公路橋梁差異沉降問(wèn)題研究
公路橋梁過(guò)渡段的路面和路基沉降是路橋建設運營(yíng)期嚴重破壞建筑安全的常見(jiàn)問(wèn)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(wèn)題研究論文，以供參考，希望能對您有所幫助。
摘要：隨著(zhù)我國經(jīng)濟技術(shù)的迅速發(fā)展，橋梁和高速公路的建設技術(shù)突飛猛進(jìn)，但從公路與橋梁連接處的情況來(lái)看，橋頭跳車(chē)、搭板的斷裂、地基土的不均沉降等問(wèn)題依然嚴重影響著(zhù)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，并在此基礎上，提出了相關(guān)的施工技術(shù)來(lái)解決差異沉降問(wèn)題，其中主要分析了搭板的設置、地基的處理以及臺后的填筑等問(wèn)題。
關(guān)鍵詞 ：公路橋梁;地基沉降;機理;施工技術(shù)
1 差異沉降問(wèn)題簡(jiǎn)介
差異沉降即為不均勻沉降，是土木工程結構地基的主要變形之一。在路橋結構中，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(huì )讓沉降段的行車(chē)舒適度發(fā)生改變，影響行車(chē)的平穩通行，還可能引發(fā)嚴重交通事故，比如從目前已經(jīng)建成投入使用的公路橋梁來(lái)看，其中不少公路橋梁后臺都存在著(zhù)差異沉降，引起橋頭跳車(chē)等現象，明顯降低了行車(chē)的安全、舒適度等，并且橋頭跳車(chē)對公路橋梁本身也有較大的不良影響。當這個(gè)差異沉降趨于較大值時(shí)，會(huì )導致整個(gè)結構慢慢的開(kāi)始開(kāi)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)際路橋工程建設中有重要意義。
2 沉降機理的分析
2.1 臺背地基變形機理
溝壑地段往往都是橋涵結構地基發(fā)生變形的主要地段，該地段土壤的壓縮性能較大、地基的強度較高、含水量和孔隙率都較大，因而該地段變形能力較強，較強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(huì )高出5-10cm，相對地基而言，這些高出的路基部分會(huì )引起一定的附加應力，從而引起地基的沉降。
2.2 路堤變形機理
在道路施工過(guò)程中，被廣泛使用的臺背回填材料一般是粘性土。這類(lèi)土體的壓實(shí)度和密實(shí)度會(huì )受到施工現場(chǎng)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(huì )導致土方的含水量無(wú)法達到最佳，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(guò)程中，路基受到車(chē)輛荷載和自重的影響，原本不夠的密實(shí)度會(huì )進(jìn)一步提升，即會(huì )出現路基沉降的現象。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。當二者同時(shí)受到相同的車(chē)輛荷載作用時(shí)，這兩種不同材料修筑的部分就會(huì )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(zhù)落點(diǎn)是牛腿時(shí)，則會(huì )出現彈性支撐。 其中離橋臺較近的部分土體相對來(lái)說(shuō)承受的應力會(huì )稍微小一些，而離橋臺比較遠的土體承受的應力就較大，從而造成了不均勻受力的現象。從縱方向來(lái)看，因為汽車(chē)荷載在不斷的移動(dòng)，所以會(huì )引起兩個(gè)關(guān)于路基應力的峰值，其中一個(gè)峰值所在的位置在車(chē)輛荷載直接位置，另一個(gè)峰值所在的位置是搭板支撐的路基端部。因為汽車(chē)處在行駛狀態(tài)，當汽車(chē)通過(guò)搭板末端時(shí)，搭板末端的路基將受到的縱向應力，此時(shí)剛好出現最大值，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了過(guò)大的沉降。除此之外，因為路基沉降量是無(wú)法精確計算的，所以當路基沉降變形比較大時(shí)，板后路基與搭板在縱向產(chǎn)生的坡度差會(huì )非常大。
3 施工技術(shù)的應用
3.1 設置搭板
3.1.1 設置搭板的辦法
(1)因為汽車(chē)荷載的作用會(huì )造成路面厚度及剛度的漸漸改變。這一問(wèn)題，讓施工作業(yè)的額外工作難度增加了不少。在搭板的設置過(guò)程，應該盡量使搭板和路基面頂面保持在一個(gè)水平面上，通過(guò)這樣，就能夠讓橋面層底部的標高和搭板頂面的標高一樣。
(2)搭板頂面的標高和正常路段路基的標高保持相同，即能有效的解決路基和橋梁之間的過(guò)渡問(wèn)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高。對比搭板和路面連接處的標高，在實(shí)際施工過(guò)程中，應該比原來(lái)的設計標高略高一些，這樣就能夠形成預留反向坡，根據道路橋梁之間的沉降差，可以計算出坡度的大小。但這需要確保路線(xiàn)的縱斷面保持平順，以此來(lái)計算出路基沉降差和預留出的反向坡度。
3.1.2 連接橋臺與搭板
(1)錨栓：與臺端距離較近的錨栓應該設置在搭板和臺背之間的橋臺上面，通常需設置水平拉桿和豎直錨栓。通過(guò)這樣的措施，可以避免搭板的縱向滑動(dòng)，從而造成橋頭處的凹陷。22號鋼筋是一般所應用的材料，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(huì )造成搭板及牛腿的破壞，此時(shí)應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該保持在80cm左右，規格大多數為150mm×150mm×(21-38)mm。
(3)倒角：為了避免出現因為搭板轉動(dòng)損傷道路和路面結構的現象，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
在設置混凝土搭板的時(shí)候，其施工標準需要同時(shí)考慮行業(yè)規范和國標。按照相關(guān)規范施工，才能讓混凝土的平整度和表面坡度施工質(zhì)量得以保證。在使用壓路機碾壓的過(guò)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)際施工當中，需要在基層頂面和搭板混凝土頂面中間預留10cm以?xún)鹊木嚯x。當地面層鋪瀝青混凝土的時(shí)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度。
3.2 地基處理
為了防止橋頭跳車(chē)現象的發(fā)生，需要有效解決橋背地基軟弱這一問(wèn)題。在具體的施工過(guò)程中，應該結合實(shí)際情況的差異，采取相應的解決方案。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致的變形，從而減少錯臺現象出現的可能。軟土地基出現側向擠動(dòng)的情況通常出現在厚度角度的軟土層地基修筑高路堤的時(shí)候，這會(huì )導致對基樁壓力的增加，出現橋臺轉動(dòng)和水平位移的現象。這些現象會(huì )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象出現的可能，最好采用較輕的回填材料，適當增強地基剛性，還可以利用基樁對地基的側向流動(dòng)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)際路基處理當中，可以考慮將該類(lèi)土壤與黏性土層之間進(jìn)行換填。換土的深度可以根據軟層的實(shí)際厚度來(lái)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(kāi)挖深度控制在0。6m為宜，而如果填土高度較大，可以考慮開(kāi)挖到1m以上。當黏土開(kāi)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控制在30cm之內，土石混合材料填筑厚度控制在40cm之內，在達到相關(guān)厚度之前應采取相關(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發(fā)生的路堤沉降的兩個(gè)主要方面。一般說(shuō)來(lái)，發(fā)生在路面上的壓縮變形，產(chǎn)生的影響不會(huì )太大，所以通�？梢圆蛔鳛橹攸c(diǎn)考慮對象。從時(shí)間角度來(lái)看，路堤沉降可以分為次同結、同結以及瞬時(shí)沉降。其中對橋頭跳車(chē)現象影響比較大的有次同結和同結，而填筑材料的質(zhì)量和填充材料本身是能夠對路堤沉降產(chǎn)生較大影響的2個(gè)主要因素。
為了防止沉降段的沉降，施工時(shí)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(huì )導致路堤的不均勻沉降，甚至可能導致搭板脫空，在施工過(guò)程中應盡量保證嚴格按照相關(guān)規定進(jìn)行施工。所以壓實(shí)過(guò)程應該在距離路基頂大約1米處時(shí)，利用夯實(shí)機和壓路機進(jìn)行多次來(lái)回夯實(shí)，已達到充分壓實(shí)的目的。填筑材料的選擇一般選用礫石、砂礫等，因為這些材料具有高強度，透水性能好，摩擦角大，固結性能好，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，當被壓實(shí)后，材料的壓縮模量得到提高，反復荷載產(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
(1)連接段的長(cháng)度和填筑的材料必須在相關(guān)設計所要求的范圍之內。(2)橋臺、相鄰路基和橫向結構物的地基處理應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)施工前期應該做好相關(guān)的防排水措施;施工進(jìn)程中必須按設計圖紙做好縱、橫兩個(gè)方向的排水，以免雨水從結合部滲入到路基中去。(4)路基與橋梁連接段和橋臺錐坡應該同時(shí)修筑;若某些邊角壓路機不易碾壓，則應采用小型具有夯實(shí)功能的機器將其夯實(shí)。
4 總結
公路橋梁過(guò)渡段的路面和路基沉降是路橋建設運營(yíng)期嚴重破壞建筑安全的常見(jiàn)問(wèn)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過(guò)程中，面對不同的施工情況采取有效的施工措施對這些問(wèn)題進(jìn)行綜合治理，要根據相關(guān)的施工規范和要求，從源頭上防止公路橋梁過(guò)渡段路基發(fā)生明顯沉降等問(wèn)題，保證行車(chē)舒適度并提高行車(chē)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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