摘要:為研究路橋銜接處路面壓實度的影響因素和施工控制技術(shù)，本文針對不同的搭板長度和坡率對路面壓實度影響因素進行了數(shù)值計算和對比分析。結(jié)果表明:路橋銜接處搭板長度和縱向坡率的設(shè)計是影響其路面壓實度差異性的主要因素;當(dāng)路橋銜接處的搭接長度為5m，斜向的坡率為1%，行駛在其上的車輛速度達到80km/h時，車輛會達到一個臨界的跳車狀態(tài);對于樁長達到一定的長度后會對橋頭處的沉降產(chǎn)生影響出現(xiàn)“二次跳車”的現(xiàn)象;現(xiàn)場需要對路橋處的樁長變化情況進行詳細(xì)的設(shè)計，使得路橋銜接處和處理段結(jié)束處的沉降差異能達到最小。
關(guān)鍵詞:路橋銜接;搭板;壓實度;橋面跳車
0引言隨著現(xiàn)代社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，橋梁作為聯(lián)系地區(qū)之間的紐帶在逐漸發(fā)揮更加重要的作用。路橋銜接處的路基處理不好、橋臺結(jié)構(gòu)采用的支撐形式有誤、臺背所用的填筑材料壓實度不夠等都會對路橋銜接處的安全性產(chǎn)生一定的影響[1]。其主要表現(xiàn)就是路橋銜接處差異沉降，而差異沉降對汽車的安全行駛會產(chǎn)生很大的影響[2]。當(dāng)差異沉降很大時會使車輛在經(jīng)過路橋銜接處時產(chǎn)生顛簸的感覺，影響了駕駛的舒適性，甚至可能造成駕駛過程中出現(xiàn)交通故障。
車輛在行駛過程中的不平穩(wěn)的狀態(tài)會對橋梁產(chǎn)生額外的沖擊力，從而使橋頭處的橋墩和底部的橋臺承擔(dān)沖擊荷載，長期的沖擊荷載會增加橋臺產(chǎn)生裂縫的概率，同時對汽車的性能易造成損害，尤其是對于汽車輪胎的損害[3-5]?；诖爽F(xiàn)象，本文研究了路橋銜接處的路面壓實度不平整產(chǎn)生的原因，并對其損害的程度進行分析，提出了在施工過程中需要注意的地方，從而在一定程度上避免路橋銜接處路面壓實度不夠?qū)蛄汉推嚠a(chǎn)生的影響。
1路橋銜接處存在高差
路橋銜接處的路面最常出現(xiàn)的是橋頭跳車現(xiàn)象[6]。橋頭跳車通常意義上是指車輛經(jīng)過路橋銜接處時，會出現(xiàn)因路面不平整而導(dǎo)致車輛突然上升或者下降[7]。研究表明，當(dāng)橋頭與路面之間的高差超過1cm時，此時的路橋銜接處的顛簸感會對駕駛員的駕駛產(chǎn)生影響;當(dāng)橋頭銜接處的路面與橋梁的高差超過1.5cm后，汽車行駛在此處的速度會受到一定影響[8-9]。高差每增加1cm，相應(yīng)的車速會下降3.5km/h。當(dāng)路橋銜接處的高差超過5cm時，車速會受到很大的影響，甚至可能造成交通事故。同時，橋頭跳車現(xiàn)象還會對橋梁本身的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響，減少橋梁的使用壽命。
2路橋銜接處的路面壓實度差異性原因分析
為了更好地理解路橋銜接處的路面壓實度差異性存在的原因，一般會采用以下兩種方式來分析:一是在路橋銜接處設(shè)置相應(yīng)的搭板，模擬路橋銜接處的坡率;二是不設(shè)置搭板，但是橋臺與路面之間的銜接處會有錯臺[10-12]。本文通過設(shè)置搭板的方式分析路橋銜接處的路面壓實度差異性原因。在實際的工程中，路橋銜接處的搭板一般設(shè)置為3m～9m，由于搭板的兩側(cè)分別連接路面和橋臺，并且還存在一定的高差，因此，搭板兩側(cè)一定存在著沉降差。
假定搭板的長度為6m，搭板的坡率為1%，搭板在路面產(chǎn)生的沉降為6cm。當(dāng)高速行駛的車輛在經(jīng)過類似有搭板的路橋銜接處時會出現(xiàn)一定的安全事故，如果車速過快甚至?xí)绊戃囕v內(nèi)人員的生命安全[13-14]。車輛在通過路橋銜接處的受力機理是比較復(fù)雜的，包括橋臺的沉降和路面的沉降、搭板的設(shè)計長度以及車輛的行駛速度都會對整個系統(tǒng)產(chǎn)生影響。通過把汽車在路橋銜接處行駛的輪胎軌跡簡化為一條曲線來進行計算。當(dāng)車輛從橋面向路橋銜接處行駛時，可以將此段路線看為一個平滑的曲線。
3路橋銜接處的路面壓實度影響因素
對路橋銜接處的地基進行水泥攪拌樁處理，分析其主要的設(shè)計參數(shù)對橋頭跳車的影響，這些參數(shù)包括水泥攪拌樁對于路橋銜接處的處理方式、攪拌樁的樁長，通過研究這些參數(shù)的變化可以最終確認(rèn)路橋銜接處的沉降差異Δs、坡率i。從相關(guān)的研究可以發(fā)現(xiàn):樁土面積的置換率對于水泥攪拌樁處理路橋銜接處的地基基礎(chǔ)來說，可以降低其沉降值。但是水泥攪拌樁法施工路橋銜接處的地基效果還受到樁長L的影響。本文選取水泥攪拌樁的樁長為15m，樁土面積置換率分別取為4.9%和8.7%，通過樁長的變化考察路橋銜接處的沉降效果。當(dāng)樁長在6m到50m之間變化時，其路橋銜接處差異沉降曲線、坡度變化分別。
從可以看出:當(dāng)樁土面積的置換率一定時，路橋銜接處的沉降隨著樁長的增加逐漸增加，坡率隨著樁長的增加逐漸減小;當(dāng)樁長一定時，樁土面積的置換率從4.9%變?yōu)?.7%，路橋銜接處的沉降在變小，坡率也在變小。出現(xiàn)此現(xiàn)象的主要原因是樁長和樁土面積的置換率在一定程度上均降低了路基的沉降，當(dāng)兩者結(jié)合時，需要控制一個合適的樁長和樁土面積的置換率，這樣才能保證路橋銜接處的沉降最小且經(jīng)濟。實際施工過程中用水泥攪拌樁法處理路橋銜接處的縫隙時會將路橋銜接處的地基應(yīng)力分散到整個路面和橋面上，為了防止橋面上出現(xiàn)跳車現(xiàn)象，在用水泥攪拌樁處理路橋銜接處的縫隙時，需要控制樁土面積的置換率。假設(shè)路橋銜接處的地基處理段為水泥攪拌樁向外延伸1m的范圍，分別選取樁土的面積置換率為4.9%和8.7%，水泥攪拌樁長保持15m。
當(dāng)樁土面積的置換率保持不變的情況下，隨著樁長L的逐漸增加，處理段結(jié)束處的沉降先是逐漸下降，后又逐漸增加。這一現(xiàn)象也說明了在路橋銜接處處理的過程中并不是樁越長越好，對于樁長達到一定的長度后會對橋頭段結(jié)束處的沉降產(chǎn)生影響，從而出現(xiàn)“二次跳車”的現(xiàn)象。當(dāng)水泥攪拌樁的長度一定，樁土面積的置換率從4.9%變化為87%時，處理段結(jié)束處的沉降在變大，說明過度的加大樁土面積的置換率對于處理段結(jié)束處的沉降也會產(chǎn)生不利的影響。
因此，在實際的操作過程中，需要結(jié)合現(xiàn)場的情況設(shè)計相應(yīng)的樁土面積的置換率和地基的樁長。設(shè)路橋銜接處的樁長變化率β=Δs/P，其中Δs為相鄰處樁的變化差值，P為水泥攪拌樁的設(shè)計最大長度。選取樁土面積的置換率為8.7%，樁長為9m，水泥攪拌樁的實際最大長度為15m。樁長的變化率可以以樁底之間的連線與水平面的夾角α來表示。通過計算模擬可得出，當(dāng)在0°到60°變化之間路橋銜接處與處理段結(jié)束處差異沉降值隨α變化情況。
4路橋過渡段路基路面施工技術(shù)研究
為了處理路橋銜接處壓實度差異性的問題，目前國內(nèi)外普遍的處理方法是在路橋銜接處設(shè)置搭板，但是搭板的使用壽命有限，嚴(yán)重影響了車輛的行駛安全。因造成路橋過渡段的路基路面密實度存在問題的主要原因是路面和橋梁的基礎(chǔ)剛度不一致，所以為了更好的解決這一問題，在路橋銜接處的建設(shè)過程中通常考慮的是改變其路基的剛度，盡量使下面的基礎(chǔ)剛度保持一致。
4.1搭板設(shè)置
路橋銜接處的搭板在設(shè)計的過程中一般考慮以下三種辦法:第一種方法在路橋銜接處的面層處設(shè)置一定長度的搭板，此方法能夠使路橋銜接處的基層處于剛性狀態(tài)，能夠減少基礎(chǔ)的沉降。但是此方法加大了施工的難度，對現(xiàn)場的施工工藝提出了很高的要求。第二種方法是將搭板設(shè)計與路線銜接處的面層平行，在保證路橋銜接處的剛度的前提下還能相應(yīng)的減少施工的難度。第三種方法是結(jié)合了前兩種方法，在路橋銜接處設(shè)計一定厚度的鋼板，鋼板的厚度b根據(jù)實際情況進行調(diào)整，正常情況下大于8cm。這樣的設(shè)計可以保留路橋銜接處的一致性，讓路橋銜接處的剛度保持一致，對路基和橋梁的承載能力來說有很大的提升。
4.2地基處理
在路橋銜接處的施工工藝處理過程中，對于其地基的處理是重要的環(huán)節(jié)，處理好地基能夠很大程度上減少路橋銜接處橋頭跳車的現(xiàn)象。對軟弱地基的處理目前主要有換填土、注漿、粉噴樁、排水固結(jié)等辦法，在施工過程中可以根據(jù)實際情況進行選擇，在提高承載力的同時還能減少路橋銜接處的地基沉降。在實際修建路橋銜接處時若使用的是軟土地基，則軟土在長時間的受力作用下會產(chǎn)生向橋臺的擠壓力，最終會導(dǎo)致橋臺發(fā)生位移。橋臺的位移會破壞橋墩支座的受力特性，為了能夠避免此現(xiàn)象的發(fā)生，在路橋銜接處的路基處理過程中必須增強地基的承載力或改用結(jié)構(gòu)性能優(yōu)越的地基處理方式。
4.3臺后填筑
在路橋施工過程中由于橋墩的受力特性導(dǎo)致其會產(chǎn)生大量的回填土，回填土的密實度直接影響著地基的承載性能。橋梁的修筑一般都是緊靠河水，這對路橋銜接處的填土的質(zhì)量提出了很高的要求。同時，由于路橋銜接處施工過程中工作面狹小的原因，在施工過程中對作業(yè)也提出了很高的要求。規(guī)范中對于高速公路與橋梁銜接處的填土壓實度有相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，地基基底到橋臺面層的壓實度為95%，填土過程中其分層的厚度不宜小于20cm。同 時，考慮到橋臺背面是一個比較特殊的位置，正常施工中的壓路機無法到達，通常采用的是小型的機械施工，同時配合夯錘能夠達到較理想的效果。
5結(jié)論
本文主要分析了路橋銜接處的路面壓實度變異性原因和相應(yīng)的施工技術(shù)控制，主要的結(jié)論如下:(1)車輛在路橋銜接處的臨界跳車邊坡率與跳車豎向曲線存在一定的數(shù)值關(guān)系，搭板長度和縱向坡率的設(shè)計是影響路面壓實度差異性的主要因素。(2)樁長、樁土面積的置換率對于解決橋頭跳車和二次跳車有很重要的意義，過度的加大樁土面積的置換率對于路橋銜接處的沉降也會產(chǎn)生不利的影響。(3)采用結(jié)構(gòu)性能優(yōu)越的地基處理方式可以減少路橋銜接處橋頭跳車的現(xiàn)象、回填土的密實度直接影響著地基的承載性能。
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作者：趙列
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