鄭江輝

（石家莊市公路橋梁建設集團有限公司，河北 石家莊 050000）

0 引言

我國交通基礎設施建設快速發(fā)展，道路橋梁數(shù)量與規(guī)模都在不斷增大。隨之會產(chǎn)生一些問題，最常見的就是路基和橋梁之間過渡段產(chǎn)生跳車，不僅影響行車舒適性，還有可能引發(fā)交通事故，若未能及時有效處理，車輛反復撞擊橋臺還會導致橋梁損壞，造成更大的破壞與事故。針對以上問題，目前已經(jīng)提出很多治理方法。設置搭板就是一種常用方法。搭板的設置可以防止路橋發(fā)生錯臺，但考慮到底板和路基的后端在模量上依然存在很大的差異，可能發(fā)生二次跳車現(xiàn)象。對此，還需要在搭板的基礎上通過樁基設置或格柵布置來消除二次跳車。其中，樁基可分為等長樁與長短樁兩種，當采用長短樁時，還有按階梯形布置和按直線形布置兩種方式。為明確不同方式對過渡段差異沉降造成的影響，需通過模擬分析來確定不同方法的治理效果。

1 工程概況

某工程主要由兩部分構成，分別為高架快速路與地面道路。經(jīng)現(xiàn)場勘探結果可知，路橋連接部位分布有軟弱土層，容易導致路面沉降。因此，需要對此連接部位開展沉降響應方面的分析與研究。結合工程設計要求，道路按照單向雙車道標準進行設計，其橫斷面的設計寬度為8.5m。針對該工程的路橋過渡段，在充分參考借鑒以往相關經(jīng)驗的基礎上，先對多種治理方法進行模擬分析，確定不同治理方法的效果，為最終選擇正確可行的治理方法提供參考。治理方法主要有以下幾種：單純設置搭板；搭板和等長樁相結合；搭板和按照直線形布置的長短樁相結合；搭板和按照階梯形布置的長短樁相結合；搭板和格柵相結合；搭板和按照直線形布置的長短樁以及格柵三者相結合。

2 計算建模

對路橋過渡段受荷載作用后產(chǎn)生的沉降進行研究，需構建一個三維模型。

為便于分析，在道路的縱斷面上取60m，并將路面的不同結構層次簡化成一層，用于減少網(wǎng)格的數(shù)量，降低計算難度。對道路橫縱方向位移及模型底部產(chǎn)生的豎向位移進行約束，用于實現(xiàn)對邊界條件的模擬。在與橋頭相距不同距離的位置分別設置分析點，為計算中對沉降響應的分析提供參考。

將單向雙車道作為主要分析對象，分析時，車輛寬度取2m，壓力取0.7MPa，并把車輛荷載視作保持連續(xù)，即在一個斷面上施加連續(xù)荷載，將車輪寬確定為0.25m。借助軟件對格柵加筋效果進行模擬，格柵的主要技術參數(shù)包括：彈性模量取20 000MPa；泊松比取0.33；密度取2 000kg/m3。此外，通過對地基與路基的模擬，發(fā)現(xiàn)路面、橋頭及搭板均保持連續(xù)、均勻，可作為彈性模型考慮，不同實體單元主要技術參數(shù)如表1所示。

表1 不同實體單元主要技術參數(shù)

由表1 可知，橋頭結構、搭板和路基或路面在模量上具有極大差異，也是導致沉降錯臺及橋頭跳車或二次跳車等現(xiàn)象發(fā)生的根本原因。因此，只采用一種治理方式很難達到預期的質(zhì)量效果，需要聯(lián)合多種治理方法。

3 差異沉降治理分析

基于以上計算模型，為明確差異沉降治理效果，需明確不同治理方法和差異沉降之間的關系，包括搭板和差異沉降之間的關系、搭板與長短樁相結合和差異沉降之間的關系，具體內(nèi)容如下：

（1）模型分析過程中，所用搭板的尺寸為：長×厚=8m×0.3m。通過分析可知，對搭板的設置能消除橋頭和路基兩部分在模量上存在的差異，防止連接部位產(chǎn)生錯臺，對行車安全十分有利。在設置搭板以后，橋頭結構一定范圍內(nèi)路面產(chǎn)生的絕對沉降得以明顯減小，處于搭板遠端的路面，其沉陷可以減少約2cm，與設置搭板之前相比，差異沉降減少約34%[1]。通常情況下，土體沉降量采用容許工后沉降作為主要控制指標。然而，通過對現(xiàn)有工程工后沉降實際情況進行的分析，該做法仍無法防止橋頭跳車。因此，在容許工后沉降基礎上，還應采用其他控制指標，如容許縱坡變化，該指標一般不能超過0.4%。通過分析，在設置搭板后，路橋連接部位縱坡坡差可以從0.85%降至0.20%，對避免橋頭跳車有很大的作用。此外，路面前20m 以內(nèi)縱坡產(chǎn)生的變化得以大幅降低，說明路面的沉陷變得比較緩和。然而，設置搭板后，無法減小處于搭板遠端的路面縱坡，其數(shù)值與0.4%十分接近。其原因為搭板和路基相連部位的搭板，其模量和路基之間的差異很大，可能引起二次跳車。對此，可通過采用土工格柵及樁基來消除二次跳車[2]。

（2）長短樁布置區(qū)域和搭板遠臺端之間的距離為1.5～26.5m。在確保樁長保持一致的基礎上，利用軟件對剛性樁進行模擬，以確定搭板與等長和長短樁兩種樁型相結合后和差異沉降之間的關系，即明確不同樁型對差異沉降造成的影響[3]。通過模擬分析可知，通過對搭板和樁基的結合，能減少路面與橋頭相距31m 部分的沉降，在樁基布置范圍的結束位置，搭板和等長樁相結合方式的采用與之前相比能減少24%左右的差異沉降，而搭板和長短樁相結合方式的采用，不論長短樁按階梯形布置還是按直線形布置，與之前相比都能減少約12%的差異沉降。與單純采用搭板的方式相比，搭板與樁基相結合的方式能減少縱坡波動范圍，使道路凹陷能夠趨于平穩(wěn)[4]。此外，搭板和長短樁相結合的方式，能使最大縱坡由單純進行搭板設置時的0.4%進一步減小至不超過0.2%，但搭板和等長樁相結合的方式，只能將縱坡降至0.25%左右。然而，均能起到消除二次跳車的作用。相較于長短樁和等長樁，前者不論沉降曲線或縱坡變化均較為平穩(wěn)，對行車安全的改善作用更強，因此建議采用搭板與長短樁相結合的方式[5]。

（3）在搭板和按照直線形進行長短樁布置相結合基礎上，對路基進行加筋處理，對此情況下的沉降響應進行分析。在路基中按照相同的間隔距離一共布置3 層格柵，其布置長度應按照進入布樁端結束位置至少10m 控制。通過分析可知，無論采用搭板和格柵相結合的方式、搭板和長短樁相結合方式，還是采用三者相結合的方式，都能起到良好的差異沉降治理效果。但實際治理效果以搭板與格柵相結合的方式為最佳，其次是搭板和長短樁相結合的方式，三者相結合的方式相比最差。就沉降的降低與最大縱坡情況看，搭板與長短樁相結合的實際治理效果比搭板與格柵相結合的方式好，搭板和長短樁相結合的方式治理效果和三者相結合方式的治理效果基本相同，沒有明顯的差別。然而，通過對格柵的均勻布置，能起到進一步降低地基和一般地基之間相接部位實際沉降的作用。根據(jù)縱坡曲線可以對聯(lián)合方法應用后取得的效果進行驗證，采用三者相結合的方法后，伴隨和橋頭之間的距離不斷增加，道路縱坡產(chǎn)生的波動與采用搭板和長短樁相結合的方式相比較小，而且沉降發(fā)生的變化也更加平緩，能使道路保持平順，利于行車安全。

4 結論

綜上所述，通過對路橋過渡段中采用搭板、長短樁和加筋相結合的方法后，對路基產(chǎn)生的沉降數(shù)值進行分析，并對搭板和等長樁相結合、搭板和長短樁相結合（包括階梯形與直線形兩種布置方式）以及搭板、長短樁（主要為直線形）和格柵（加筋）三者相結合的方式進行治理效果的綜合對比，可得出以下結論：

（1）通過設置搭板，能夠起到防止路橋交接部位產(chǎn)生錯臺的作用，還能治理過渡段產(chǎn)生的差異沉降現(xiàn)象。但基本無法解決二次跳車問題，需要在搭板設置的基礎上輔以樁基設置或加筋（即格柵布置）；

（2）采用搭板和樁基相結合的方式，能在盡可能降低沉降的基礎上，避免二次跳車現(xiàn)象的發(fā)生；

（3）相較于等長樁，長短樁在沉降曲線變化及縱坡曲線變化方面均更為平穩(wěn)，對行車安全更為有利，因此在沒有特殊要求的情況下，建議采用搭板和長短樁相結合的方式；

（4）搭板、長短樁與格柵相結合，能使道路沉降更加平緩，更利于行車安全，值得推廣應用。