沪宁高速公路江苏段桥梁设计施工中的几个问题.doc

沪宁高速公路江苏段桥梁设计施工中的几个问题                               摘  要：高速公路对桥梁结构物有其独特的要求：结构物的平、纵、横布置应与线形设计协调一致；桥梁的布孔、外形应与周围景观相协调；桥面、伸缩缝平整，路桥衔接处平顺；能满足高速公路上交通工程各项设施的要求。本文结合沪宁高速公路江苏段的施工情况，就桥梁孔径布置等阐述了自己的看法。关键词：高速公路桥梁桥孔布置桥面平整度沪宁高速公路江苏段全长248.21km(不含镇江支线)，地处经济发达的苏南地区，东段地形平坦，河流、道路密布，水陆交通十分繁忙，为适应该地区交通网络的要求，必须设置桥梁、通道、分离式立交等结构物，以满足各种功能的需要。结构物的数量远远高于一般公路，据统计平均每1km约3座(不含涵洞)。这样密集的结构物如何设置，不仅涉及结构物本身的标准与工程规模，还关系到线形综合设计，地方水陆路网等。因此，每一个结构物的布设应根据地形、地物、线形设计、结构物功能等因素综合考虑。1.桥孔布置1.1跨河桥梁的布孔该地区河流密布，人烟稠密，农田耕作采用机械化作业，人行通道、机耕通道多，桥孔布置不能仅考虑泄洪的要求，应视两岸地形、地物与通道布置统一考虑，适当加大跨径或增加孔数，再用线外道路连接沟通，以满足人、机通行的需要，这样桥梁虽加长，而结构物的数量却减少，避免主线纵断面线形过多的起伏，亦便于施工。1.2软基路段的桥孔布置桥头路基填土不宜过高，否则将导致桥路结合部过大的差异沉降而引起跳车，不能满足使用要求，或增加软基处理的难度和经费。计算分析和先期试验路段沉降观测资料表明，软基地段路基填土高度大于4m，很难满足桥头路基工后沉降小于10cm的规定。施工过程中大量的沉降观测资料再次证实，上面的计算分析基本正确。为减小桥头路基的工后沉降，软基路段的桥孔宜适当加长，使经过处理的软基路段工后沉降控制在允许值内，根据计算和观测数据分析，桥头路基的高度宜控制在5m以下。1.3分离式立交桥的布置形式高速公路主线与既有道路交叉采用何种形式跨越，不能片面地仅考虑减少主线工程量、压低路基高度，可采用主线下穿，既有道路上跨的方案。实际上，压低路基上跨方案并不一定经济，而且给施工造成困难，对地方交通和城镇规划、经济发展不利。无锡段有多座分离式立交采用道路上跨方案，严重影响城镇经济的开发。因为这样布线，将一块完整地块，分割成互不相连的四小块，使行人、车辆来往极为不便，土地难以开发利用。如杨家圩分离式立交桥，设计采用支线上跨，主线土方虽可减少，经综合经济分析，当时可节约100余万元。该道路虽属三级公路，但日交通量达1500辆次以上，为维持这样大的日交通量，施工便道却花去198万元。该地区经济发达，交通量增长很快，地方政府为适应交通发展的需要，将道路全线拓宽，致使刚刚建成尚未通车的上跨立交桥的宽度已不能适应。地方政府又花近400万元平行地再修建一座上跨立交桥，造成重复投资建设。根据我们的实践，一般既有道路日交通量较小，无城镇或规划不发展的地段，宜采用主线下穿，既有道路上跨的方案。当主线与二级公路和日交通量达1000辆次以上的道路交叉，或被交叉道路两侧有集镇的地段，跨越方案应综合考虑各方面因素比选确定。无论是既有道路上跨桥的桥宽，还是高速公路主线桥跨越既有道路的桥梁布孔，都应留有余地，便于既有道路将来的拓宽改造。1.4斜、弯桥的结构布置高速公路上车辆高速行驶，必须保证安全和舒适，设计应保待平、纵线形在视觉上的连续性，以引导驾驶员的视线。因此，无论是一般结构物，还是大型桥梁，在平、纵、横布置上应满足布线要求，服从于线形综合设计。在此原则下，桥梁大多数系斜、弯结构。在满足使用功能条件下，为了加快工程建设，便于施工和工厂化生产及质量控制，采取下列措施布置斜、弯结构。1.4.1斜桥正布当主线跨越通航河流或既有道路上的桥梁斜交角较大，或既有道路上跨高速公路的分离式立交桥时，为保证船、车驾驶人员的视线，避免造成安全事故，桥孔应尽量采用一孔跨越方案。当受总体布局限制时，需采用多孔桥跨方案，则宜选用连续结构，中间设独柱墩，按斜桥正做的构造布置。既达到桥下良好的视线要求和桥型美观的效果，施工亦不困难。1.4.2弯桥布孔由于主线弯道半径很大，可采用多跨简支结构，或先简支后连续结构，曲线线形通过调整梁端间隙并辅以桥面板连续来实观。即梁为折线，桥面为曲线，既满足曲线线形的要求，也便于上部结构工厂化生产。1.4.3互通匝道桥的布置互通内匝道弯道半径一般较小，几个匝道的结合部平、纵、横变化更为复杂，桥跨结构宜按连续曲线和异形结构布置为好，这样可达到造型美观、结构整体性好、行车平顺的效果。2.桥面平整度道路的平整度是高速公路的主要技术指标和必要条件之一，没有好的平整度，车辆无法高速行驶。本工程确定的平整度目标高于国家验收标准。要求采用平整度仪连续测定，标准偏差小于1mm；在结构物接缝处，用3m直尺测量，任一点的偏差小于2mm。路面由于采用优化沥青混合料级配，引进大型摊铺、碾压设备，采用连续摊铺工艺等一系列措施，平整度达到0.7mm以下。本工程结构物多，无锡段平均每1km达3座，且结构物总里程约占全线里程的12%。因此，提高桥面的平整度是确保沪宁高速公路路面平整度的重要环节。桥面平整度受到三方面因素影响。即梁顶面或混凝土铺装层的平整度；桥梁接缝处的平整度；桥头路基的沉降控制。2.1梁顶面或混凝土铺装层的平整度过去由于道路等级低，车辆行驶速度不高，桥梁设计时，对桥面的平整度往往没有构造措施保证，施工要求不严，致使桥面不平。高速公路桥面平整度应与道路面层一致。为了达到这一标准，必须从桥面结构和施工工艺等方面入手。桥面沥青混凝土厚8cm，分两层摊铺，每层4cm，上层为中粒式，下层为粗粒式。根据摊铺的操作工艺，平整度是逐层提高，底层不平，上层就难以达到平整度要求的标准。装配式结构，由于制造、安装误差及预应力混凝土构件反拱值的差异等因素影响，梁(板)顶面一般不平，高低相差23cm是常见，直接在此面层上摊铺沥青混凝土面层，不仅平整度达不到要求，而且沥青层厚薄不均，在车辆高速行驶下容易损坏。因此，装配式结构(T形、I形梁、空心板等)梁顶面宜设56cm水泥混凝土铺装层，此层的平整度应达到路面基层平整度的标准。现浇整体连续结构，在箱梁断面及桥面构造设计时，也应优先考虑设混凝土铺装层，此层可从构造上处理好，参加结构受力。设铺装层，不仅是路面平整度的需要，没有此层桥面的防水排水措施也是很难做好的。2.2桥梁接缝的平整度2.2.1减少接缝的措施(1)有条件采用支架整孔现浇或悬臂施工的桥梁，应优先考虑连续结构桥型方案，这种结构一次性投资稍高些，但运营条件好，养护费用低，桥梁接缝少，平整度容易保证。(2)多跨简支桥梁，应尽量采用先简支后连续结构，尽量减少接缝。条件受限制时，也可考虑采用桥面连续方案。连续的长度，以接缝处伸缩量80mm控制为宜。2.2.2处理好梁端接缝为了保持接缝处的平整和连续，必须处理好梁端接缝。在分析国内高速公路桥梁各种接缝构造特点和使用效果的基础上，根据本工程结构物多的情况，按接缝处伸缩量大小，分别采用下列三种不同构造：(1)对桥长小于16m的桥梁，接缝处伸缩量较小(小于20mm)，采用路面连续摊铺，在桥路接缝处以切割假缝的形式处理。(2)对于桥长或一联长度大于16m、小于40m的桥梁，其接缝处伸缩量在2040mm范围，采用埋置式伸缩装置。这种伸缩装置采用弹塑性填缝材料组成，能适应竖向、水平、转动位移，能较好地适应小伸缩量变形。.(3)对于桥长或一联长度大于40m的桥梁，采用毛勒伸缩缝(有进口和国产二种产品)。为保证接缝处的平整度和连续性，埋置式伸缩缝和毛勒伸缩缝安装应在沥青路面及沥青砼桥面铺装摊铺后再反挖施工。在切缝、清槽、缝体就位、整平、电焊、直到灌缝、养护等各道工序，都要严格按规定工艺操作，精心施工，才能达到平整度要求和满足车辆在高速行驶条件下的平顺性、舒适性和耐久性。2.3处理好桥头路基由于桥台基础均采用桩基，在运营期间沉降很小，而桥头路基的沉降是不可避免，这就形成沉降差，将影响车辆高速行驶。该工程东段结构物多，不少路段系软土地基，设计和施工中采用了下列措施处理。2.3.1严格控制桥台钻孔桩及路基施工时间一般都要求桥头路基先填筑到位，再进行钻孔桩施工，使地基有一段先期预压固结时间，可减少工后沉降。如个别结构物施工工序安排困难，桩基要先施工，则要求在路面结构施工之前，进行堆载或超载预压，使工后沉降能达到小于10cm的控制值之内。2.3.2软土路段的桥头软基处理(1)采用粉喷桩处理，形成复合地基，或打塑料排水板，加速软土层的排插水固结。(2)等超载预压。在路基或底基层完成后，进行等载或超载预压，预压时间根据总体工期按排进行计算，卸载时间则严格按沉降观测资料确定。规定沉降速率连续2个月下沉值在3mm以内，才能卸载，进行路面结构层的施工。沥青上面层摊铺规定沉降速率连续2个月的下沉量小于2mm方能进行。(3)控制台背填土。一方面对台背填料提出要求，可采用砂砾填料或掺灰填料；另一方面要求结构物台背填料的压实需采用小型振动羊足压路机进行碾压，并适当减薄虚填厚度。通过以上措施确保填土的压实度。(4)设置桥头搭板，使柔性路面向刚性桥跨过渡，可防止由于桥台和路堤的沉降差而产生错台。搭板长度根据台背路基沉降后纵坡变化值及土体破坏棱体长度等因素计算确定。本工程分两种，填土高度小于等于4m及小桥，搭板长5m；填土高大于4m及大、中桥，采用8m搭板。3.结束语无锡段100余座桥梁结构物桥头路基通过上述综合措施处理后，经过一年的通车运营，仅两处桥头因深层有软土层，下沉较明显，高速行驶有感觉，其余桥头行车平顺、舒适，达到预期效果。