路桥衔接处的路面压实度变异性分析与施工控制技术研究

　　摘要:为研究路桥衔接处路面压实度的影响因素和施工控制技术，本文针对不同的搭板长度和坡率对路面压实度影响因素进行了数值计算和对比分析。结果表明:路桥衔接处搭板长度和纵向坡率的设计是影响其路面压实度差异性的主要因素;当路桥衔接处的搭接长度为5m，斜向的坡率为1%，行驶在其上的车辆速度达到80km/h时，车辆会达到一个临界的跳车状态;对于桩长达到一定的长度后会对桥头处的沉降产生影响出现“二次跳车”的现象;现场需要对路桥处的桩长变化情况进行详细的设计，使得路桥衔接处和处理段结束处的沉降差异能达到最小。

　　关键词:路桥衔接;搭板;压实度;桥面跳车

　　0引言随着现代社会经济的快速发展，桥梁作为联系地区之间的纽带在逐渐发挥更加重要的作用。路桥衔接处的路基处理不好、桥台结构采用的支撑形式有误、台背所用的填筑材料压实度不够等都会对路桥衔接处的安全性产生一定的影响[1]。其主要表现就是路桥衔接处差异沉降，而差异沉降对汽车的安全行驶会产生很大的影响[2]。当差异沉降很大时会使车辆在经过路桥衔接处时产生颠簸的感觉，影响了驾驶的舒适性，甚至可能造成驾驶过程中出现交通故障。

　　车辆在行驶过程中的不平稳的状态会对桥梁产生额外的冲击力，从而使桥头处的桥墩和底部的桥台承担冲击荷载，长期的冲击荷载会增加桥台产生裂缝的概率，同时对汽车的性能易造成损害，尤其是对于汽车轮胎的损害[3-5]。基于此现象，本文研究了路桥衔接处的路面压实度不平整产生的原因，并对其损害的程度进行分析，提出了在施工过程中需要注意的地方，从而在一定程度上避免路桥衔接处路面压实度不够对桥梁和汽车产生的影响。

　　1路桥衔接处存在高差

　　路桥衔接处的路面最常出现的是桥头跳车现象[6]。桥头跳车通常意义上是指车辆经过路桥衔接处时，会出现因路面不平整而导致车辆突然上升或者下降[7]。研究表明，当桥头与路面之间的高差超过1cm时，此时的路桥衔接处的颠簸感会对驾驶员的驾驶产生影响;当桥头衔接处的路面与桥梁的高差超过1.5cm后，汽车行驶在此处的速度会受到一定影响[8-9]。高差每增加1cm，相应的车速会下降3.5km/h。当路桥衔接处的高差超过5cm时，车速会受到很大的影响，甚至可能造成交通事故。同时，桥头跳车现象还会对桥梁本身的结构产生影响，减少桥梁的使用寿命。

　　2路桥衔接处的路面压实度差异性原因分析

　　为了更好地理解路桥衔接处的路面压实度差异性存在的原因，一般会采用以下两种方式来分析:一是在路桥衔接处设置相应的搭板，模拟路桥衔接处的坡率;二是不设置搭板，但是桥台与路面之间的衔接处会有错台[10-12]。本文通过设置搭板的方式分析路桥衔接处的路面压实度差异性原因。在实际的工程中，路桥衔接处的搭板一般设置为3m～9m，由于搭板的两侧分别连接路面和桥台，并且还存在一定的高差，因此，搭板两侧一定存在着沉降差。

　　假定搭板的长度为6m，搭板的坡率为1%，搭板在路面产生的沉降为6cm。当高速行驶的车辆在经过类似有搭板的路桥衔接处时会出现一定的安全事故，如果车速过快甚至会影响车辆内人员的生命安全[13-14]。车辆在通过路桥衔接处的受力机理是比较复杂的，包括桥台的沉降和路面的沉降、搭板的设计长度以及车辆的行驶速度都会对整个系统产生影响。通过把汽车在路桥衔接处行驶的轮胎轨迹简化为一条曲线来进行计算。当车辆从桥面向路桥衔接处行驶时，可以将此段路线看为一个平滑的曲线。

　　3路桥衔接处的路面压实度影响因素

　　对路桥衔接处的地基进行水泥搅拌桩处理，分析其主要的设计参数对桥头跳车的影响，这些参数包括水泥搅拌桩对于路桥衔接处的处理方式、搅拌桩的桩长，通过研究这些参数的变化可以最终确认路桥衔接处的沉降差异Δs、坡率i。从相关的研究可以发现:桩土面积的置换率对于水泥搅拌桩处理路桥衔接处的地基基础来说，可以降低其沉降值。但是水泥搅拌桩法施工路桥衔接处的地基效果还受到桩长L的影响。本文选取水泥搅拌桩的桩长为15m，桩土面积置换率分别取为4.9%和8.7%，通过桩长的变化考察路桥衔接处的沉降效果。当桩长在6m到50m之间变化时，其路桥衔接处差异沉降曲线、坡度变化分别。

　　从可以看出:当桩土面积的置换率一定时，路桥衔接处的沉降随着桩长的增加逐渐增加，坡率随着桩长的增加逐渐减小;当桩长一定时，桩土面积的置换率从4.9%变为8.7%，路桥衔接处的沉降在变小，坡率也在变小。出现此现象的主要原因是桩长和桩土面积的置换率在一定程度上均降低了路基的沉降，当两者结合时，需要控制一个合适的桩长和桩土面积的置换率，这样才能保证路桥衔接处的沉降最小且经济。实际施工过程中用水泥搅拌桩法处理路桥衔接处的缝隙时会将路桥衔接处的地基应力分散到整个路面和桥面上，为了防止桥面上出现跳车现象，在用水泥搅拌桩处理路桥衔接处的缝隙时，需要控制桩土面积的置换率。假设路桥衔接处的地基处理段为水泥搅拌桩向外延伸1m的范围，分别选取桩土的面积置换率为4.9%和8.7%，水泥搅拌桩长保持15m。

　　当桩土面积的置换率保持不变的情况下，随着桩长L的逐渐增加，处理段结束处的沉降先是逐渐下降，后又逐渐增加。这一现象也说明了在路桥衔接处处理的过程中并不是桩越长越好，对于桩长达到一定的长度后会对桥头段结束处的沉降产生影响，从而出现“二次跳车”的现象。当水泥搅拌桩的长度一定，桩土面积的置换率从4.9%变化为87%时，处理段结束处的沉降在变大，说明过度的加大桩土面积的置换率对于处理段结束处的沉降也会产生不利的影响。

　　因此，在实际的操作过程中，需要结合现场的情况设计相应的桩土面积的置换率和地基的桩长。设路桥衔接处的桩长变化率β=Δs/P，其中Δs为相邻处桩的变化差值，P为水泥搅拌桩的设计最大长度。选取桩土面积的置换率为8.7%，桩长为9m，水泥搅拌桩的实际最大长度为15m。桩长的变化率可以以桩底之间的连线与水平面的夹角α来表示。通过计算模拟可得出，当在0°到60°变化之间路桥衔接处与处理段结束处差异沉降值随α变化情况。

　　4路桥过渡段路基路面施工技术研究

　　为了处理路桥衔接处压实度差异性的问题，目前国内外普遍的处理方法是在路桥衔接处设置搭板，但是搭板的使用寿命有限，严重影响了车辆的行驶安全。因造成路桥过渡段的路基路面密实度存在问题的主要原因是路面和桥梁的基础刚度不一致，所以为了更好的解决这一问题，在路桥衔接处的建设过程中通常考虑的是改变其路基的刚度，尽量使下面的基础刚度保持一致。

　　4.1搭板设置

　　路桥衔接处的搭板在设计的过程中一般考虑以下三种办法:第一种方法在路桥衔接处的面层处设置一定长度的搭板，此方法能够使路桥衔接处的基层处于刚性状态，能够减少基础的沉降。但是此方法加大了施工的难度，对现场的施工工艺提出了很高的要求。第二种方法是将搭板设计与路线衔接处的面层平行，在保证路桥衔接处的刚度的前提下还能相应的减少施工的难度。第三种方法是结合了前两种方法，在路桥衔接处设计一定厚度的钢板，钢板的厚度b根据实际情况进行调整，正常情况下大于8cm。这样的设计可以保留路桥衔接处的一致性，让路桥衔接处的刚度保持一致，对路基和桥梁的承载能力来说有很大的提升。

　　4.2地基处理

　　在路桥衔接处的施工工艺处理过程中，对于其地基的处理是重要的环节，处理好地基能够很大程度上减少路桥衔接处桥头跳车的现象。对软弱地基的处理目前主要有换填土、注浆、粉喷桩、排水固结等办法，在施工过程中可以根据实际情况进行选择，在提高承载力的同时还能减少路桥衔接处的地基沉降。在实际修建路桥衔接处时若使用的是软土地基，则软土在长时间的受力作用下会产生向桥台的挤压力，最终会导致桥台发生位移。桥台的位移会破坏桥墩支座的受力特性，为了能够避免此现象的发生，在路桥衔接处的路基处理过程中必须增强地基的承载力或改用结构性能优越的地基处理方式。

　　4.3台后填筑

　　在路桥施工过程中由于桥墩的受力特性导致其会产生大量的回填土，回填土的密实度直接影响着地基的承载性能。桥梁的修筑一般都是紧靠河水，这对路桥衔接处的填土的质量提出了很高的要求。同时，由于路桥衔接处施工过程中工作面狭小的原因，在施工过程中对作业也提出了很高的要求。规范中对于高速公路与桥梁衔接处的填土压实度有相应的标准，地基基底到桥台面层的压实度为95%，填土过程中其分层的厚度不宜小于20cm。同 时，考虑到桥台背面是一个比较特殊的位置，正常施工中的压路机无法到达，通常采用的是小型的机械施工，同时配合夯锤能够达到较理想的效果。

　　5结论

　　本文主要分析了路桥衔接处的路面压实度变异性原因和相应的施工技术控制，主要的结论如下:(1)车辆在路桥衔接处的临界跳车边坡率与跳车竖向曲线存在一定的数值关系，搭板长度和纵向坡率的设计是影响路面压实度差异性的主要因素。(2)桩长、桩土面积的置换率对于解决桥头跳车和二次跳车有很重要的意义，过度的加大桩土面积的置换率对于路桥衔接处的沉降也会产生不利的影响。(3)采用结构性能优越的地基处理方式可以减少路桥衔接处桥头跳车的现象、回填土的密实度直接影响着地基的承载性能。

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　　作者：赵列