试论路桥设计一体化的构想与实践

试论路桥设计一体化的构想与实践

叶嘉枫

叶嘉枫（北京市市政工程设计研究总院有限公司100082）

摘要：道路与桥梁设计在交通设施中占据着十分重要的地位，其设计水平的高低与质量直接影响道路与桥梁后期的使用与维护，甚至还会影响路桥的使用寿命。因此，提高公路的舒适性需要进行路桥一体化设计，减少、甚至消除路桥过渡段沉降速度不一致导致的问题，提高路桥可靠性和安全性。

关键词：路桥；设计；构思；一体化

随着人们生活水平提高，人们对城市道路、高速公路、各类桥梁等的质量提出了更高的要求。因此，交通建设的过程中应结合实际情况，对于道路的选线、修建等应与桥梁建设一起考虑，因为桥梁建设的费用远比道路建设的费用高，所以在路桥综合性设计中桥梁布置是否合理，将会对整个交通建设的成本产生最直接的影响。在可行性研究阶段与初步设计阶段，应做好多部门的相互交流与配合，多方案多角度对拟建道桥项目进行方案比较，对道路、桥梁、路桥过渡段的关键性节点进行精心的设计，以保证路桥施工能够顺利安全地进行，同时保证在预计的工期内完成并投入运营使用。

1路桥设计构思一体化的必要性桥梁相比道路更为复杂，成本较高，所以道路与桥梁通常是分开设计的。在桥梁的桥坡处，需要进行高填土，如果土层含水高、透水性差、压缩性高，桥坡高填土通常会引起路基的较大沉降。而桥梁一般使用桩基础。桥梁的桩基础设计，主要考虑桩基础的承载力，然后对沉降进行验算校核。实践上除了桩对桥梁的承载作用，还有承台对桥梁的支持，所以桥梁桩基承载的冗余度过大，这样在桥梁完工后的实际使用中，桥梁的沉降量非常小。这样由于道路与桥梁沉降速率和程度的不同，形成桥头道路与桥梁之间的沉降差。工程上对此问题一直没有较好的处理方法，或者是事后对沉降路面进行修补，或者对桥坡真空降水、真空预压，减少桥坡的工后沉降，或者采用注浆、强夯、碎石桩等地基处理技术，或者设置搭板调节路桥的沉降。但这些手段基于道路和桥梁的分散设计，因为没有进行事前的协调，一般成本比较高，而且难以保持长久的效果，使得路桥建筑和维护成本较高。如果要彻底解决产生的问题，需要改变路桥分割的设计模式，使桥梁设计人员关注桥梁与道路的衔接问题，比如在质量允许的情况下使桥梁多沉一点，减小路桥沉降差。为改善软土路基上的桥头跳车现象提供一个新的解决途径。桥梁与道路的衔接的一体设计，可以减少桥梁桩基础、后期路面维护、桥坡段的软基处理费用，并可以有效地缩短路桥建设工期。

2路桥一体化设计构思的思想路桥设计时，道路与桥梁过渡段的各部分的沉降不一致，容易形成车辆在桥头颠簸。设计中尽可能使桥梁与桥坡段的沉降量和沉降速率相近，避免道路和车辆在多年使用后出现沉降量差异，所以需要道路与桥梁设计人员相互配合，相互交流，综合分析施工工期、软基沉降、桥梁沉降等因素，解决道路和桥梁沉降不一致的问题。设计流程如下：①准确测算桥坡软基的沉降速率。引入成本较低的桥坡软基处理工艺，准确计算软基的沉降量，桥坡软基的沉降速率。②准确测算桥梁的沉降速率。对桥梁桩基的总沉降量及沉降速率进行计算分析。

③道路和桥梁进行一体设计。对道路和桥梁进行一体设计，使道路和桥梁沉降差尽可能小。

3路桥一体化设计构思需要对沉降速度准确计算使用：解法、等代墩基法、按沉降控制复合桩基的沉降计算法，对道路和桥梁的沉降速度进行准确地测算。沉降速度计算时，需要考虑桩身压缩、桩端刺入变形、土层压缩变形等因素，在跨江河地段，需要全面考虑桩、土、水三者的作用。对于复杂地质区域，还要考虑泥石流、溶洞、地震、山体滑坡、山谷及风荷载等因素的影响。

4路桥一体化设计构思要点①通过计算道路和桥梁的沉降曲线对路桥过渡段进行变形控制。

路桥过渡段的变形控制，需要对路桥过渡段路基的工后沉降量进行控制，减小路桥交界处的沉降差，或者同时增加路桥过渡处的沉降差，或者同时减小路桥过渡段的沉降差。所以需要根据施工工艺、地质条件计算道路和桥梁的沉降曲线，设计施工方案。②科学地选择路桥过渡段的施工材料与工艺。不同施工工艺与材料下，道路和桥梁会有不同的沉降速度，通过合理的施工材料与工艺选择，可以协调桥梁和道路和沉降速度，使二者趋于一致。由于桥梁比较坚固，所以传统上选择加强桥坡的承载力，减小桥坡的地基沉降，如采用土工合成材料的加筋以提高效果。当然，适当放宽桥梁的沉降速度，与桥坡道路沉降速度保持一致，也是一种可行的方法。③科学设计路桥缓和过渡段。

道路和桥梁的施工材料不同，结构不同，桥梁的刚度大而道路路基结构强度相对较小，所以路桥一体化设计时，需要在路桥间设置强度过渡段，从而减小路桥之间的过渡。根据国内外路桥建设经验，在刚性桥台和柔性桥坡之间设置30－50米左右的强度渐变段，应用不同的填料渐变，可以确保路桥结合处的强度过渡。

5路桥一体化设计构思后提高施工质量的辅助措施路桥一体化设计下桥坡道路路基的处理。可以采用水泥粉喷桩复合地基法，加固路桥过渡段的软土承载力，但这种方法成本比较高；对路桥过渡段地基进行超载预压，但这种方法工期比较长。可以使用塑料排水板法对路桥过渡段路基进行加固。施工过程中应根据实际条件选择采用合适的方法来加固路桥过渡段的地基。②路桥一体化设计下路桥过渡段路基填料的选择。合理选择路桥过渡段路基的填料。通过实验确定土壤的液限、塑限，了解填料压实遍数与松铺厚度的关系，根据施工情况选出最适宜的土壤作为路桥过渡段路基的填料。一般路桥过渡段路基选择填料的选择干容重较大的砂类土或渗水性较好的材料，这些填料水稳定性好，压实性好。如果填料存在一定缺陷，可以通过增加外掺剂，如石灰、水泥等，改善填料的性能。③路桥一体化设计下路基填筑前的排水施工。在降水量比较大的地区，需要考虑路桥过渡段路填筑前的排水施工。否则地表水和地下水的侵蚀对路桥过渡段造成较大的危害。路桥过渡段的施工，应根据路桥一体化设计要求，注意路桥过渡段填土的排水，通过设置横向泄水管和盲沟，取得良好的效果。④路桥一体化设计下路桥过渡段的施工组织。路桥过渡段桥坡道路与桥台连接部位，同步填筑与碾压桥坡道路与锥坡预压填土。碾压桥坡道路与锥坡预压填土时，如果使用大型机械碾压困难，可使用小型振动压实机械进行碾压桥坡道路与锥坡预压填土。对路桥过渡段的施工，需要优先安排，严禁填土前期慢而后期快的现象发生。

进行静置预压直至符合规范要求为止。⑤路桥一体化设计下路桥过渡段的路基施工监测。路桥过渡段路基施工时，严格按照路桥一体化设计的要求，分级填筑路堤，选择合适的填土速度，提高路桥过渡段路基的强度和稳定性，减少工后沉降。在路桥过渡段路面重量预压过程中，加强软基路堤沉降监测，根据路桥一体化设计要求，连续2~3个月观测的路桥过渡段路面沉降量每月不超过6毫米。保证路桥过渡段路面的使用性能，以利于车辆行驶。

6结论近些年来我国进行大量的交通道路建设，加快各地区经济发展，使桥梁道路建设的技术也获得一定程度的发展，但是仍然有很多问题亟待解决，比如通行车辆超载、桥头跳车、桥梁结构耐久性问题等。。

提高公路的舒适性，需要进行路桥一体化设计，通过对路桥过渡段的科学设计和施工，减少、甚至消除路桥过渡段沉降速度不一致导致的问题，提高路桥可靠性和安全性。

参考文献：[1]李峰.论公路路桥过渡段的设计改进与施工技术的提高[J].黑龙江交通科技，2009（09）..[2]刘巍，王英杰，贾玉钧.路桥过渡段沉降成因分析与设计、施工控制研究[J].北方交通，2006（12）.[3]吴海平，王汇文，叶萌，周健.路桥一体化设计的构思与初步实践[J].上海公路，2002（04）.[4]姚爱军.关于路桥过渡段沉降防治的结构设计[J].山西建筑，2007（29）.