道桥过渡段差异沉降控制及防治对策研究

期刊: 环球科学 DOI: PDF下载

张新宇

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摘要

道桥过渡段作为道路工程中的关键连接部位,其不均匀沉降问题直接影响行车的安全性、舒适性及道路结构的耐久性。本文系统分析了道桥过渡段差异沉降的主要成因,包括桥台与路堤刚度差异、地基处理不当、台背填土压实度不足以及车辆动荷载作用等。在此基础上,从设计优化、施工质量控制及长期维护管理三个层面,探讨了差异沉降的综合控制策略与防治对策。研究表明,通过设置过渡性路面结构、加强地基与台背填土处理、应用轻质填料、完善排水系统等措施,可有效缓解差异沉降。


关键词

道桥过渡段;差异沉降;成因分析;控制标准;防治对策

正文


引言

道路与桥梁作为现代交通网络的核心组成部分,其连接处的平顺性与稳定性至关重要。道桥过渡段,即道路与桥梁结构物之间的衔接区域,因其两侧结构在材料特性、刚度、支承条件等方面存在显著差异,成为路基病害的高发区。在该区域,刚性或半刚性的桥梁结构(桥台)与相对柔性的填方路堤在荷载作用下,产生的沉降量往往不同,从而形成台阶状的差异沉降。这种沉降不仅导致车辆通过时产生跳跃现象,严重影响行车舒适性,还会对车辆悬挂系统造成冲击,带来潜在的安全风险。长期的不均匀沉降还会引发路面结构的附加应力,导致路面开裂、桥头搭板断裂等次生病害,缩短道路使用寿命,增加后期养护成本。

一、差异沉降的主要成因分析

1.地基土层性质不均匀是导致差异沉降的根本原因之一

由于地质构造的复杂性和沉积环境的多样性,不同区域的地基土层在物理力学性质上存在显著差异,包括压缩性、承载力、孔隙比等关键参数的不一致。当建筑物荷载施加于这些性质不均匀的地基上时,各部位的压缩变形量必然存在差异,最终表现为建筑物的不均匀沉降。

2. 建筑物荷载分布不均衡也是造成差异沉降的重要因素

在实际工程中,建筑结构通常存在高差变化、平面形状不规则等情况,这导致建筑荷载在地基上的分布呈现明显的不对称性。例如,高层与裙房交界处、设备集中区域等部位的荷载密度显著高于其他区域,这种荷载分布的不均匀性直接导致了地基沉降量的差异性。

3. 地下水位变化对差异沉降具有重要影响

地下水的季节性波动或人为抽水活动会导致地基土的有效应力发生改变,进而引起土体固结变形。由于不同土层的渗透性和压缩性存在差异,地下水位变化对各区域地基的影响程度也会有所不同,这种不均匀的固结过程最终体现为建筑物的差异沉降现象。

二、差异沉降的控制标准与设计优化策略

1.差异沉降控制标准的确立与实施要点

差异沉降控制标准作为工程建设质量管控体系中的关键性技术指标,其重要性不言而喻。在具体实践中,这一标准的制定与实施需要系统性地考量多维度因素:首先必须全面评估项目所在地的地质水文条件,包括土层分布特征、地基承载力参数以及地下水位变化规律等;其次要深入研究建筑物本身的结构特性,如结构形式、荷载分布、基础类型等工程要素;此外还需充分考虑建筑物的使用功能定位,特别是对沉降敏感的精密仪器厂房、高层建筑等重要设施的特殊要求。在标准制定环节,必须以专业的现场地质勘察数据为依据,整合工程地质钻探、土工试验等第一手资料,同时结合同类工程的实践经验教训,并严格遵循国家现行《建筑地基基础设计规范》等相关技术标准的规定。在标准执行阶段,应当建立包含自动化监测设备、人工巡检、数据分析平台等在内的全方位监测预警体系,通过定期采集沉降观测数据,运用数理统计方法进行趋势分析,确保建筑物各部位的差异沉降值始终处于设计允许的安全阈值之内。

2.设计优化策略的技术路径与实施方案

针对工程中常见的差异沉降问题,为确保工程质量和安全性能,科学合理的设计优化策略应贯穿于工程项目的全生命周期。首先在前期设计阶段,需要进行精细化数值模拟分析,采用有限元等计算方法建立精确的地基-结构共同作用模型,对可能发生的沉降情况进行系统预测与评估;其次在基础设计环节,要充分考虑场地地质条件和荷载特点,采取合理的基础设计方案,例如对于软弱地基可优先考虑采用桩基础或复合地基形式,对于大面积荷载则可采用筏板基础或箱形基础等整体刚度较大的基础形式;最后在施工实施阶段,必须注重施工工艺的优化与控制,包括合理确定分层填筑的厚度与压实度、科学安排预压处理的荷载大小与持续时间等关键参数,必要时还可考虑采用地基加固、设置沉降缝等技术措施。通过这样全方位的技术手段和管理措施,才能有效控制差异沉降问题。

3.质量控制与监测反馈机制的建立

完善的差异沉降管控体系需要建立全过程、多层次的质量控制和监测反馈机制,确保从项目规划到竣工验收的每个环节都能得到有效把控。具体而言,这包括施工前期的预防性控制措施,如地质详勘、基础设计和施工方案的优化论证;施工过程中的实时动态监测,通过布设密集的监测点位,对关键部位进行高频次观测;以及竣工后的长期跟踪观测,持续评估建筑物的沉降发展态势。通过引入现代化的智能监测技术,如自动化沉降观测系统、物联网传感器网络和大数据分析平台,可以实现监测数据的实时采集、自动分析和智能预警,显著提升监测效率和精度。一旦发现沉降异常或超出预警值的情况,系统能够立即触发报警,促使项目团队快速响应,及时采取针对性的纠偏措施,从而有效控制风险,确保工程质量和结构安全始终处于可控状态。

三、施工质量控制与长期维护管理对策

1.在施工阶段

在工程建设项目的施工阶段,必须全面贯彻并严格执行各项质量控制措施,确保从基础施工到主体结构再到装饰装修的每一道工序都完全符合设计图纸的具体要求和相关技术规范标准。首先,应当建立完善的材料进场验收制度,重点加强对水泥、钢筋、砂石等关键原材料的质量检验,通过抽样检测、第三方复验等手段,严格把关材料质量,坚决杜绝任何不合格材料进入施工现场。其次,在施工全过程中需要实施科学有效的动态质量管理体系,采用定期全面检查与不定期随机抽查相结合的方式,通过实测实量、隐蔽工程验收等具体措施,及时发现并纠正施工中存在的各类潜在质量问题。

2. 对于长期维护管理,

对于长期维护管理,需要制定科学的管理制度和应急预案。一方面,可以通过定期巡查和专项检测,全面掌握建筑物的使用状态和沉降变化趋势;另一方面,应建立完善的档案记录体系,为后续维护提供数据支持。同时,针对可能出现的异常情况,提前准备应对方案,确保在突发问题发生时能够迅速采取有效措施,最大限度地降低风险和损失。

四、结论

综上所述,解决道桥过渡段差异沉降问题,需要设计、施工、运维各方协同努力,将先进的设计理念、严格的施工控制与科学的养护管理有机结合,形成一个完整的闭环控制系统,从而最大程度地减小沉降差异,最终为公众提供安全、舒适、耐久的交通出行环境。

参考文献:

[1]赵冠华,朱俊波,常浩,等.路桥过渡段刚柔连续过渡结构研究[J].公路,2024,69(01):16-23.

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[4]金刚.道桥过渡段不均匀沉降的成因与控制措施[J].工业设计,2011,(12):140.DOI:CNKI:SUN:GYSH.0.2011-12-081.


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