加强公路与桥梁连接处的施工及质量管理措施

赵一远

[贵阳城市发展投资（集团）有限公司,贵州 贵阳 550001]

0 引言

桥头搭接段作为桥梁和路基的过渡的连接部分，其最大的价值在于实现从柔性路基到刚性桥梁的平滑过渡[1]。由于车辆通过该路段时，会对桥梁的过渡部位和桥墩造成一定的冲击，循环往复的长期冲撞，在瞬时力的反复作用下，将会引起路桥连接处结构的沉降和变形，最终因沉降差致使结构破坏，而引起桥头跳车病害。随着公路施工技术水平的发展，质量管理能力的提升，在控制此类病害方面取得了重大突破，该文研究分析加强公路与桥梁连接处的施工及质量管理，具有十分重要的工程实践意义[2-3]。

1 桥头跳车现象的成因

1.1 环境因素影响

排水不良，填土流失造成的桥头跳车：由于设计时未对工程进行全面的规划，导致在施工后未形成完整的排水体系，导致路基土壤和路面的各个构造层中水分含量会随着雨水的不断渗透而逐渐增大，最终在桥梁自身的重力、车辆荷载的共同作用下，产生沉降，造成桥头地基的沉陷。

冰冻使桥头塌方：位于低洼、河流地带的桥墩，因其地下水位较高，致使路基因结冰而产生冻胀，桥面低、路面高，最终形成较大沉降差，而出桥头跳车[4]。

1.2 施工控制不严

施工管理不严导致的桥头跳车，有三种原因：1）施工工艺不当导致桥头跳车，如在施工过程中没有及时砌筑路侧挡墙或是桥台前护坡，则会造成台背整体的土体发生滑移；2）因填筑材料的压缩导致的桥头跳车，后填土填筑的路基较高，在桥台附近形成一个施工窄面，使大型压实机难以有效地发挥其作用，极大妨碍了土方的夯实。但若采用人工方法夯实地基，很难实现所需的压实目标；3）因施工质量问题导致的桥头跳车，主要有：未做好压实、排水措施不完善、采用的填料与工况不符等。

1.3 路基与桥梁结构的自身差异

桥梁结构以钢筋混凝土为主，其整体刚度大，不易产生沉降和变形问题。与之相比，公路土石方填筑路基段，属柔性结构，容易产生沉降和变形。

车辆负载作用对桥墩后填土的密度产生一定影响，服役公路经过长期碾压，桥台后的填土高度与原来的高度会出差异，但桥台的沉降却是微乎其微。在此过程中，两者之间存在着沉降差，当沉降差超过了限值，就会引起桥面上的搭板断裂，最终出现结构性病害，从而造成桥头跳车。

2 公路与桥梁连接处质量管理存在的问题

沉陷是高速公路路基和桥梁交界处最普遍的问题，产生这种现象的根源是桥梁与路基结构的刚性差别。要改善这种差别，使得路基段与桥墩处的沉降能均匀地渐变，应从多角度采用技术方案，加强工程质量管理，改善桥头连接处的差异沉降，施工阶段应重点注意下列问题：

（1）桥台处的台背回填，其施工范围狭窄，利用大型机械压实作业困难，容易造成了许多人为的疏忽，甚至不能按设计要求进行路基压实。桥头与路基连接部位是质量最薄弱的环节，很容易发生沉陷和开裂，所以此工序需作为施工质量控制的关键点。

（2）回填土壤、回填材料选择不恰当，在进行夯实作业时，很难将填筑物进行较好的夯实，因此要结合现场实际工况，选择最适宜的桥背回填材料[5]。

（3）在施工过程中，由于桥面结构层和路面结构层不能同时进行，导致两者的标高存在一定的偏差，这也是造成桥头跳车的因素之一。所以路基结构层施工环节，同样要重视连接处的平顺过渡。

（4）桥梁工程建设整体进度控制上要先修路基段，待桥梁完工后才能与路基工程整体连接，拉通全线。因此桥梁与路基连接处采用集中填筑的方法，导致后期施工中，很少有时间进行静态沉降，进而导致两种材料的变形不能同步，结构刚度差别大，使得公路投入运营之后，桥头处发生较大沉降变形。因而必须在施工过程中，采取一系列措施，预先控制此类变形的发生，做好质量的预防性控制。

3 加强公路与桥梁连接处的施工及质量管理措施

3.1 对结构变形的控制

在桥台桩基施工之前，先对此区域路桥连接处的软弱土地基进行治理，可防止成桩后，出现基础沉降的质量问题。因桥台处的地基软弱土层，已采用方案进行了加固补强，在桩基完成后，路基在垂直荷载作用下，不会发生滑移或者横向变形，不会对桩侧产生偏压荷载，可减少质量病害[6]。目前国内对软土地基治理，常采用的方案是排水固结法，这种方法可以在一定程度上减轻基础沉降，但由于该施工工艺实施过程较为复杂，排水固结的土体位于地下水位以下，方案细节不能直观控制。软基的排水固结时间，因受各工序衔接和总体施工进度影响，很难得到充分保证，因此软基路堤的填筑，虽然高度重视了质量控制，但不均匀沉降现象时有发生。

为确保软基排水固结方案的施工质量，消除不均匀沉降，应采取如下措施：1）尽量缩短桥台段的施工工期，增加预压时间，提升软土地基固结效果，减少沉降量；2）可采用塑胶排水板或袋式沙井，并根据路基的软土性质、填筑高度，按不同的密度、长度施打；3）尽量选用能减少完工后桥台与公路路基连接部位沉降的桥墩。在对桥台的结构进行选型时，必须根据现场实际情况来确定，一般采用桩接台帽式桥台结构，该结构形式受施工场地的影响较小，而且在施工前进行台背处路基填筑，可以最大限度地确保无盲区；4）加强对桥梁连接部位的变形控制，导致桥梁接头变形的原因有两个，一是施工完成后过渡段内侧路基的沉降；另一种原因是连接处不均匀沉降，导致了下陷[7]。因此，改善和控制桥梁间的沉降是控制桥梁结构变形的重要措施。

3.2 路面处理防治桥头跳车

3.2.1 路面反方向竖曲线设置

修复桥梁与公路路基连接处路面罩面结构层时，采用反向竖曲线，可以避免车辆行驶至桥头出现纵坡变化点，而发生跳车现象[8]。另外，凹凸面的半径也可以尽量减小，这样就可以达到相同的效果，而且还可以减少路面修补、修复的工作量。

见图1，i1、i3分别是试验桥面和路堤处的坡度，i2是在铺设时所设定的反向曲线的设计坡率，Δi=il±i2，Δi为容许坡差，当i1与i2同坡时取负号，i1与i2反坡时取正号。A为切点，C为反向曲线公切点。R1和R2分别是设计凸曲线、凹竖曲线的半径，单位为m。T1和T2分别是凸曲线和凹竖曲线的切线长度。

图1 路面找平修补范围计算示意图

在已知R1、R2、Δi、i1和i2的情形中，经过一系列的几何运算和简化，可以获得YE（修复高度）和L（即道路修复长度），并且可以确定YC和XC反向曲线的相切点等，可以获得竖向曲线各控制点的标高，对于施工具有重要的指导意义。YE、L、YC、XC的计算方式如下：

3.2.2 加铺路面修补层顺滑过渡

对加铺路面结构层进行修补，是解决桥头跳车问题较为常见的方案，它的设置原理是根据不同的路面沉降程度，对路面上的沥青厚度进行调节。实现了桥梁与公路路基填筑段的顺利交接。图2为沥青加铺修复图。

图2 沥青路面修补示意图

该修补方案必须在桥头跳车问题不大的情况下才能实施，而且对桥面的施工条件也有一定的要求，需待地基已经完全沉降，地基的压实度很高，工地土壤状况好，桥梁台阶高度相对较小等工况。

沥青路面修补方案的具体施工流程及要点：1）将旧路面进行铣刨、清扫，使旧路面与新铺面之间的衔接更加紧密；2）应在建筑物的两侧及下表面涂上一层黏性油；3）采用热拌沥青混凝土修复已铣刨后的路面，在施工中尽量采用经济、稳定、耐磨、抗滑的沥青；4）在路基修补工作完成后，为确保桥头路堤顺利排水，应保障路面顶层有2%排水横坡。

3.2.3 架设桥头搭板以防止桥头跳车

桥头搭板架设方案，要注意桥头搭板的一端要放在桥面的填土处，一端要放在桥端梁臂上。当路面结构发生沉降差异时，由于搭板末端会存在较大的斜率，可以采用逐步进行过渡的方案。当车辆经过此路段时，便可以通过搭板形成的斜坡路面过渡，确保桥背填土塌陷时桥台处的稳定性，并控制不均匀沉降，使行至桥梁与路堤交界处的车辆不会发生跳车现象。桥头搭板结构及设置位见图3。

图3 桥头搭板结构及设置位置图

桥头搭板本质上是一种简支钢筋混凝土结构，结构设计时需依据交通量、道路等级、行车荷载来确定结构尺寸及配筋。重点在根据桥台、路堤的预计沉降量、桥面尺寸，确定的搭板长度，实践中搭板厚度常大于30 cm、坡度为3%~5%（应当与设计的纵向斜坡相一致）。该技术方案的目的是将桥墩与路基之间的沉降量加以控制，使之渐变衔接、平稳过渡。

3.2.4 土工栅格加固沥青路面

土工栅格加固方法是主要针对路基填土压实局部不均匀而进行路基补强加固的措施。台背处路基填筑如果压实度不达标，存在局部压实不均匀，会导致台背处路面开裂，因而为减轻台背区域不均匀沉降，土工栅格加固方法还能达到加固路面、防止开裂的效果。其作用机理是将土工格栅分层布置于台背填充物中，使填充物与土工栅格纤维间的摩擦增大，从而提高填充物的整体稳定性，防止填筑物侧滑，并可提高地基的承载力，提高整个填筑物的抗剪强度[9]。

在基坑回填施工阶段，在填筑层中增设土工格栅，能起到均匀地传递、分散路面荷载的作用，从而防止因集中应力引起的不均匀沉降，实现台背区间填筑土体的均匀过渡。

3.3 加强路桥连接处的施工组织设计

为减小工程完工后桥台与公路路基连接区间的沉降差，可采取强化施工组织设计的方法，使桥墩结构完成后，实现一般土路堤和桥台区间的平稳过渡。

施工组织、进度安排，应促使桥台处连接部位尽早开工，以增加自然沉降固结的时间，且应注重此区域范围碾压质量的达标控制，从源头上避免产生不均匀的沉降。

3.4 加强软基路堤沉降监测

在软基路堤施工过程中，沉降监测是一项非常重要的工作，它可以根据路基的现场环境，依据地基侧向位移、中心沉降速率等实测数据，参照技术规范要求或设计值，来控制填筑速度。施工过程中应严格按照施工程序来实施，使工程完工后产生的沉降量最小化，使软土路基的稳定性、强度得到保障。

4 结论

总之，在桥梁接头区域的施工阶段，要尽量避免或减小柔性路基与桥台刚性连接的沉降，达到渐变平顺过渡，以防止桥头跳车。该文中提出了一些防治桥头跳车的方案，具体包括：设置路面反方向竖曲线、加铺路面修补层顺滑过渡、增设桥头搭板、利用土工栅格加固路基、加强施工组织设计、加强软基路堤沉降监测。在进行施工之前，必须对场区的水文地质、地理环境进行全面的调查，并将公路等级、填筑高度等因素结合起来，参考有关指标，对过渡段进行综合处理，提高公路施工质量。