摘要:為研究路橋銜接處路面壓實(shí)度的影響因素和施工控制技術(shù)，本文針對(duì)不同的搭板長(zhǎng)度和坡率對(duì)路面壓實(shí)度影響因素進(jìn)行了數(shù)值計(jì)算和對(duì)比分析。結(jié)果表明:路橋銜接處搭板長(zhǎng)度和縱向坡率的設(shè)計(jì)是影響其路面壓實(shí)度差異性的主要因素;當(dāng)路橋銜接處的搭接長(zhǎng)度為5m，斜向的坡率為1%，行駛在其上的車輛速度達(dá)到80km/h時(shí)，車輛會(huì)達(dá)到一個(gè)臨界的跳車狀態(tài);對(duì)于樁長(zhǎng)達(dá)到一定的長(zhǎng)度后會(huì)對(duì)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(chǎng)需要對(duì)路橋處的樁長(zhǎng)變化情況進(jìn)行詳細(xì)的設(shè)計(jì)，使得路橋銜接處和處理段結(jié)束處的沉降差異能達(dá)到最小。
關(guān)鍵詞:路橋銜接;搭板;壓實(shí)度;橋面跳車
0引言隨著現(xiàn)代社會(huì)經(jīng)濟(jì)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(tái)結(jié)構(gòu)采用的支撐形式有誤、臺(tái)背所用的填筑材料壓實(shí)度不夠等都會(huì)對(duì)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(duì)汽車的安全行駛會(huì)產(chǎn)生很大的影響[2]。當(dāng)差異沉降很大時(shí)會(huì)使車輛在經(jīng)過(guò)路橋銜接處時(shí)產(chǎn)生顛簸的感覺(jué)，影響了駕駛的舒適性，甚至可能造成駕駛過(guò)程中出現(xiàn)交通故障。
車輛在行駛過(guò)程中的不平穩(wěn)的狀態(tài)會(huì)對(duì)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(tái)承擔(dān)沖擊荷載，長(zhǎng)期的沖擊荷載會(huì)增加橋臺(tái)產(chǎn)生裂縫的概率，同時(shí)對(duì)汽車的性能易造成損害，尤其是對(duì)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(shí)度不平整產(chǎn)生的原因，并對(duì)其損害的程度進(jìn)行分析，提出了在施工過(guò)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(shí)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(guò)路橋銜接處時(shí)，會(huì)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(guò)1cm時(shí)，此時(shí)的路橋銜接處的顛簸感會(huì)對(duì)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(guò)1.5cm后，汽車行駛在此處的速度會(huì)受到一定影響[8-9]。高差每增加1cm，相應(yīng)的車速會(huì)下降3.5km/h。當(dāng)路橋銜接處的高差超過(guò)5cm時(shí)，車速會(huì)受到很大的影響，甚至可能造成交通事故。同時(shí)，橋頭跳車現(xiàn)象還會(huì)對(duì)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(shí)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(shí)度差異性存在的原因，一般會(huì)采用以下兩種方式來(lái)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(tái)與路面之間的銜接處會(huì)有錯(cuò)臺(tái)[10-12]。本文通過(guò)設(shè)置搭板的方式分析路橋銜接處的路面壓實(shí)度差異性原因。在實(shí)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(tái)，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(zhǎng)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(guò)類似有搭板的路橋銜接處時(shí)會(huì)出現(xiàn)一定的安全事故，如果車速過(guò)快甚至?xí)绊戃囕v內(nèi)人員的生命安全[13-14]。車輛在通過(guò)路橋銜接處的受力機(jī)理是比較復(fù)雜的，包括橋臺(tái)的沉降和路面的沉降、搭板的設(shè)計(jì)長(zhǎng)度以及車輛的行駛速度都會(huì)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)產(chǎn)生影響。通過(guò)把汽車在路橋銜接處行駛的輪胎軌跡簡(jiǎn)化為一條曲線來(lái)進(jìn)行計(jì)算。當(dāng)車輛從橋面向路橋銜接處行駛時(shí)，可以將此段路線看為一個(gè)平滑的曲線。
3路橋銜接處的路面壓實(shí)度影響因素
對(duì)路橋銜接處的地基進(jìn)行水泥攪拌樁處理，分析其主要的設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)橋頭跳車的影響，這些參數(shù)包括水泥攪拌樁對(duì)于路橋銜接處的處理方式、攪拌樁的樁長(zhǎng)，通過(guò)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(duì)于水泥攪拌樁處理路橋銜接處的地基基礎(chǔ)來(lái)說(shuō)，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(zhǎng)L的影響。本文選取水泥攪拌樁的樁長(zhǎng)為15m，樁土面積置換率分別取為4.9%和8.7%，通過(guò)樁長(zhǎng)的變化考察路橋銜接處的沉降效果。當(dāng)樁長(zhǎng)在6m到50m之間變化時(shí)，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(shí)，路橋銜接處的沉降隨著樁長(zhǎng)的增加逐漸增加，坡率隨著樁長(zhǎng)的增加逐漸減小;當(dāng)樁長(zhǎng)一定時(shí)，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(zhǎng)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(shí)，需要控制一個(gè)合適的樁長(zhǎng)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(jì)。實(shí)際施工過(guò)程中用水泥攪拌樁法處理路橋銜接處的縫隙時(shí)會(huì)將路橋銜接處的地基應(yīng)力分散到整個(gè)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(shí)，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(zhǎng)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(zhǎng)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(shuō)明了在路橋銜接處處理的過(guò)程中并不是樁越長(zhǎng)越好，對(duì)于樁長(zhǎng)達(dá)到一定的長(zhǎng)度后會(huì)對(duì)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(zhǎng)度一定，樁土面積的置換率從4.9%變化為87%時(shí)，處理段結(jié)束處的沉降在變大，說(shuō)明過(guò)度的加大樁土面積的置換率對(duì)于處理段結(jié)束處的沉降也會(huì)產(chǎn)生不利的影響。
因此，在實(shí)際的操作過(guò)程中，需要結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)的情況設(shè)計(jì)相應(yīng)的樁土面積的置換率和地基的樁長(zhǎng)。設(shè)路橋銜接處的樁長(zhǎng)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(jì)最大長(zhǎng)度。選取樁土面積的置換率為8.7%，樁長(zhǎng)為9m，水泥攪拌樁的實(shí)際最大長(zhǎng)度為15m。樁長(zhǎng)的變化率可以以樁底之間的連線與水平面的夾角α來(lái)表示。通過(guò)計(jì)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(guò)渡段路基路面施工技術(shù)研究
為了處理路橋銜接處壓實(shí)度差異性的問(wèn)題，目前國(guó)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(guò)渡段的路基路面密實(shí)度存在問(wèn)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(wèn)題，在路橋銜接處的建設(shè)過(guò)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(jì)的過(guò)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(zhǎng)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(duì)現(xiàn)場(chǎng)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(jì)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(jì)一定厚度的鋼板，鋼板的厚度b根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整，正常情況下大于8cm。這樣的設(shè)計(jì)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(duì)路基和橋梁的承載能力來(lái)說(shuō)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(guò)程中，對(duì)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(duì)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(guò)程中可以根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行選擇，在提高承載力的同時(shí)還能減少路橋銜接處的地基沉降。在實(shí)際修建路橋銜接處時(shí)若使用的是軟土地基，則軟土在長(zhǎng)時(shí)間的受力作用下會(huì)產(chǎn)生向橋臺(tái)的擠壓力，最終會(huì)導(dǎo)致橋臺(tái)發(fā)生位移。橋臺(tái)的位移會(huì)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(guò)程中必須增強(qiáng)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(tái)后填筑
在路橋施工過(guò)程中由于橋墩的受力特性導(dǎo)致其會(huì)產(chǎn)生大量的回填土，回填土的密實(shí)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(duì)路橋銜接處的填土的質(zhì)量提出了很高的要求。同時(shí)，由于路橋銜接處施工過(guò)程中工作面狹小的原因，在施工過(guò)程中對(duì)作業(yè)也提出了很高的要求。規(guī)范中對(duì)于高速公路與橋梁銜接處的填土壓實(shí)度有相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，地基基底到橋臺(tái)面層的壓實(shí)度為95%，填土過(guò)程中其分層的厚度不宜小于20cm。同 時(shí)，考慮到橋臺(tái)背面是一個(gè)比較特殊的位置，正常施工中的壓路機(jī)無(wú)法到達(dá)，通常采用的是小型的機(jī)械施工，同時(shí)配合夯錘能夠達(dá)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(shí)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(zhǎng)度和縱向坡率的設(shè)計(jì)是影響路面壓實(shí)度差異性的主要因素。(2)樁長(zhǎng)、樁土面積的置換率對(duì)于解決橋頭跳車和二次跳車有很重要的意義，過(guò)度的加大樁土面積的置換率對(duì)于路橋銜接處的沉降也會(huì)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(shí)度直接影響著地基的承載性能。
參考文獻(xiàn)：
[1]郭蔚虹，高希敏，許志勇.高速公路加寬路面壓實(shí)度控制技術(shù)研究[J].筑路機(jī)械與施工機(jī)械化，2017，34(4):44-48.
[2]鄭帥.公路工程路基路面壓實(shí)施工技術(shù)措施分析[J].建筑技術(shù)開(kāi)發(fā)，2016，43(9):71+78.
[3]高杰，王天林，張毅，等.瀝青路面攤鋪溫度及壓實(shí)度均勻性評(píng)價(jià)[J].合肥工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2019，42(1):102-107.
[4]張井鋒.瀝青路面施工均勻性現(xiàn)場(chǎng)控制措施研究[J].公路，2018，63(3):65-68.
[5]LIXL，ZHOUZG，LVXC，etal.Temperaturesegregationofwarmmixasphaltpavement:laboratoryandfieldevalu-tions[J].ConstructionandBuildingMaterials，2017，136:436-445.
[6]焦生杰，徐清剛，劉秋寶，等.雙鋼輪振動(dòng)壓路機(jī)與路面有效接觸寬度研究及應(yīng)用[J].長(zhǎng)安大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2018，38(2):120-126.
作者：趙列
相關(guān)閱讀
