路桥过渡段差异沉降分析及处理.docx

路桥过渡段差异沉降分析及处理公路是国民经济的重要命脉，从已投入使用的高等级公路特别是高速公路来看，常见的道路病害是：路面在台背回填处出现沉陷或断裂，车辆通过台背回填处跳车。文章对路桥过渡段的差异沉降进行了分析，并初步提出一些处理措施。一、前言公路是国民经济的重要命脉，由于其特有的优越性和灵活性，发挥着其他运输方式所不可替代的作用。公路建设又是国家最主要的基础产业之一，公路交通事业的迅速发展，为经济的持续发展注入了强大的活力。但是，从已投入使用的高等级公路特别是高速公路来看，存在着不少问题，其中比较常见的道路病害是：路面在台背回填处出现沉陷或断裂，车辆通过台背回填处跳车。而且随着高速公路的迅速发展，车辆快速、安全、经济和舒适的要求越来越高，这个问题越来越突出，影响公路使用性能和运输效益的发挥。因此如何解决台背回填处的跳车问题，已引起公路建设行业的重视，但并未获得满意的解决办法。汽车驶过桥头时，由于沉降差异的台阶会激起汽车的振动，使司乘人员处于振动环境之中。车辆振动会影响着人的舒适性、工作效能和身体健康。因此本文对路桥过渡段的差异沉降进行了分析，并提出一些处理措施。二、过渡段沉降差异产生的原因分析目前的路桥过渡段常采用设钢筋混凝土搭板和不设搭板两种情况。本文就这两种情况下过渡段的沉降机理进行分析。（一）设搭板时的沉降分析对于使用钢筋混凝土搭板的桥头过渡段，桥头搭板的一端搁置在桥台背上，另一端通过枕梁设在引道土体上。为了便于分析沉降差产生的过程，我们做出如下假设：（1）竣工时桥面和搭板面的纵坡相等，均为i1；（2）桥头沉降过程中，搭板绕简支端转动，且可以被视为平直的刚体；（3）搭板上和桥面上的面层结构和厚度相同，不产生沉降差。1、桥头过渡段沉降差产生的过程由于影响因素较多，为了便于分析问题，假设在沉降过程中存在桥面纵坡i2b等于搭板面纵坡i2a的情况，这样可以将桥头沉降过程分为以下两个阶段。第一阶段是竣工后至桥面纵坡i2b等于搭板面纵坡i2a时这一过程，主要是桥面由于墩台产生沉降凡造成纵坡变化(Δ1=i2a－i1)控制，其值不能过大，否则将造成桥面破坏，伸缩缝挤坏及支座条件变差。因此，各国的桥梁设计规范均有限制。第二阶段是桥台沉降趋于稳定后至整个引道土体趋于稳定。此时的主要特点是桥面纵坡i2b与搭板纵坡i3不相等，两者之间称为纵坡差△2，即△2=i3一i2b其大小对过渡段的行车舒适性影响很大。2、沉降差异的表示为了进一步分析差异沉降的危害，需对沉降差异用某一数学表达式来表示。通过对沉降差异的形成过程的分析，我们可以将搭板远台端部沉降趋于稳定时的总工后沉降量Sa分成两个部分，即Sa＝Sb+△S式中，Sb一桥台基础的预期工后沉降量；△S一桥台与搭板远离台端下土体之间的差异沉降量。桥台基础预期工后沉降量可以用如下公式计算，即Sb=α1α2L式中，α1一桥台基础工后沉降值占基础总沉降值的比例系数，主要与地基土类型有关。对于低压缩性饱和粘土，α1＝0.40；对于中压缩性饱和粘土，α1＝0.70；对于高压缩性饱和粘土，α1＝0.85。α2一考虑桥台基础形式的系数，一般地，对于摩擦桩基础，α2=1/500；对于扩大基础，α2=1/300。L一桥梁边跨跨径(m)以L表示搭板长度，以△S表示桥台基础与搭板远离台端下土体的工后沉降差，α2表示桥面纵坡和搭板面纵坡的差异值。如图1所示，得到以下关系式△S＝（△1＋△2）×L由此可见，桥台与引道土体容许沉降差并不是一个常数，而是与纵坡差和搭板长度均有关系。（二）未设桥头搭板时的沉降分析未设置桥头搭板的水泥混凝土路面、沥青混凝土路面，由于桥台和引道土体沉降差异在桥头形成一个陡坎或台阶。从行车安全和舒适性来看，台阶对行车的影响比设置搭板时的影响要大。未设置桥头搭板时，由于桥台和引道土体沉降差异在桥头形成一个陡坎或台阶。为了便于分析，也将工后引道土体沉降趋于稳定时的总沉降量Sa分成两个部分，即Sa＝Sb+△S式中，Sb一桥台基础的预期工后沉降量；△S一桥台与引道土体之间的差异沉降值；△S就是台背产生的台阶高度，对行车舒适性的影响很大。三、路桥过渡段沉降病害处治的措施台背过渡段的差异沉降是众多因素的影响而形成的。要解决这个问题，就必须从多个方面入手，对于不同的影响因素采用相应的方法解决。（一）台背地基处理地基可以分为天然地基与人工地基。直接放置基础的天然土层称为天然地基。如果天然地基土质过于软弱或有不良的工程地质情况，需要进行人工加固或处理后才能修筑基础，这种处理过的地基称为人工地基。对于软土地基处理，目前国内已有换土法、超载预压法、排水固结法、高压喷射注浆法、振动碎石桩法、深层搅拌桩、挤密砂桩等方法，下面介绍采用深层搅拌法加固桥头软基的方法。深层搅拌法是用于加固饱和粘性软土地基的一种方法。深层搅拌法是20世纪60