[發明專利]一種多年凍土區路橋過渡帶組合結構及施工方法

有效

• 申請號: 201510548180.1
• 申請日: 2015-08-31
• 公開（公告）號: CN105178126B
• 公開（公告）日: 2018-02-02
• 發明（設計）人: 王建州;周國慶;梁恒昌;陳拓;曹東岳;陰琪翔;李雅筠;楊森
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學
• 主分類號: E01C3/04
• 分類號: E01C3/04;E01D19/00;E02D17/20;E01D21/00
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙)32249
• 代理人: 楊曉玲

技術領域

本發明涉及一種路橋過渡帶組合結構，特別是一種多年凍土區路橋過渡帶組合結構及施工方法。

背景技術

路橋過渡帶的不均勻變形是由于從橋臺到普通路基之間的存在較大的剛度差，造成橋頭路面的不均勻沉降、路面開裂，嚴重影響行車舒適度，甚至危及行車安全。而在多年凍土地區路橋過渡帶還處于三向導熱狀態，路基走向導致的陰陽坡效應引起路基和凍土地基溫度場的不均勻將會進一步加劇路橋過渡帶的病害，以青藏公路為例，對550多公里的多年凍土地區路橋過渡帶進行病害調查，普遍存在以下問題：

（1）過渡段陽坡平均沉降量大于陰坡；

（2）隨著路基高度增加，過渡段沉降量增大，但沉降增加率逐漸減小；

（3）隨著地溫增加、含冰量增加，過渡段沉降量逐漸增大；

（4）高溫凍土區過渡段沉降均大于低溫凍土區。

分析多年凍土地區（尤其高溫凍土地區，-0.5~-1.5℃），路橋過渡帶產生上述病害的最主要原因如下：

（1）過渡段路基壓縮變形，路基填料的壓縮變形隨著時間逐漸降低，材料選擇不大會在施工后1~2產生較大的工后沉降，且容易導致路基自身凍脹融沉變形；

（2）季節融化層壓縮變形，高溫凍土本身具有較大的蠕變性能，施工和運營期間的熱擾動以及全球升溫效應會加劇高溫凍土的升溫，如果高溫凍土全部融化地基承載力急劇降低導致道路中斷；

（3）和非凍土區一樣，橋臺到普通填土路基之間的剛度差是導致路橋過渡帶產生不均勻變形和路面開裂的主要原因之一。

目前常規的處理路橋過渡帶的工程措施按照非凍土區路基施工，待產生較大的不均勻沉降后整修路面，回填砂石材料后，重新鋪設路面，嚴重影響了道路的通行能力，并且沒有從根本上解決問題；科研工作者已經認識到這一問題的復雜性引入了處理凍土區路橋過渡帶的方法，但是多數是從上述分析的原因中的一個方面進行處理，治理的效果不甚理想，例如：引入橋臺搭板的方法調節橋臺到普通路基的剛度差問題，但是忽略了溫度場對于路基和凍土地基的影響；采用碎石護坡可以在一定程度上調節陰陽坡效應，且起到較好的降低路基和地基溫度的作用，但是忽視了最根本的調節剛度差的問題。

發明內容

技術問題：本的發明的目的是要克服傳統的路橋過渡帶施工和防治技術的不足之處，提供一種綜合治理、施工簡便、運營維護成本低的多年凍土區路橋過渡帶組合結構。

技術方案：本發明的目的是這樣實現的：該組合結構包括：路面、橋梁主梁、橋梁支座、橋臺、樁基承臺、樁基、保溫材料、空心混凝土箱體、剛度過渡帶、鋼筋、保溫層、路基填土和碎石護坡；樁基上端為樁基承臺，在保溫材料上端順序有空心混凝土箱體、剛度過渡帶和鋼筋，在空心混凝土箱體側面有保溫層和路基填土；在橋臺有橋梁支座和橋梁主梁，最上層為路面；側面為碎石護坡。

所述的空心混凝土箱體用來抵抗過渡帶凍土地基不均勻沉降，同時減少路基填料自身變形的影響；混凝土箱體的幾何特征：寬度取路基路面寬度，扣除路肩部分；長度依據物理實驗和數值模擬結果過渡帶的影響范圍2~3倍的路基寬度，取2~3倍的路基寬度；高度從地面保溫層到路面底面下1.0~1.5m；箱體厚度取30~50cm，混凝土標號C30~C50，選擇發熱量低的水泥配置。

所述的空心混凝土箱體通過其底面和側面的保溫材料和保溫層，減少施工時混凝土水化熱對凍土地基的熱影響，保溫層材料選擇EPS：厚度10~20cm，綜合保溫效果好，導熱系數低于0.1W/(mK)；其碾壓強度達到路基標準；保溫效果和強度耐久性50年以上。

所述的剛度過渡帶和鋼筋用來調節從橋臺到填土路基之間的剛度差，原則設置3排鋼筋，鋼筋間距0.5~1.0，排距0.3~0.6m；鋼筋直徑20~30mm的螺紋鋼要進行防腐處理。

所述的剛度過渡帶兩側設置碎石護坡，利用碎石護坡經濟高效的主動冷卻路基和地基的手段及其“煙囪效應”，即冬季冷空氣下沉通過碎石層在地面加熱后沿著孔隙護聯通的坡向上運動，又被冷空氣冷卻；夏季時這種作用停止碎石層的空氣成為良好的隔熱材料，阻止熱量進入；根據當地實測的陰陽坡程度，通過陰陽坡設置不同碎石層厚度來調節。

施工方法為：

a、首先在橋臺、樁基承臺和樁基施工完成后，對天然凍土地面路基施工范圍內進行人工平整和碾壓，達到道路設計的壓實度標準后，地面敷設保溫材料，保溫材料的保溫性能和自身承受壓力能力要先進行測試；