高速公路桥头路基设计

2022-09-12

近年来随着我省高等级公路的迅速发展, 由于与桥梁相连的台背路基不均匀沉降, 刚性结构物桥台与路堤相接处在行车荷载的反复作用产生较大的沉降变形差异, 产生的桥头跳车普遍存在。桥头跳车会造成行车不适、行车速度降低等, 还会导致程度不同的交通事故。同时由于跳车, 使得桥台台背、桥头伸缩缝遭受破坏。给高等级公路运营带来极大的困扰。如何解决高等级公路桥头跳车, 控制桥头路基的沉降变形, 保证公路交通安全和高速运营, 越来越引设计单位的重视。

1 原因分析

(1) 天然地基的沉降公路桥桥梁等结构物一般地处水田、河流、池塘或沼泽低洼软弱土地基处, 与桥梁相连的台背路基处理往往不到位, 特别是当天然地基压实度相对较大时, 若不进行处理就直接填土, 这样在行驶车辆产生的冲击荷载和路堤自重产生的附加应力作用下必然会被压缩, 产生沉降。 (2) 路桥刚度性不均匀沉降。桥桥结构物刚度原本就远远大于台背路基, 由于路基大体的固结沉降和自重作用下的塑性变形, 势必会产生不均匀性沉降。 (3) 时间性自然沉降。由于先施工桥涵结构物, 再施工桥头路基, 路基自然沉降时间相对缩短, 使大量自然沉降在公路使用期内进行, 加剧了路桥沉降差。 (4) 填料选择不当。路基填料的选取和一般路基相同, 使得透水性不好, 压缩沉降大。 (5) 排水不畅。由于地表水和地下水长期对路基的侵蚀, 对土类填料易产生浸蚀和软化, 特别对路基压实不够, 易产生侵蚀和软化, 降低强度, 导致路基变形。在车辆荷载冲击作用下, 必定造成桥头路基沉陷和变形。造成桥头路基不均匀沉降的原因还涉及到桥台类型、接缝、桥头搭板、路面以及施工方法等众多因素。直接原因是刚性结构物桥台与路堤直接处在行车荷载的反复作用产生较大的沉降变形差异, 这种情况在高填土段桥头显得尤为突出。如何解决台背路基沉降变形, 保证公路交通安全和高速运营?

2 解决方法

2.1 地基的填前处理

在台背回填前, 先对地基层彻底清除表土不小于30cm, 并用碎石换填, 对于软基地段要作特殊处理 (如加碎石桩) 形成桥与路基之间台背回填区下承层, 以便与台背回填区部分一同填筑。与路基搭接处一定要设置台阶, 以增加摩擦力。

2.2 填料的选择

台背填筑内摩擦角较大的透水性材料, 便于控制压实质量, 减小路基压缩沉降;同时, 选用内摩擦角较大的填料也有利于台背缝隙中渗入的雨水沿盲沟或泄水管顺利排到路基外。

考虑到桥头填料自重较大, 排水不利等因素, 可选用强度高、压实快、内摩擦角较大的轻质、透水性材料, 如卵砾土、碎石土、中粗砂、岩渣作为填料, 逐层填筑, 压实度大于等于96%。

2.3 科学安排施工顺序

路基比大桥主体工程早安排施工, 使大量自然沉降在公路施工期内进行, 减少路桥沉降差。最大限度地降低了桥头路基的使用期沉降量, 保证了桥头路基与台背回填体的平顺衔接。

2.4 路基填筑方法及压度实

桥台与路堤相接部位, 要分层填筑, 路基压实度大于等于96%, 桥台与路堑相接部位, 采用超挖回填的方法。对于台背不易被压路机碾压的“死角”, 可采用强夯处理方法。强夯机宜采用重100kN夯锤, 夯击影响深度约为5m~10m。对于台背及耳墙附近, 则应减小夯锤提升高度至2m~3m和增加锤击次数, 以免伤及桥台。当填筑距离路面底基层2m位置时设置2层土工格室, 土工格室采用室型号TGLG-PE-50-500, 抗拉强度大于等于150MPa, 延伸率小于等于15%, 铆缝间距:500mm, 格室高度:50mm, 展开尺寸:4m×12.5m=50m2/ (整幅须为单根筋带制做) 。土工格室搭接处采用U形钉锚固, 锚固间距1.5m。土工格室距边坡边缘或挡土墙应有20cm的净距。土工格室用扁钢及角钢固定于桥台上, 两层的间距1m (见图1) 。

2.5 加强排水

除选择透水性材料填筑台背路基外, 设置不小于60×60cm碎石盲沟, 碎石盲沟纵横交错, 盲沟除顶面外, 其余三面包裹反滤织物 (土工布) , 土工布采用规格:TGWF2000/0.55 GB/T17688-1999, 减少地表水及地下渗水对路基的侵蚀。对于地下水丰富地段, 用碎石垫层换填表土不小于30厘米上方铺设防渗土工膜。横向碎石盲沟和碎石垫层用φ6PVC管设置间距为20m。

2.6 设置桥头搭板

考虑桥台与台背路面在结构、材料、刚柔、胀缩等方面存在的差异, 为了在其纵、横向都能平顺逐渐过渡, 可采取设置桥头搭板的措施。在台背的填筑上方设置桥头搭板, 搭板长5m, 宽与台背同宽, 厚为30cm的现浇混凝土搭板, 采用C25现浇混凝土。桥头搭板下铺2 0 c m厚水泥稳定碎石, 长7m, 宽与台背同宽。通过设置桥头搭板使桥台与台背路基形成刚柔过渡区。

针对桥头路基不均匀沉降的各种原因, 在设计中针对这些成因采取综合处治, 使行车顺畅、舒适、安全。

摘要：通过对桥梁台背路基的处理, 解决桥头跳车问题。

关键词：桥头路基处理,桥头跳车