公路橋梁差異沉降問題研究
公路橋梁過渡段的路面和路基沉降是路橋建設運營期嚴重破壞建筑安全的常見問題之一，對交通安全，建筑物自身安全等各方面的危害也是比較明顯的。下面是yjbys小編為您搜集整理的公路橋梁差異沉降問題研究論文，以供參考，希望能對您有所幫助。
摘要：隨著我國經濟技術的迅速發展，橋梁和高速公路的建設技術突飛猛進，但從公路與橋梁連接處的情況來看，橋頭跳車、搭板的斷裂、地基土的不均沉降等問題依然嚴重影響著建筑物安全。本文從連接處沉降段路基路面的施工入手，對沉降段路面施工方式和原理做相關介紹和總結，并在此基礎上，提出了相關的施工技術來解決差異沉降問題，其中主要分析了搭板的設置、地基的處理以及臺后的填筑等問題。
關鍵詞 ：公路橋梁;地基沉降;機理;施工技術
1 差異沉降問題簡介
差異沉降即為不均勻沉降，是土木工程結構地基的主要變形之一。在路橋結構中，縱向和橫向均有可能發生差異沉降。公路橋梁對差異沉降尤其敏感，很小的不均勻沉降就會讓沉降段的行車舒適度發生改變，影響行車的平穩通行，還可能引發嚴重交通事故，比如從目前已經建成投入使用的公路橋梁來看，其中不少公路橋梁后臺都存在著差異沉降，引起橋頭跳車等現象，明顯降低了行車的安全、舒適度等，并且橋頭跳車對公路橋梁本身也有較大的不良影響。當這個差異沉降趨于較大值時，會導致整個結構慢慢的開始開裂破壞。因此，對公路橋梁沉降路段路基路面的施工技術研究在實際路橋工程建設中有重要意義。
2 沉降機理的分析
2.1 臺背地基變形機理
溝壑地段往往都是橋涵結構地基發生變形的主要地段，該地段土壤的壓縮性能較大、地基的強度較高、含水量和孔隙率都較大，因而該地段變形能力較強，較強的變形能力使得其能輕易發生幅度較大的變形。與普通路段相比較，橋頭路段的填筑高度一般會高出5-10cm，相對地基而言，這些高出的路基部分會引起一定的附加應力，從而引起地基的沉降。
2.2 路堤變形機理
在道路施工過程中，被廣泛使用的臺背回填材料一般是粘性土。這類土體的壓實度和密實度會受到施工現場的地形和施工具體條件的影響，如果施工中相關工藝實施力度不夠，那么就會導致土方的含水量無法達到最佳，密實度不夠，從而埋下了地基差異沉降的隱患。這樣修建而成的公路在實際使用過程中，路基受到車輛荷載和自重的影響，原本不夠的密實度會進一步提升，即會出現路基沉降的現象。同用混凝土澆筑而成的橋臺相比較，臺背填土的柔性相對較大，在剛性上比較，兩者具有較大的不同。當二者同時受到相同的車輛荷載作用時，這兩種不同材料修筑的部分就會發生不同程度的變形，從而引起差異沉降。
2.3 橋頭搭板造成沉降
如果路基的支撐著落點是牛腿時，則會出現彈性支撐。 其中離橋臺較近的部分土體相對來說承受的應力會稍微小一些，而離橋臺比較遠的土體承受的應力就較大，從而造成了不均勻受力的現象。從縱方向來看，因為汽車荷載在不斷的移動，所以會引起兩個關于路基應力的峰值，其中一個峰值所在的位置在車輛荷載直接位置，另一個峰值所在的位置是搭板支撐的路基端部。因為汽車處在行駛狀態，當汽車通過搭板末端時，搭板末端的路基將受到的縱向應力，此時剛好出現最大值，值最大，所以路基的塑形變形也最為明顯，因此迫使搭板末端出現了過大的沉降。除此之外，因為路基沉降量是無法精確計算的，所以當路基沉降變形比較大時，板后路基與搭板在縱向產生的坡度差會非常大。
3 施工技術的應用
3.1 設置搭板
3.1.1 設置搭板的辦法
(1)因為汽車荷載的作用會造成路面厚度及剛度的漸漸改變。這一問題，讓施工作業的額外工作難度增加了不少。在搭板的設置過程，應該盡量使搭板和路基面頂面保持在一個水平面上，通過這樣，就能夠讓橋面層底部的標高和搭板頂面的標高一樣。
(2)搭板頂面的標高和正常路段路基的標高保持相同，即能有效的解決路基和橋梁之間的過渡問題。此外，這樣的措施還能夠讓搭板與橋臺連接處保持一樣的標高。對比搭板和路面連接處的標高，在實際施工過程中，應該比原來的設計標高略高一些，這樣就能夠形成預留反向坡，根據道路橋梁之間的沉降差，可以計算出坡度的大小。但這需要確保路線的縱斷面保持平順，以此來計算出路基沉降差和預留出的反向坡度。
3.1.2 連接橋臺與搭板
(1)錨栓：與臺端距離較近的錨栓應該設置在搭板和臺背之間的橋臺上面，通常需設置水平拉桿和豎直錨栓。通過這樣的措施，可以避免搭板的縱向滑動，從而造成橋頭處的凹陷。22號鋼筋是一般所應用的材料，毗鄰鋼筋之間的距離控制在75-80cm之間。如果錨栓是保持豎直的，有可能會造成搭板及牛腿的破壞，此時應該保持限制位移及水平拉桿方向的同步，這樣能夠取得不錯的效果。
(2)支座：在靠近搭板的臺端下面，鋪設1-2cm厚的油氈墊層，如果選用的是板式橡膠支座，相鄰支座間的距離應該保持在80cm左右，規格大多數為150mm×150mm×(21-38)mm。
(3)倒角：為了避免出現因為搭板轉動損傷道路和路面結構的現象，不妨考慮把牛腿上邊緣以及靠近臺端的上緣制作成倒角。
(4)填縫材料：在搭板和橋臺連接的地方，為了防止雨水的滲入，可以在接縫當中加入填縫材料。瀝青麻絮、玻璃纖維等是常用的填縫材料，通常先把填縫材料填入接縫，然后灌入較稀的瀝青。
3.1.3 搭板的具體施工
在設置混凝土搭板的時候，其施工標準需要同時考慮行業規范和國標。按照相關規范施工，才能讓混凝土的平整度和表面坡度施工質量得以保證。在使用壓路機碾壓的過程中，較薄的基層容易被壓碎或者是形成薄層。因此，一般在搭板的實際施工當中，需要在基層頂面和搭板混凝土頂面中間預留10cm以內的距離。當地面層鋪瀝青混凝土的時候，需要先鑿去已鋪好的水泥碎石基層，從而確保臺背的回填強度。
3.2 地基處理
為了防止橋頭跳車現象的發生，需要有效解決橋背地基軟弱這一問題。在具體的施工過程中，應該結合實際情況的差異，采取相應的解決方案。從而使地基原有的性能得到改善，以此提高其承載能力，減少路基橋臺間的沉降差和差異沉降導致的變形，從而減少錯臺現象出現的可能。軟土地基出現側向擠動的情況通常出現在厚度角度的軟土層地基修筑高路堤的時候，這會導致對基樁壓力的增加，出現橋臺轉動和水平位移的現象。這些現象會對支座以及伸縮縫產生較大的破壞，甚至對橋臺、橋面產生破壞。為了盡可能地減小非正常位移現象出現的可能，最好采用較輕的回填材料，適當增強地基剛性，還可以利用基樁對地基的側向流動給以抵制。
在溝壑路段存在土壤孔隙大、含水率高等特點。實際路基處理當中，可以考慮將該類土壤與黏性土層之間進行換填。換土的深度可以根據軟層的實際厚度來確定，黏土通常可以挖出后再進行一定地晾曬。例如：如果填土高度在4m以下，則開挖深度控制在0。6m為宜，而如果填土高度較大，可以考慮開挖到1m以上。當黏土開挖晾曬到一定程度后，就進行回填和壓實，并且在填土上層預留0。6m，采用石灰土進行回填壓實。一般土方填筑厚度應控制在30cm之內，土石混合材料填筑厚度控制在40cm之內，在達到相關厚度之前應采取相關的壓實措施。
3.3 填筑臺后
地基的沉降和產生在路面和路基本體上的壓縮變形是橋梁引導發生的路堤沉降的兩個主要方面。一般說來，發生在路面上的壓縮變形，產生的影響不會太大，所以通�？梢圆蛔鳛橹攸c考慮對象。從時間角度來看，路堤沉降可以分為次同結、同結以及瞬時沉降。其中對橋頭跳車現象影響比較大的有次同結和同結，而填筑材料的質量和填充材料本身是能夠對路堤沉降產生較大影響的2個主要因素。
為了防止沉降段的沉降，施工時不能僅僅依靠橋頭搭板，如果搭板下面的填料不能保證好的壓實度，也會導致路堤的不均勻沉降，甚至可能導致搭板脫空，在施工過程中應盡量保證嚴格按照相關規定進行施工。所以壓實過程應該在距離路基頂大約1米處時，利用夯實機和壓路機進行多次來回夯實，已達到充分壓實的目的。填筑材料的選擇一般選用礫石、砂礫等，因為這些材料具有高強度，透水性能好，摩擦角大，固結性能好，壓縮變形小等優勢。此外還可以在兩空隙空間里修建盲溝，排水管等排水管道，利用其排出積水也可以減少沉降。還有其他輕型的材料，不但可以有效地減小地基的沉降，也可以使壓縮變形變小，當被壓實后，材料的壓縮模量得到提高，反復荷載產生的累積變形也可以得到一定程度的緩解。
3.4 路基與橋梁連接段施工的要求總結
(1)連接段的長度和填筑的材料必須在相關設計所要求的范圍之內。(2)橋臺、相鄰路基和橫向結構物的地基處理應與連接段基底處理同步進行，這樣做可以避免差異沉降。(3)施工前期應該做好相關的防排水措施;施工進程中必須按設計圖紙做好縱、橫兩個方向的排水，以免雨水從結合部滲入到路基中去。(4)路基與橋梁連接段和橋臺錐坡應該同時修筑;若某些邊角壓路機不易碾壓，則應采用小型具有夯實功能的機器將其夯實。
4 總結
公路橋梁過渡段的路面和路基沉降是路橋建設運營期嚴重破壞建筑安全的常見問題之一，對交通安全，建筑物自身安全等各方面的危害也是比較明顯的。所以在公路橋梁建設過程中，面對不同的施工情況采取有效的施工措施對這些問題進行綜合治理，要根據相關的施工規范和要求，從源頭上防止公路橋梁過渡段路基發生明顯沉降等問題，保證行車舒適度并提高行車安全，在一定程度上防止由于路基路面沉降而發生的交通事故。
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