溫州軟土基上的路橋結(jié)合部問題分析及對策探討

1、溫州軟土基上的路橋結(jié)合部問題分析及對策探討溫州市電力工程學會 程燦勤隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，溫州地區(qū)的高等級公路不斷增加，溫州的路況也不斷得到改善?？墒?，人們在出行便利的同時，也在道路上經(jīng)受著處處的“坎坷”顛簸。我們說的“坎坷”，是指溫州的路橋結(jié)合部存在的陡坡及不平整問題。由于溫州地區(qū)地處水鄉(xiāng)，土質(zhì)松軟，大部分道路都建立在軟土基上，同時，道路過河須架橋來聯(lián)通，為確保河道通暢，避免橋梁沉降過大，造橋時都對橋墩以下的基礎部位進行特殊處理（即利用樁基進行加固），這樣就因橋墩與周邊路基沉降不均而導致路橋結(jié)合部產(chǎn)生高度差。溫州有句俗語“橋歸橋、路歸路”，即是對此現(xiàn)象的最好寫照。路橋結(jié)合部的問題已經(jīng)成為溫

2、州軟土基道路建設的一個難題。本文試從溫州的路橋結(jié)合部現(xiàn)象著手，分析原因并提出對策。一、溫州地區(qū)軟土基上路橋結(jié)合部問題的具體表現(xiàn)據(jù)不完全統(tǒng)計，溫州的各種橋梁多達上千座。路橋結(jié)合部存在問題具有相當?shù)钠毡樾?。具體表現(xiàn)為3種：1、路橋水平向分離，如圖1所示。2、路橋豎直向分離，如圖2所示。3、路橋水平向伴隨豎直向分離。一般情況下皆表現(xiàn)為此種現(xiàn)象。一般路橋結(jié)合部在新竣工投用或修復后投用一年內(nèi)就有上述問題出現(xiàn)，有些地段則更快，半年內(nèi)即出現(xiàn)此類問題，反正是屢修屢出現(xiàn)；由于沉降不均，在短距離內(nèi)橋與路面產(chǎn)生不平的高差小的有5厘米，大的則有30厘米，甚至更大，避震再好的車輛經(jīng)過時跳震幅度也很大，由于現(xiàn)在一般車速都

3、較快，因此它比低等級公路的坑凹不平有更大的危險。如市區(qū)的主干道錦繡路、車站大道、市府大道和機場大道及高速公路、新修的56省道瑞安到文成段等的路橋結(jié)合部都有此類問題。二、現(xiàn)階段處理路橋結(jié)合部問題的方法及其效果現(xiàn)階段處理路橋結(jié)合部問題的方法一般是用柏油沙子混合物充填修補，如圖3所示。從補救后的效果及反復檢驗來看，結(jié)果都不理想，究其原因，還是緣于沒有從根本上解決路橋結(jié)合部在短距離內(nèi)產(chǎn)生沉降不均的問題（即軟土基礎的沉降普遍要大于以樁基為基礎的橋墩的沉降）。三、解決路橋結(jié)合部問題對策的理論基礎和實踐依據(jù)處于相同的地質(zhì)基礎且相對受力均勻的道路路面其沉降量應該是基本相同的，其中相同地質(zhì)條件包括基礎經(jīng)過人工特

4、殊處理（如建立在相同樁基基礎工程之上的）和奠基于自然地質(zhì)條件上的兩種情況，相對均勻受力是指單位時間和單位面積內(nèi)基礎所承受的各種載荷和外力是相對固定和均勻的，這就是我們的理論基礎。從多年來的實際情況看，奠基于自然地質(zhì)條件上的道路范圍內(nèi)路面發(fā)生顯著沉降不均導致嚴重不平整的情況不多見，同樣，基礎全部經(jīng)過特殊處理的道路范圍內(nèi)路面發(fā)生顯著沉降不均導致嚴重不平整的情況照樣不多見，最理想的地質(zhì)情況是全部采用相應樁基處理的基礎，如沿甌江而上的金麗溫高速公路麗水段，但這樣的建設成本要高得多。這便是我們的實踐依據(jù)。因此，去除路面老化和熱脹冷縮導致的水泥（柏油）碎裂或剝離的現(xiàn)象，從我們溫州公路網(wǎng)多年來的現(xiàn)實情況看，

5、上述理論基礎和實踐依據(jù)是經(jīng)得起推敲和檢驗的，接下來我們將其作為解決路橋結(jié)合部問題對策的兩項基本依據(jù)。四、路橋結(jié)合部解決問題對策的理論描述基于前述理論基礎和實踐依據(jù)，現(xiàn)提出如下的路橋結(jié)合部解決問題對策的理論描述：在路橋結(jié)合部采用伸縮節(jié)，以平緩過渡路橋的熱脹冷縮伸縮縫；結(jié)合部至路面的過渡段采用適當長度的剛性鋼筋混凝土梁橋并要求與橋相接端應架設在橋墩上、且與橋有相同的支座，以期用其平緩過渡沉降不均所致橋路落差造成的不平整；過渡段梁橋與路面結(jié)合部應采用相同的基礎并自然過渡銜接（如混凝土與混凝土、混凝土與柏油路的銜接），確保過渡段與所銜接路面有相同的沉降量，從而確保此處有平緩的過渡，如圖4所示。五、根據(jù)

6、上述理論描述，結(jié)合橋梁工程的理論、機械原理及加工工藝，現(xiàn)就解決路橋結(jié)合部問題提出如下優(yōu)化設計方案1、路橋結(jié)合部所采用的伸縮節(jié)，具體結(jié)構(gòu)如圖5所示。采用伸縮節(jié)，可以遮蓋路橋材料的熱脹冷縮（混凝土的膨脹系數(shù)為0.00001）需要的結(jié)合部所預留的伸縮縫，同時可吸收并將路橋沉降差平緩過渡到剛性鋼筋混凝土梁橋。新設計的剛性可變形伸縮節(jié)應標準化（如圖6所示），以利規(guī)?；a(chǎn)及確保生產(chǎn)工藝、產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定提高和相對降低其生產(chǎn)成本。2、根據(jù)路橋結(jié)合部橋墩基礎與其它路基沉降量差幅度較大（至少有5厘米以上）且各地沉降量差異較大的情況（從5厘米至30厘米不等甚至更大），在橋墩結(jié)合部至道路過渡段采用適當長度的剛性鋼筋

7、混凝土梁橋以減小發(fā)生沉降后的坡度，如此則可以解決沉降差造成的坡度過陡，如圖7所示。為兼顧成本，長度以15米至20米長為宜：預計路橋沉降量差在30厘米以下的，可用15米長的梁橋，超出30厘米的用20米長的梁橋為宜，而沉降量差特別大的，則應根據(jù)實際定做為宜。不管采用的是預制件還是現(xiàn)場定做，其端頭皆應配置上述標準化了的伸縮節(jié)部件。梁橋一端架設在橋墩的支座上(此端應做成圓弧形，以期在梁橋另一端隨路面沉降時此端與伸縮節(jié)的配合能達到與未發(fā)生沉降時的效果)，另一端鋪設于道路的路基上，梁橋中間段可架空或在其下鋪設細石沙漿，絕不能鋪墊大的塊石，以免沉降時塊石支撐造成剛性鋼筋混凝土梁橋在橋墩支座處支點失效。梁橋的

8、橫截面形狀可以做成標準化的T形梁橋（常用跨徑為10、13、16、20米，我們可酌情選取），以利裝配，如圖8所示。3、剛性鋼筋混凝土梁橋與道路（不管是混凝土還是柏油路）的銜接處要確保雙方皆處在同質(zhì)的基礎上，以保證雙方具有相同的沉降量；同時對剛性混凝土梁橋端頭的上表面需作特殊角度（即做成斜面并有適當長度的配筋預留）的處理，以保證銜接處路面的平整，如圖7所示；道路的伸縮縫應避開銜接處，伸縮縫處宜采用伸縮節(jié)。六、設計方案可行性的理論校核1、技術可行性的校核：通?？梢詫⒆饔迷诠芳皹蛄荷系母鞣N荷載和外力歸納成三類：永久荷載、可變荷載及偶然荷載。各類荷載列表如下：從相關規(guī)范的規(guī)定及上表中所列的荷載中，將大

9、量經(jīng)常出現(xiàn)的汽車荷載排列成車隊形式，作為設計荷載，把偶然個別出現(xiàn)的平板掛車或履帶車作為驗算荷載符合標準規(guī)定要求。因此，我們應將汽車車隊中的最大一級的汽車超20級作為路橋結(jié)合部、過渡梁橋及其與道路結(jié)合部的設計施工依據(jù)（如圖9所示，如此則能符合經(jīng)濟發(fā)展對橋梁道路的要求）。則竣工投用以后的橋梁及其橋墩的承受力、沉降等指標應能滿足設計要求，過渡段剛性鋼筋混凝土梁橋及其與道路結(jié)合部的基礎同樣也能滿足設計要求?，F(xiàn)在來校核發(fā)生與以前相同量的沉降幅度時的坡度（以沉降量差為1米為例）：若原陡坡的水平距為5米、沉降差為1米，經(jīng)計算則陡坡斜長為5.1米、陡坡仰角為11.31度（這還僅指理想的直線斜坡的情況，實際上很

10、多是至橋接縫處變弧形，其仰角將大幅上升，如圖2.a所示），好像角度不大，但以城市道路汽車以每小時60公里的時速經(jīng)過斜坡，前輪剛上橋時其豎直向的速度分量V豎直為每小時11.765公里，考慮避震吸能所吸收的跳動量，一般汽車仍將有5至20厘米的跳動量甚至更大。同理，下橋時則跳空下伏所致的顛簸及由下坡路過渡至平路時的慣性下伏震動同樣令人很不舒服及對汽車機件造成危害。現(xiàn)采用20米長的剛性鋼筋混凝土梁橋，發(fā)生沉降差1米時，城市道路汽車以每小時60公里的時速經(jīng)過斜坡，經(jīng)計算前輪剛上橋時其豎直向的速度分量為每小時3公里，高速公路的汽車以每小時100公里的時速經(jīng)過斜坡，前輪剛上橋及下橋時其豎直向的速度分量為每小時5公里，則經(jīng)汽車的避震吸能后其跳動或跳空下伏量皆能控制在5厘米以下，令行車的安全性和乘車的舒適性都大大提高。如圖10所示。2、一次性投入采用本方案與采用普通方案多次修補的綜合經(jīng)濟效益的估算比較：應該說，采用本方案對行車的安全有明顯好處，安全效益不言而喻。一次性投入采用本方案，增加費用的地方在于橋墩必須加寬或可不變以便與剛性鋼筋混凝土梁橋共用，經(jīng)測算橋墩及其基礎處理的費用最大將可能增加一倍，所增加的費用占道路工程總費用的10%以下。剛性鋼筋混凝土梁橋可采用標準預制件，綜合考慮后應不增加成本。采用普通方