩解。

　　3.4 路基與橋梁連接段施工的要求總結(jié)

　　(1)連接段的長度和填筑的材料必須在相關(guān)設(shè)計(jì)所要求的范圍之內(nèi)。(2)橋臺、相鄰路基和橫向結(jié)構(gòu)物的地基處理應(yīng)與連接段基底處理同步進(jìn)行，這樣做可以避免差異沉降。(3)施工前期應(yīng)該做好相關(guān)的防排水措施;施工進(jìn)程中必須按設(shè)計(jì)圖紙做好縱、橫兩個方向的排水，以免雨水從結(jié)合部滲入到路基中去。(4)路基與橋梁連接段和橋臺錐坡應(yīng)該同時修筑;若某些邊角壓路機(jī)不易碾壓，則應(yīng)采用小型具有夯實(shí)功能的機(jī)器將其夯實(shí)。

　　4 總結(jié)

　　公路橋梁過渡段的路面和路基沉降是路橋建設(shè)運(yùn)營期嚴(yán)重破壞建筑安全的常見問題之一，對交通安全，建筑物自身安全等各方面的危害也是比較明顯的。所以在公路橋梁建設(shè)過程中，面對不同的施工情況采取有效的施工措施對這些問題進(jìn)行綜合治理，要根據(jù)相關(guān)的施工規(guī)范和要求，從源頭上防止公路橋梁過渡段路基發(fā)生明顯沉降等問題，保證行車舒適度并提高行車安全，在一定程度上防止由于路基路面沉降而發(fā)生的交通事故。

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