沥青混凝土道路与水工建筑物连接段错台处理探讨

郭 义 单 彬

一、前言

南四湖位于江苏、山东两省交界处，二级坝枢纽工程将南四湖分为上、下级湖。枢纽工程属大（1）型工程，设计洪水标准为50年一遇，其主要建筑物拦湖土坝、穿坝建筑物等为1 级建筑物。二级坝水利枢纽工程横跨昭阳湖腰最窄处，该工程东起常口老运河西堤（湖东堤）、西至顺堤河东堤，全长7360m，主要建筑物包括拦湖土坝、溢流坝、一闸、二闸、三闸、四闸、微山一线船闸、微山二线船闸和南水北调二级坝泵站，其中4 座水闸总长2140.31m，共312 孔。在实施南四湖二级坝除险加固工程时，设计新建沥青混凝土坝顶道路，公路等级标准为二等公路。因独特的地理位置环境影响，二级坝坝顶沥青混凝土道路从西到东划分为八段，为了满足防洪标准并改善现场通行条件，避免水工建筑物连接段发生“跳车”，每段道路与水工建筑物连接段施工质量控制尤为重要。

二、连接段错台的原因

沥青混凝土路面结构特点是平整性好并且可以降低行车的噪声，路面养护方便、维修快捷，并且沥青混凝土施工速度快，基本可以达到标准机械化施工，近几年水利工程坝顶道路设计通常采用沥青混凝土结构。沥青混凝土路面主要由底层路基和中部路面基层承受上部车辆、行人荷载，水泥稳定碎石是路面基层优先选用的结构材料，材料力学性能为半刚性结构，路面沥青混凝土面层为柔性结构。综上所述，绝大多数沥青混凝土路面具有回弹模量较小、变形较大的显著特点。

水工建筑物为了实现交通功能一般都设计有交通桥部分，交通桥两侧设有搭板作为连接结构，常规搭板为纯刚性钢筋混凝土结构，混凝土路面具有强度高、整体性和耐久性好等优点，但作为纯刚性结构，材料弹性模量较大、变形较小。结合南四湖二级坝除险加固工程，现场水工建筑物均完建运行时间较长，交通桥两侧连接段基础均已沉降稳定，所以两侧混凝土连接段受荷载作用几乎不会发生应力沉降变形。因此，受车辆运行荷载作用柔性结构和刚性结构弹性变形量相对差异更大，极易出现裂缝错台现象，导致行车时会发生“跳车”现象，影响行车安全性和舒适度。

三、连接段错台通病的危害

（1）当车辆行驶至道路与水工建筑物连接段错台时，为了防止车辆猛烈跳动，驾驶员不得不减速行驶，从而降低了道路的通行能力；（2）当车辆通过连接段错台时，车辆颠簸不仅会降低车辆的使用寿命，还会对驾驶员产生向上的反作用力使驾驶员或者乘客弹离座位，产生不利的心理影响，影响行车安全甚至造成行车事故；（3）由于车辆通过连接段错台时“跳车”产生冲击荷载，主作用力会对水工建筑物产生冲击荷载，而反作用力则会作用于道路一侧使道路向反方向位移，导致裂缝和错台越来越严重，加速了水工建筑物桥台和支座等部位的损坏，影响水工建筑物的使用寿命。

四、连接段错台的处理措施

国内道路沉降变形的计算理论主要有分层总和法和弹性理论法，分层总和法是建立在一维变形假定上的一种计算沉降量的常用方法，此方法不考虑侧向变形。针对南四湖二级坝坝顶沥青混凝土道路连接段沉降变形应用分层总和法分析受力时，变形主要有路基沉降变形和路面沥青混凝土柔性结构压缩变形两种变形。而弹性理论法是建立在三维沉降的一种计算方式，针对连接段沥青混凝土路面，受上部荷载作用路面会发生侧向变形，从而会引起道路顶面发生沉降变形，下面从这三种因素分析解决连接段错台的处理措施。

（一）提高连接段道路路基强度

提高连接段沥青混凝土道路路基强度的方法主要有：

1.加强道路原状土基承载力。施工中最常用的方法是对连接段原状路基进行预压处理，待路基提升到一定强度后再施工上层路面基层，这种预压或超载预压的方法是处理软弱基础最有效、最经济的方法。考虑到水利工程土坝长期作为挡水建筑物，坝体土料含水量一般较大，单一的预压有时无法达到理想的路基强度，为了达到路基强度指标还可以采取水泥搅拌桩基础或砂桩固基等方法，施工时应根据现场地质条件合理选用。

2.选择优质路面基层填料，优化填料颗粒级配，保证填料的密实。填料选择强度高、压实快、透水性强的材料，拌和时适当增加胶凝材料的含量以提高路基填料的强度。

（二）通过设置过渡段合理减少路面面层沥青混凝土厚度

在沥青混凝土道路结构层中，沥青混凝土面层是结构层中弹性模量最小、变形量最大的结构层，一般沥青混凝土面层变形量与厚度成正比关系，沥青混凝土厚度越大则后期变形量越大。因此，在道路结构设计中应设置3～5m 过渡段，在满足行车需要的前提下合理降低沥青混凝土面层的厚度，从而减少沥青混凝土面层变形量。

（三）在连接段沥青混凝土路面两侧设置刚性挡墙

弹性理论计算方法由我国著名教授黄文熙提出，该理论是三维沉降计算方法，考虑了道路侧向变形对竖向变形的影响。当沥青混凝土路面在长期运行荷载作用下，结构层会受上部荷载作用会发生向两侧扩散的侧向变形。在处理沥青混凝土道路与水工建筑物接头沉降问题中，为了减少上部沉降量，可以在连接段道路两侧增设刚性挡墙，从而减少侧向变形引起路面结构竖向沉降产生的错台，保证连接段平顺衔接。

五、结束语

在水利工程土坝坝顶道路与已建水工建筑物连接段施工中，应根据施工现场条件提前预判，制定相应的处理措施增强连接段道路强度，减轻和避免路面沉降，才能使连接段错台问题得到控制与解决■