1、探討橋梁施工技術及應用摘 要: 隨著我國高速公路的發展, 由于線型要求, 橋梁在公路工程中所占比重大大增加, 而高速公路對路面平整度要求高, 橋頭跳車對高速行駛車輛的行車舒適性乃至安全性所構成的威脅日見突出。因此, 橋梁過渡段上的路面的合理結構形式、高質量的材料和先進的施工工藝等問題引起了工程界的關注, 必須對之進行研究, 從而提出了施工質量控制措施。關鍵詞：橋梁；高速公路；施工技術; 施工工藝一過渡段路基路面施工技術1施工常見病害分析在橋涵、通道等構造物與兩端路堤聯接的橋梁過渡段,路基、橋涵常因不均勻沉降而出現臺階, 當此臺階達到一定數值, 會使行車產生明顯的顛簸跳動。由于車輛荷載的作用,

2、一般的臺階呈現中間低兩邊略高的形態。橋涵兩端臺階的產生和形成, 使車輛的行駛速度受到不同程度的影響。車速的降低幅度視公路等級、路面類型、臺階高度、車輛種類和行車速度而異。公路等級越高所設置的結構物也越多, 成許多高低不一的橋頭臺階。因為橋頭臺階導致汽車減速行駛, 使得車輛不可能在高等級公路的全線(或某一區段) 以設計速度運行。根據觀察和測試, 汽車遇到橋頭臺階, 一般要提前150 m 200 m 減速, 駛過臺階以后還需要大約相同的距離加速以恢復正常行駛速度。高速公路線形標準高, 橋頭引道路堤高, 極易產生沉陷和變形, 出現橋臺與引道錯臺、橋臺路基下沉、路面裂縫、不平, 甚至積水等病害。這些病

3、害使快速行駛的車輛顛簸、振動、跳車, 產生噪音。為解決這一問題, 應從設計與施工兩方面著手研究。設置搭板搭板的設置方法有三種: 方法一從理論上講是完美的,在搭板長度L范圍內, 在車輛荷載作用下, 路面的彎沉逐漸變化, 但這種方法給實際施工帶來很大困難。方法二,它的特點是克服了方法一的施工困難, 而且又有效地解決剛柔過渡的問題, 其中圖1中的b值應根據實際情況經計算而定, 一般不應小于8 cm。第三種方法是采用預留反向坡度, 即搭板與橋臺連接處標高一致, 而與路面連接端則高于設計標高, 形成一個預留的反向坡, 坡度大小根據橋梁之間的沉降差而定, 此法的關鍵在于考慮路線縱斷面平順的前提下, 確定沉

4、降差和預留反向坡度。搭板與橋臺間的錨固有豎向和水平向兩種方法。考慮到搭板自由端在車輛荷載作用下必然發生豎向位移, 而水平向的錨固更符合這一受力狀態, 并有利于橋臺受力, 因而搭板與橋臺間宜采用水平錨固。對于是否設置枕梁, 國內曾有人研究后認為枕梁布置在搭板尾端對于搭板受力沒有影響。我們進一步研究后認為, 枕梁設在搭板尾端對于控制板底彎拉應力是不利的, 它可使板底最大彎拉應力增大約三分之一, 如果板端枕梁附近一定范圍內板下地基處理不當, 將發生局部下沉, 造成二次跳車。但是, 枕梁可以將搭板傳遞下來的荷載分布到較大面積的地基上, 還可以增加搭板的橫向抗彎剛度, 故加設枕梁確是有利的。有關資料表明

5、, 枕梁下的路基內設置碎石樁或水泥石屑樁,可以改善枕梁及其下部路基土承載能力, 減少該處沉降。經實踐檢驗, 這種處理方法效果顯著, 而所需費用不大。因此, 我們認為搭板可作成不設枕梁和設枕梁兩類, 若設枕梁, 將其分為設置碎石樁或水泥石屑樁和不設兩類, 對這三種情況應在實踐中進一步檢驗其優劣。圖1 搭板的設置有關研究表明, 設置1􀀁5 m 寬路肩可以使搭板底部最大彎拉應力減少20%, 因此, 設置搭板時, 應注意修筑好路肩, 以改善搭板的受力狀況。搭板的長度確定至關重要,其長度與路堤填高成正比, 并與路基狀況有關。依據實際沉降差的大小來確定搭板的總長, 是成功防止橋頭跳車的重

6、要技術措施。一般地說, 設置與否需論證確定, 如設置,搭板長度可為5 m。小橋涵搭板、中橋的搭板長為5 m 8m, 大橋搭板長度為8 m 12 m。搭板下面地基的非均勻特別是脫空, 能顯著地增大板底的彎拉應力, 對搭板效用發揮極為不利。由搭板的受力分析可知, 當地基從均勻到非均勻再到脫空, 其相應的最大豎向位移各增大100%左右。而增加搭板厚度能顯著地增大搭板抵抗彎拉應力和變形的能力, 研究表明, 板厚從20cm 增到30 cm, 板底最大彎拉應力減少30􀀁60%, 相應的豎向位移也減少19􀀁85%。因此按彈性地基板和脫空板分別計算板厚, 根據實際情況確定厚

7、度, 對鋼筋混凝土搭板可取板厚為30 cm 左右。3 不設置搭板目前, 國內高等級公路在大中橋頭處均設置搭板, 但搭板一旦破壞, 不僅嚴重影響車輛的正常通行, 而且施工難度大、維修費用高。如果不設置搭板, 則應對臺后填筑作周密設計和認真施工, 對填料和壓實應有更高要求, 或采用專門的結構措施, 如鋪土工格網、填筑聚乙烯塊等。具體做法在臺后填筑和地基處理中加以論述。4 臺后填筑橋梁兩端路堤沉降由地基、路基、路面三部分壓縮變形組成。其中, 地基的壓縮變形由路基路面的恒載和車輛荷載引起, 填料的壓縮、固結、次固結引起路基路面結構層因行車作用而被壓縮。對于面層, 若搭板上和橋面上的面層結構和厚度相同,

8、 則不會產生沉降差, 因此搭板上和橋面上應采用相同的面層結構和厚度。車輛荷載的作用的影響深度一般2 m 左右, 因此一般搭板下的加強層不超過2 m。但實踐證明, 由于填料自身固結和施工要求不嚴, 若不對整個臺背填方作加固處理, 則不能徹底解決橋頭跳車問題, 國內一些成功解決橋頭跳車的實例也證明需對整個臺背填方作加固處理, 對整個臺背填筑從地基開始應采取適當的加固措施, 采用砂性土、砂礫、碎石土填筑, 必要時用石灰或水泥進行穩定處理, 也可采用半剛性材料填筑, 以此減少路基工后沉降, 同時相應提高壓實度要求。臺背回填的壓實質量是影響臺背路基沉降與跳車的一個重要因素, 臺背回填因位于臺背這個特殊位

9、置成為碾壓的一個薄弱部位, 壓路機難以碾壓, 且機械振動力太大時,對臺墻有影響。因此, 臺背回填處的壓實宜選用小型壓實機具, 分層壓實厚度宜薄, 一般應在10 cm 15 cm 范圍內。在材料選擇上, 應選用易于壓實的材料。否則要使用小型壓實機具壓實是相當困難的。5 地基處理處理好橋背軟弱地基是控制橋頭跳車的重要措施。對軟基處理目前國內已有換土法、超載預壓法、減少附加應力法、排水固結法、深層攪拌法和高壓噴射注漿法、振動碎石樁法等處理方法, 可以根據實際情況應用, 以改善地基性能, 提高承載力, 減少沉降, 縮小橋臺與路堤的沉降差, 避免錯臺。修建在軟土地基上的橋臺通常采用樁基礎。如果在相當厚的

10、軟土層修筑高路堤, 則軟土會因回填材料的質量而向側向擠動并對基樁施加很大的力。其后果是使橋臺產生水平位移或轉動。這將損壞支座、伸縮縫, 有時還會損壞橋面和橋臺。為了避免不正常的位移的出現, 必須減輕回填材料,或者增強地基土或用基樁, 達到抵抗側向流動的強度。此外在橋頭采用樁板法、輕質填料、連接箱式橋臺、支撐連續板等措施可有效地減少路基的沉降。6 臺背排水在橋梁過渡段如果排水處理不當, 會使水沿橋臺路基連接處下滲, 降低路面結構層的穩定性, 路基和地基的穩定性, 加劇錯臺和跳車。因此應根據臺背填料類型、降雨資料及滲水量等選擇適宜的排水方式, 以疏干臺后填料的水分。臺背路基填筑前, 在原地基土拱上

11、亦設置泄水管或盲溝。在基底上, 先作必要的處理。然后填筑橫坡為3% 4%的夯實粘土形成土拱, 再在土拱上挖成雙向坡的地溝( 地溝尺寸一般寬為40 cm 60 cm, 深為30 cm 50 cm )。在臺背后全寬范圍內滿鋪一層隔水材料( 可用油氈或下墊尼龍薄膜上蓋油氈) 。在地溝內四周鋪設有小孔的硬塑料管( 塑管直徑一般不小于10 cm。其上小孔孔徑為5 mm, 布成梅花形, 間距控制在10 cm 以內)。塑料泄水管的出口應伸出路基外或橋頭錐坡外。在硬塑料管四周填筑透水性好、粒徑較大的砂石材料。再分層填筑臺后透水性材料, 直到路基頂面。橫向盲溝的設置與上相同, 取消泄水管, 以滲透系數較大的透水

12、性材料填筑地溝(加大粒徑碎石)。用土工布包裹盲溝出口處, 并對其作必要的處理。有時視需要可在臺后填方中設排水墊層。排水墊層的作用: ( 1) 促使地基和其下軟弱層能在施工期內基本上完成滲透固結, 減少后期下沉量; ( 2) 排走上部填方因降雨等原因下滲的多余水分;( 3) 孔隙壓力增大時有滲透出路, 不會由于地下水和潛水在底層的積聚, 而降低土體的強度和穩定性。墊層的厚度為1 m 2 m, 并要高過原地面不少于0.5m, 使地基沉陷后, 原地面和地下水位不高過墊層。橋臺背面應設置防水涂層以避免滲水對結構物的侵蝕。對于回填區頂面與底面排水, 回填表面應夯實并設置截、排水設施, 必要時表面予以封閉

13、, 以減少地面水下滲。當回填范圍較大且表面滲水較多時, 應沿回填區底部原地面設置橫向水平滲溝或透水管, 滲溝或透水管水平間距一般為1 m 2 m, 排水管管徑10 cm 15 cm。為保證施工質量, 橋頭回填處不能設置料廠或預制廠,并保證預留回填段不小于15 m, 以便滿足各類重型壓實機械的最小工作長度。考慮到橋頭路基施工的特殊性, 宜適當提高工程費用定額, 使工程量和技術要求與工程費用相協調, 以便調動施工單位的積極性, 同時, 對橋頭路基施工宜采用固定的專業施工隊, 以便積累施工經驗。對于橋頭路基容許工后沉降, 國內外規定不一, 但是,據實際調查, 當車輛以80 km /h的速度行駛時,

14、對2 cm 的沉降差即有明顯感覺, 對沉降差達5 cm 時, 則可能出現交通事故或者明顯降低車速, 因此, 高速公路的橋頭路堤工后沉降值不宜大于5 cm。另外, 高等級公路上小跨徑構造物較多, 平均每200 m 300 m 即有一個, 如其兩頭發生跳車, 較大跨徑構造物對行車影響更大, 因此, 應對小跨徑構造物和大中橋同等重視。二 存在的問題及改進措施 橋頭跳車形成的最主要原因是臺背回填壓實度、灰劑量達不到設計要求, 整體強度差, 在車輛荷載作用下產生沉陷, 從而形成橋頭跳車。橋梁為剛性結構, 基本不產生沉陷, 而路基要存在允許變形, 因此剛性橋面與柔性路面的銜接必然產生沉陷變化, 這個問題在施工中仍沒有徹底解決的方法, 只能采用適當加長過渡路段長度予以緩解。由于施工場地狹窄不利于操作及人為的疏忽, 過渡段與路基銜接處往往是橋頭的薄弱環節, 易發生裂縫和橋頭沉陷現象, 因此臺背回填土最好能與相鄰路基同體施工, 若確實不具備同體施工條件的則必須逐層加寬至少10cm 成倒臺階施工, 嚴禁直上直下填筑臺背填土。在實際施工中, 有可能因路面結構層和橋面結構層施工不同步, 在標高控制上產生誤差。4 伸縮縫施工不好也可能產生橋頭跳車現象, 伸縮縫的常規作法為先在伸縮縫處填土或砂并壓實, 待整體瀝青混凝土鋪筑完成后, 再挖出伸縮縫內填土, 進行伸縮縫施工, 則在瀝青攤