路桥过渡段路基路面的结构设计分析

期刊: 建筑砌块与砌块建筑 DOI: PDF下载

韩佳伟 刘鹏 魏克森 杨滨 张捷

山东高速股份有限公司淄博运管中心 淄博255035

摘要

目前,在路桥工程施工过程中,过渡段路面出现的一系列施工问题日益严重。虽然我国先进的现代路桥工程技术体系在某些方面取得了较大进展,但整体路面的实际施工质量也有很大待提升空间。


关键词

路桥过渡段;路基路面;设计;搭板

正文

现阶段,尽管中国公路桥梁基础设施建设和施工设计团队的标准化施工管理水平正在并将继续发展,道路工程路面施工组织设计阶段的组织设计和过程组织管理在具体阶段的实施中,尤其是过渡段路面组织施工过程管理中,仍可能存在一些或许多具体的组织问题。因此,在推进整个路桥工程的开发建设和路面施工、设计和改造的总体设计过程的实施阶段,有必要进一步提高过渡段改造设计中路基路面优化设计的整体质量。

1造成过渡段沉降主要因素

1.1由于地基的沉陷

过渡段路面沉降事故的主要地质原因之一是道路基础本身自重沉降引起的问题,主要是因为道路基础本身承担着路面和道路交通自身的承载能力。路基基础通常分为许多类型的结构。不同类型的基础也有不同的土壤类型和基本结构。尽管两种地基上的路基荷载相同,但由于受力土体的差异,路基沉降和其他情况经常发生。尽管这两种土体的质量几乎相同,但当受到不同基础荷载的影响时,基础通常会出现严重沉降和其他情况。

1.2由于路面的沉陷

目前,随着高等级公路工程建设项目的建设规模和施工难度逐步加大,施工路面碾压混凝土的最大碾压厚度已大大超过原公路工程设计标准强度60cm。在实际施工或碾压施工或运营中,碾压混凝土的硬度远远不能保证其能够满足原设计标准的强度要求和高速公路的技术安全防护要求。公路建设项目进入公路正式设计和使用阶段后,由于交通荷载等多种因素,公路的交通压力不断增大,路面基层与路面垫层之间等距层之间需要连续压实,导致道路结构层空间逐渐压缩,导致当地路面轻微下沉

1.3由于刚度的差异

无论道路建筑本身的设计或本质是什么,都有一种半柔性路面形式的桥梁承重结构,它必须同时由一部分路基面梁和另一部分路面桥梁支撑。这些高架桥本身属于非常典型的半刚性结构,一般来说,刚度远高于一些传统道路建筑的刚度。在桥梁正常通行期间,桥梁的跨度基本上保证了不存在大荷载引起的变形甚至弯曲;然而,由于路基工程本身的原因,可能存在一些问题,如运输车辆所承担的道路荷载大小的合理选择,会在一定程度上导致路基的自然侧向沉降变形,更容易导致路基过渡段路基的自然侧沉降。

2 路桥过渡段路基路面结构设计的必要性

在路桥建设中,由于路桥交界处地基刚度的变化,施工难度较大。如果路桥过渡段的道路和路面结构设计不合理,将严重影响路桥过渡段车辆的通行。安全稳定。路桥过渡段的设计重点是路基路面结构的设计,设计质量必须得到保证。

1)保证路桥过渡段的平台设计和路面结构质量,保证此处路面的顺利过渡和车辆的顺利通行;因此,为了充分保证通过时的稳定性和安全性,驾驶员可以在通过该路段时进行控制。下坡时速度变慢,通过时间增加。高峰时段车流量大时,会造成车辆滞留,阻碍交通。

2)平坦的道路是行车安全和舒适的保证。如果设计不规范,很可能会出现过渡段的高低差,车辆通过时会产生明显的颠簸,严重降低驾驶舒适性。加速会对车辆和乘客的安全造成威胁。

3)路基路面的结构设计直接影响后续的运营维护。如果设计中出现问题,必然会导致路桥过渡段质量差,表面出现裂缝、缝隙、渗水等问题,降低舒适度。根据安全系数的计算,维修次数越多,维修成本越高。因此,良好的路基和路桥过渡路面结构设计也是降低路桥运输成本和营养的必要条件。

 

3路桥过渡段路基路面目前存在的问题

3.1总体结构的设计不合理

设计和测量人员首先需要对道路施工现场的具体条件进行更系统、深入和专业的综合调查,分析可能影响施工路基和路面性能的所有重要因素,并要求在路面设计测量的实施过程中,应从项目的总体把握出发,综合考虑道路的局部条件,找到最适合施工的路线设计测量方案,根据项目的具体施工情况设计路基和路面系统的总体结构。在一般适用条件下,在路桥过渡段填筑时,应注意选择粒径较大、相对堆积密度较大的较粗粒料填筑。在建筑物的具体安装和施工过程中,未能安全、正确地使用预制钢筋混凝土过渡板也是建筑行业经常出现的一个技术问题。虽然近年来,有关部门逐步加大了对此类施工相关技术理论的研究和研究,并在实践中不断探索和尝试改进,争取在更广泛的领域取得有效突破,但仍无法有效避免这些问题。最后,还有更常见、更严重和更复杂的工程安全问题。

3.2软土地基处理方式不正确

软土地基其实也是一种道路桥梁的建设方案当中的比较常见到的一类特殊的地基类型,软土地基通常具有其多变性、不存在稳定性问题的基本特点,如果你在道路设计建造过程的当中如果不能做到正确科学的设计处理这些软土地基,那么将直接影响就会最终导致了道路桥梁本身的基本稳定性,不只但会对桥墩出现桥头跳车事故等意外情况,更严重一些的情况还可能会导致桥墩路基大面积坍塌造成的事故。因此,设计的人员首先必须得考虑准备好如何能够正确合理地来处理一些特殊地基。

3.3边坡防护的问题

区域降水环境是城市道路、桥梁、路基和路面防护施工环境中最重要的影响因素之一。设计专业人员应同时充分考虑整个施工保护区的环境降水,并采取一些有针对性地降水保护措施。如果雨季出现大量突发性强降雨,将对原有路基和路面带来严重的破坏性自然冲刷,最终将导致既有路基和路面开裂、坍塌、开裂等严重地质灾害,不仅会延误路面的施工期,但也破坏了整个地区路桥工程系统的基本稳定性,造成巨大的潜在二次经济损失。因此,根据当地实际情况,加强路面施工密集区路段的道路边坡防护管理措施尤为必要

4路基路面的结构设计分析

4.1无搭板结构设计

无搭合板桥梁的结构及连接方式设计结构方式是运用在路桥高速公路过渡段结构桥梁的设计工程方法中是指一种为目前我国十分的广泛而常见的运用起来的一种大桥结构方式的桥设计结构方法形式,应用在选择该型桥的设计结构方式时,公路桥梁的桥梁连接的方式中通常也会是采用后台砂和填筑砂浆连接桥梁的一种结构方式,同时应该尽量还是选择和使用水泥密实度含量都较高一级些的水泥和填筑料。如混凝土桥梁路面在实际施工与设计技术方案审查中已要求其不能重复再使用大量水泥及粗粒粉砂,则其通常仍要尽量采用且以和其相适当配的合理比例并适当选用混合型水泥超细颗粒粉砂、水泥填料和混合水泥石灰填料等一些其他新型无机水泥配合材料,以进一步确保有效支撑并显著增强了桥面结构整体质量的稳定性。设计研究院勘测分析人员同时表示在城市道路桥涵工程设计与研究开发中还须特别强调需经过研究和科学的合理设计选择采取各种路面碾压沉降作业等方式,保证桥涵路基路面结构上应有的土壤压实度才有可能做到能够充分并有效地满足各类现代化高等级道路桥梁工程的设计施工生产制造和工程安装和使用两个阶段之间的综合荷载设计要求,防止了桥涵路基设计及建造实施过程与使用环境中频繁交替发生因桥涵路基大面积碾压沉降等造成事故的以上各种问题。如其所处施工设计之目的地区多是以软土地基广布,则各施工建设单位或设计施工研究人员也都要体会与科学正确的选择上述各种软土地基之施工及处理的施工结构方式,了解掌握其设计施工与设计研究中可能需要用到的多项关键之参数,如这些硬质地基承载力度一般皆较一般混凝土基础薄弱,则设计施工上可选择适当位置在上述这些软土地基的结构方式当中插入混凝土基础搅拌桩。

4.2有搭板结构设计

搭板结构的设计可以进一步提高路桥过渡段结构的动力稳定性,避免桥头跳车的安全问题。虽然搭板结构的施工设计和施工的综合优势仍然十分突出,但它们也受到许多主观技术因素的制约。施工企业在搭板工程的应用和管理方面还相对缺乏经验,过渡段路面也容易出现大面积的路基沉降差异。因此,在实际设计或施工设计中,枕梁通常单独设置,应根据地面反坡的实际施工条件进行适当调整。(1搭板型式和埋置深度搭板分为等厚、变厚度和台阶型三种型式。搭板埋置深度可分为高置式、中置式和低置式。高置式时搭板顶面与桥台顶面齐平;低置式时搭板的远台端顶面在路面基层之下,有利于路面铺设;中置式时远台端搭板顶面在路面面层与基层之间。三种埋置深度主要应根据路面结构来选择,高置式钢筋混凝土搭板像水泥混凝土路面那样直接承受车辆荷载,故适用于沿线为水泥混凝土路面时的情况。当引道为沥青混凝土路面时也可以使用高置式搭板,但此时影响行车舒适性的主要是搭板与沥青混凝土路面衔接部位存在的局部凹陷和错台。因此,沥青路面宜采用中置式或和低置式。由于中置式施工便利,故采用较为普遍。2在路桥过渡段路基路面的结构设计中,确定搭板长度时必须保证满足下列条件:①在出现沉降之后,其纵坡变化始终在允许的范围内。②其长度应长于破坏棱体。③其长度应长于预留缺口上口。④有效长度应足够。这四项要求中,①③相对于②④来讲更为重要,在具体工程中应实行严格要求。所以,为了保证搭板长度设计合理,具体工作中可以纵坡变化、预留缺口为依据,科学确定。除此之外,根据动力响应原理可知,搭板受力与自身长度有着密切联系,一般规律是搭板越长越利于受力。所以,工程设计中,搭板长度应确保在5米以上,大型路桥一般以8米至12米为宜,中型桥梁和小型桥梁的搭板长度最好保证在6米到8米之间。3当前,我国路桥工程建设中一般会将搭板与缘石的间距控制在半米左右。之所以这样做,是因为在搭板宽度增大时,位移会随之增大,板底最大弯拉应力却在同时减小。并且,若搭板宽度过小,其受力将会受到不利影响。因而,综合考虑后,本文建议搭板设计时最好以桥面宽度确定搭板宽度,使二者保持相等。另外,在厚度方面,考虑到其与位移的关系,为了保证路桥结构稳定,使用的搭板厚度不应过大。一般来讲,小桥应在0.2米至0.36米之间,大桥则最好在0.3米至0.4米之间。

 

5结语

路桥过渡段路基路面结构改造设计施工在整个工程公路建设工程中也占据起着同样十分之关键的历史位置,为此,我们还必须尽快明确公路设计工程中还存在问题的那些主要施工问题,然后才能采取更有效的措施切实加以纠正改进,以此有效推动这项工程的建设顺利的按期高质量竣工。

参考文献
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