一种控制桥头跳车的路桥过渡结构及施工方法

1.本发明涉及道路桥梁技术领域，具体地说是一种控制桥头跳车的路桥过渡结构及施工方法。


背景技术：

2.由于路基刚度远小于桥梁结构，所以在车辆荷载作用下路基与桥台之间便会出现不同程度的差异沉降，路面平整度发生变化，当有车辆行驶至该路段时便会出现桥头跳车现象。产生桥头跳车的主要原因为：路桥刚度差异、路基填料流失、设计缺陷及施工质量不达标等。桥头跳车具有十分严重的危险，例如影响车辆的行驶速度及舒适性、对公路及桥梁造成损伤、增加公路的运营及保养费用等。因此，随着我国交通运输量的增加及载重量的增大，如何解决桥头跳车问题已变得愈发重要。
3.现有技术中一般采用设置搭板的方式控制路基沉降，但随着使用时间的延长往往因搭板老化出现搭板断裂、板底脱空或翘板等现象，导致防止跳车效果较差且容易出现二次跳车等新病害，从而不利于行车安全，达不到预计的使用效果。


技术实现要素：

4.本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种控制桥头跳车的路桥过渡结构及施工方法，针对桥头跳车问题，采用多种处治措施，对基础路基、搭板及桥台等处进行全方位多层次的防护，避免其产生较大沉降差。
5.为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种控制桥头跳车的路桥过渡结构，用于连接路基和桥台，以桥台台身为界，左侧为路基侧，右侧为桥台侧；桥台台身顶部布设承台，承台呈凸字形，承台右侧通过支座承载梁体，承台左侧承载搭板，搭板底部设置凹槽，凹槽内布设伸缩系统。
6.路基结构从下至上依次为基础路基、硬土层、碎石层及沥青覆盖层；基础路基内部埋设若干钢桩，若干根进浆管从地面顺次穿过沥青覆盖层、碎石层、硬土层进入基础路基，并埋设在钢桩的桩体顶部和底部位置，进浆管设有信号控制球阀，信号控制球阀与土压力计相连，通过土压力计输出的信号控制球阀的开关，球阀自动开启后释放进浆管内部的石灰乳，对该区域土体进行固结。
7.基础路基内设有路基抬升系统，包括插接配合的下部槽体和上盖板，进料管从顶部穿过上盖板，向下部槽体内灌入膨胀水泥；入水管从下部槽体底部穿入下部槽体内，喷出水雾与膨胀水泥结合为固体，将上盖板顶起，从而弥补路基的沉降；下部槽体内设置插桩槽，与钢桩插接固定。
8.基础路基上部铺设有硬土层，硬土层上部铺设有碎石层，碎石层与搭板采用坡面斜接方式相连；碎石层上部铺设有沥青覆盖层。
9.进一步优选地，搭板底部凹槽内竖直固定有若干承台梁，承台梁将凹槽分为若干个间隔，每个间隔内均放置缓冲弹簧，缓冲弹簧顶端设有缓冲垫并与凹槽内壁紧密连接且
使弹簧处于受力状态。
10.进一步优选地，搭板右侧端面与承台的左侧端面相对应的部分均铺设有缓冲材料，并且二者的空隙处浇筑有混凝土。
11.进一步优选地，土压力计埋设于基础路基的若干钢桩的中心处，土压力计通过信号线与信号控制球阀及位于沥青覆盖层上部的信号接收器相连；信号控制球阀的外部设有球阀保护箱，球阀保护箱材质为带孔薄钢板，孔眼直径为0.5mm，带孔薄钢板粘贴有反渗透膜，该薄膜仅允许液体流出不允许土颗粒进入，进而既能保证石灰乳顺利排出，又能阻止土颗粒进入箱体，进而对信号控制球阀起到保护作用。
12.进一步优选地，路基抬升系统包括下部槽体和上盖板；下部槽体包括挡板、插桩槽及定位孔，插桩槽与挡板固定连接，插桩槽用于和钢桩插接配合；挡板将下部槽体分割成若干个小空间；上盖板包括活动盖板、插桩孔和定位鞘，定位鞘与定位孔插接配合，将上盖板盖于下部槽体，并使插桩孔与插桩槽重叠；活动盖板与上盖板铰接或者通过中心轴旋转连接，其数量与下部槽体内部若干个小空间的数量保持一致，且能完全盖住与之对应的小空间，当受到外力活动盖板即能打开；活动盖板上部设有进料管接口，进料管接口与下部槽体的进水管接口位置保持对应。
13.进一步优选地，入水管从地面铺设进入基础路基内部，并通过下部槽体底部的进水管接口与抬升系统下部槽体各个小空间相连，入水管材质为不锈钢。
14.一种控制桥头跳车的路桥过渡结构的施工方法，具体包括以下步骤：步骤1、安装桥台台身和承台并在承台右侧安装支座及梁体，在承台左侧施工伸缩系统；步骤2、施工基础路基时，在路基内分别埋入进浆管、入水管、信号控制球阀、及土压力计，信号控制球阀与土压力计相连，通过土压力计输出的信号控制球阀的开关；步骤3、安装路基抬升系统，先将已施工好的下部槽体放于已铺设路基上并连接入水管，插桩槽与钢桩插接固定，进料管与下部槽体相连通，安装完成后将上盖板盖于下部槽体上；步骤4、继续铺设路基并依次埋置进浆管、信号控制球阀及土压力计；步骤5、铺设硬土层并埋入入水管、进浆管、进料管；步骤6、按照伸缩系统尺寸安装搭板模具，绑扎搭板钢筋，浇筑搭板并使搭板左侧斜切面呈凹凸状，待搭板养护至预定强度后，需使搭板右下部凹槽与伸缩系统紧密连接；在搭板指定位置需留有进料管布置孔，在各个孔内布置进料口并使其延伸至沥青覆盖层；步骤7、搭板布置完成后在搭板左侧逐层铺设碎石层并填埋入水管、进浆管及进料管；步骤8、铺设沥青覆盖层并依对进料管的进料口进行封口处理。
15.本发明具有如下有益效果：（1）整个路桥过渡结构施工完成后，当有车辆行驶至该路段时，布置于地基内部的钢桩及钢桩帽可通过土拱效应防止路基产生沉降差；布置于承台左侧的伸缩系统可抵消车辆产生的水平力；布置于搭板右侧端部及承台左侧端部的缓冲材料可防止二者由于撞击产生损伤。
16.（2）当路基某位置产生较大沉降时，布置于该位置的土压力计其土压力信号必然
呈逐步增大的变化规律，根据信号接收器接收的土压力信号手动开启进浆管盖板并灌入石灰乳，灌满后关闭盖板，当土压力增至预设值后相应的土压力信号会传递至信号控制球阀，球阀开启释放进料管内部的石灰乳进而对该位置地基进行固结使其不在发生沉降。
17.（3）注浆处理仅能控制沉降量，但确不能对已产生的沉降差进行处理，因此可破开相应位置的沥青覆盖层并打开进料管顶部进料口，向其内部灌入膨胀水泥，同时开启入水管盖板并向入水管灌水，使入水管内部水分以雾状形态喷出并与膨胀水泥在抬升系统下部槽体相应位置的小空间内充分混合，由于小空间的四壁均处于固定状态，所以膨胀水泥在固化过程中只能向上部发展进而通过顶升可活动板减小路基已产生的沉降差。处理完成后对已破开路基顶部沥青覆盖层进行整平处理，若路基中其它区域发生沉降则可同样采取上述步骤处理。
18.（4）本发明采用多种处治措施，对基础路基、搭板及桥台等处进行全方位多层次的防护，避免其产生较大沉降差。受降雨或其它因素影响一旦路基某处发生沉降，便可通过注浆系统、顶升系统对沉降处路基进行固结及顶升处理。本路桥过渡结构可以很好地解决桥头跳车病害且施工方法简单高效。
附图说明
19.图1是本发明一种控制桥头跳车的路桥过渡结构的示意图。
20.图2为伸缩系统结构示意图。
21.图3搭板结构示意图。
22.图4为进浆管、信号控制球阀及土压力计结构示意图。
23.图5路基抬升系统下部槽体结构示意图。
24.图6路基抬升系统上盖板结构翻转后的示意图。
25.图7路基抬升系统及下部进水管接口结构示意图。
26.图8插桩后路基抬升系统结构示意图。
27.图9进料管布置后路基抬升系统结构示意图。
28.其中：1.桥台台身；2.承台；3.支座；4.梁体；5.沥青覆盖层；6.搭板；7.伸缩系统；8.碎石层；9.硬土层；10.钢桩；11.钢桩帽；12路基抬升系统；13.信号控制球阀；14.土压力计；15.入水管；16.进浆管；17.伸缩缝；18.信号接收器；19.信号线；20.下部槽体；21.上盖板；22.插桩孔；23.进料管接口；24.进料管；25.管口盖板；26.缓冲弹簧；27.承台梁；28.缓冲垫；29.球阀保护箱；30缓冲材料；31.基础路基；32.进水管接口；33.进料口；34.挡板；35.插桩槽；36.定位孔；37.定位鞘；38.活动盖板；39.出水孔。
实施方式
29.本发明的描述中，需要理解的是，术语“左侧”、“右侧”、“上部”、“下部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，“第一”、“第二”等并不表示零部件的重要程度，因此不能理解为对本发明的限制。本实施例中采用的具体尺寸只是为了举例说明技术方案，并不限制本发明的保护范围。
30.下面结合附图和具体较佳实施方式对本发明作进一步详细的说明。
31.如图1所示，一种控制桥头跳车的路桥过渡结构，用于连接路基和桥台，以桥台台身1为界，左侧为路基侧，右侧为桥台侧，或者左侧为桥台侧右侧为路基层，布置方式完全对称相同。桥台台身1顶部布设承台2，承台2呈凸字形，承台2右侧通过支座3承载梁体4，支座3呈横向均匀布设，梁体4为桥梁结构主体，承台2与梁体4之间设有伸缩缝17，可对梁体4起到限位作用。
32.承台2左侧承载搭板6，搭板6底部设置凹槽，凹槽内布设伸缩系统7。如图2和3所示，搭板6底部凹槽内竖直固定有若干承台梁27，承台梁27将凹槽分为若干个间隔，每个间隔内均放置缓冲弹簧26，缓冲弹簧顶端设有缓冲垫28并与凹槽内壁紧密连接且使弹簧处于受力状态，该种布置方式可抵消车辆行驶时产生的水平荷载。搭板6右侧端面与承台2的左侧端面相对应的部分均铺设有缓冲材料30，并且二者的空隙处浇筑有混凝土，该种布置方式可保护搭板及承台避免二者产生损伤。
33.路基结构从下至上依次为基础路基31、硬土层9、碎石层8及沥青覆盖层5。基础路基31内部按照3
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4的阵列埋设12根钢桩10，每根钢桩10配套钢桩帽11。进浆管16从地面顺次穿过沥青覆盖层5、碎石层8、硬土层9进入基础路基31，并埋设在钢桩10的桩体顶部和底部位置。
34.如图4所示，进浆管16设有信号控制球阀13，信号控制球阀13与土压力计14相连，通过土压力计输出的信号控制球阀的开关，球阀自动开启后释放进浆管内部的石灰乳，对该区域土体进行固结。该种布置方式可根据各位置土压力的大小对路基中任一区域土体进行注浆固结。
35.土压力计14埋设于基础路基31的12根钢桩10阵列的中心处，土压力计14通过信号线19与信号控制球阀13及位于沥青覆盖层5上部的信号接收器18相连。该种布置方式即可通过信号接收器判断土压力的分布规律，又可通过各位置土压力计的土压力变化幅值及时进行注浆处理。信号控制球阀13的外部设有球阀保护箱29，球阀保护箱29材质为带孔薄钢板，孔眼直径为0.5mm，带孔薄钢板粘贴有反渗透膜，该薄膜仅允许液体流出不允许土颗粒进入，进而既能保证石灰乳顺利排出，又能阻止土颗粒进入箱体，进而对信号控制球阀13起到保护作用。
36.基础路基31内设有路基抬升系统12，包括插接配合的下部槽体20和上盖板21，进料管32从顶部穿过上盖板21，向下部槽体20内灌入膨胀水泥；入水管15从下部槽体20底部穿入下部槽体20内，喷出水雾与膨胀水泥结合为固体，将上盖板21顶起，从而弥补路基的沉降；下部槽体20内设置插桩槽35，与钢桩10插接固定。
37.如图5所示，下部槽体20包括挡板34、插桩槽35及定位孔36，插桩槽35与挡板34固定连接，插桩槽35用于和钢桩10插接配合；挡板34将下部槽体20分割成若干个小空间。如图6所示，上盖板21包括活动盖板38、插桩孔和定位鞘37。如图7、8、9所示，定位鞘37与定位孔36插接配合，将上盖板21盖于下部槽体20，并使插桩孔22与插桩槽34重叠；活动盖板38与上盖板21铰接或者通过中心轴旋转连接，其数量与下部槽体20内部若干个小空间的数量保持一致，且能完全盖住与之对应的小空间，当受到外力活动盖板38即能打开；活动盖板38上部设有进料管接口23，进料管接口23与下部槽体的进水管接口32位置保持对应。
38.入水管15从地面铺设进入基础路基31内部，并通过下部槽体20底部的进水管接口32与抬升系统下部槽体20各个小空间相连，入水管15材质为不锈钢。
39.基础路基31上部铺设有硬土层9，硬土层9上部铺设有碎石层8，碎石层8上部铺设有沥青覆盖层5。碎石层8与搭板6采用坡面斜接方式相连，搭板6的接触面设有锯齿状的凸起结构，从而增大与碎石层8的摩擦力。
40.一种控制桥头跳车的路桥过渡结构的施工方法，具体包括以下步骤：步骤1、安装桥台台身1和承台2并在承台右侧安装支座3及梁体4，在承台2左侧施工伸缩系统7；伸缩系统施工时可采用先浇筑承台梁27，待承台梁达到设计强度后，在依次安装缓冲弹簧26及缓冲垫28；步骤2、施工基础路基31时，先铺设一部分浅层路基，在路基内分别埋入进浆管16、入水管15、信号控制球阀13、及土压力计14，信号控制球阀13与土压力计14相连，通过土压力计输出的信号控制球阀的开关；步骤3、安装路基抬升系统12，先将已施工好的下部槽体20放于已铺设路基上并连接入水管15，然后在依次安装出水孔39，出水孔39安装完成后再将抬升系统上盖板21盖于抬升系统下部槽体20的上部并使定位鞘37插入定位孔36，在依次将可活动板38放置于抬升系统上盖板21顶部，安装完成后要使插桩孔22与插桩槽35保持对应，然后再把钢桩10插入插桩孔22并安装钢桩帽11，最后将进料管16与各活动板38顶部的进料管接口23相连通；进水管15端部安装有出水孔39，出水孔端部孔径极小可保证入水管15内部水分以雾状形态喷入下部槽体20的若干个小空间内；步骤4、继续铺设路基并依次埋置进浆管16、信号控制球阀13、球阀保护箱29、进料管33及土压力计14；步骤5、铺设硬土层9并埋入入水管15、进浆管16、进料管24；步骤6、按照伸缩系统7尺寸安装搭板6模具，绑扎搭板钢筋，浇筑搭板并使搭板左侧斜切面呈凹凸状，待搭板养护至预定强度后，需使搭板右下部凹槽与伸缩系统7紧密连接，使缓冲弹簧26处于受力状态。在搭板指定位置需留有进料管布置孔，在各个孔内布置进料管33并使其延伸至沥青覆盖层5；搭板施工完成后，分别在搭板右侧端部及承台左侧端部粘贴缓冲材料30并在剩余空隙处浇筑混凝土；步骤7、搭板布置完成后在搭板左侧逐层铺设碎石层8并填埋入水管15、进浆管16及进料管24；步骤8、铺设沥青覆盖层5并依对进料管的进料口33进行封口处理。
41.进水管15及进浆管16末端均布置于沥青覆盖层5上部，且管口处需安装管孔盖板25，该盖板处于关闭状态，使用时可随时开启，至此施工完毕。
42.当路基某位置产生较大沉降时，布置于该位置的土压力计14其土压力信号必然呈逐步增大的变化规律，根据信号接收器18接收的土压力信号手动开启进浆管盖板25并灌入石灰乳，灌满后关闭盖板，当土压力增至预设值后相应的土压力信号会传递至信号控制球阀13，球阀开启释放进料管内部的石灰乳进而对该位置地基进行固结使其不在发生沉降。
43.注浆处理仅能控制沉降量，但不能处理已产生的沉降差，因此可破开相应位置的沥青覆盖层5并打开进料管24顶部进料口，向其内部灌入膨胀水泥，同时开启入水管盖板25并向入水管灌水，使入水管内部水分以雾状形态喷出并与膨胀水泥在抬升系统下部槽体20相应位置的小空间内充分混合，由于小空间的四壁均处于固定状态，所以膨胀水泥在固化过程中只能向上部发展通过顶升可活动板减小路基已产生的沉降差。
44.路基抬升后在对路基顶部已破开的沥青覆盖层5进行整平处理，若路基中其它位置发生沉降则可同样采取上述步骤。
45.以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种等同变换，这些等同变换均属于本发明的保护范围。

技术特征：
1.一种控制桥头跳车的路桥过渡结构，用于连接路基和桥台，以桥台台身（1）为界，左侧为路基侧，右侧为桥台侧；桥台台身（1）顶部布设承台（2），承台（2）呈凸字形，承台（2）右侧通过支座（3）承载梁体（4），承台（2）左侧承载搭板（6），其特征在于：所述搭板（6）底部设置凹槽，凹槽内布设伸缩系统（7）；所述路基结构从下至上依次为基础路基（31）、硬土层（9）、碎石层（8）及沥青覆盖层（5）；所述基础路基（31）内部埋设若干钢桩（10），若干根进浆管（16）从地面顺次穿过沥青覆盖层（5）、碎石层（8）、硬土层（9）进入基础路基（31），并埋设在钢桩（10）的桩体顶部和底部位置，进浆管（16）设有信号控制球阀（13），信号控制球阀（13）与土压力计（14）相连，通过土压力计输出的信号控制球阀的开关，球阀自动开启后释放进浆管内部的石灰乳，对该区域土体进行固结；所述基础路基（31）内设有路基抬升系统（12），包括插接配合的下部槽体（20）和上盖板（21），进料管（32）从顶部穿过上盖板（21），向下部槽体（20）内灌入膨胀水泥；入水管（15）从下部槽体（20）底部穿入下部槽体（20）内，喷出水雾与膨胀水泥结合为固体，将上盖板（21）顶起，从而弥补路基的沉降；下部槽体（20）内设置插桩槽（35），与钢桩（10）插接固定；所述基础路基（31）上部铺设有硬土层（9），硬土层（9）上部铺设有碎石层（8），碎石层（8）与搭板（6）采用坡面斜接方式相连；碎石层（8）上部铺设有沥青覆盖层（5）。2.根据权利要求1所述的控制桥头跳车的路桥过渡结构，其特征在于：所述搭板（6）底部凹槽内竖直固定有若干承台梁（27），承台梁（27）将凹槽分为若干个间隔，每个间隔内均放置缓冲弹簧（26），缓冲弹簧顶端设有缓冲垫（28）并与凹槽内壁紧密连接且使弹簧处于受力状态。3.根据权利要求1所述的控制桥头跳车的路桥过渡结构，其特征在于：搭板（6）右侧端面与承台（2）的左侧端面相对应的部分均铺设有缓冲材料（30），并且二者的空隙处浇筑有混凝土。4.根据权利要求1所述的控制桥头跳车的路桥过渡结构，其特征在于：所述土压力计（14）埋设于基础路基（31）的若干钢桩（10）的中心处，土压力计（14）通过信号线（19）与信号控制球阀（13）及位于沥青覆盖层（5）上部的信号接收器（18）相连；信号控制球阀（13）的外部设有球阀保护箱（29），球阀保护箱（29）材质为带孔薄钢板，孔眼直径为0.5mm，带孔薄钢板粘贴有反渗透膜，该薄膜仅允许液体流出不允许土颗粒进入，进而既能保证石灰乳顺利排出，又能阻止土颗粒进入箱体，进而对信号控制球阀（13）起到保护作用。5.根据权利要求1所述的控制桥头跳车的路桥过渡结构，其特征在于：路基抬升系统（12）包括下部槽体（20）和上盖板（21）；所述下部槽体（20）包括挡板（34）、插桩槽（35）及定位孔（36），插桩槽（35）与挡板（34）固定连接，插桩槽（35）用于和钢桩（10）插接配合；挡板（34）将下部槽体（20）分割成若干个小空间；所述上盖板（21）包括活动盖板（38）、插桩孔和定位鞘（37），定位鞘（37）与定位孔（36）插接配合，将上盖板（21）盖于下部槽体（20），并使插桩孔（22）与插桩槽（34）重叠；活动盖板（38）与上盖板（21）铰接或者通过中心轴旋转连接，其数量与下部槽体（20）内部若干个小空间的数量保持一致，且能完全盖住与之对应的小空间，当受到外力活动盖板（38）即能打开；活动盖板（38）上部设有进料管接口（23），进料管接口（23）与下部槽体的进水管接口（32）位置保持对应。6.根据权利要求1所述的控制桥头跳车的路桥过渡结构，其特征在于：所述入水管（15）
从地面铺设进入基础路基（31）内部，并通过下部槽体（20）底部的进水管接口（32）与抬升系统下部槽体（20）各个小空间相连，入水管（15）材质为不锈钢。7.基于权利要求1-6任一所述的一种控制桥头跳车的路桥过渡结构的施工方法，其特征在于，具体包括以下步骤：步骤1、安装桥台台身（1）和承台（2）并在承台右侧安装支座（3）及梁体（4），在承台（2）左侧施工伸缩系统（7）；步骤2、施工基础路基（31）时，在路基内分别埋入进浆管（16）、入水管（15）、信号控制球阀（13）、及土压力计（14），信号控制球阀（13）与土压力计（14）相连，通过土压力计输出的信号控制球阀的开关；步骤3、安装路基抬升系统（12），先将已施工好的下部槽体（20）放于已铺设路基上并连接入水管（15），插桩槽（35）与钢桩（10）插接固定，进料管（16）与下部槽体（20）相连通，安装完成后将上盖板（21）盖于下部槽体（20）上；步骤4、继续铺设路基并依次埋置进浆管（16）、信号控制球阀（13）及土压力计（14）；步骤5、铺设硬土层（9）并埋入入水管（15）、进浆管（16）、进料管（24）；步骤6、按照伸缩系统（7）尺寸安装搭板（6）模具，绑扎搭板钢筋，浇筑搭板并使搭板左侧斜切面呈凹凸状，待搭板养护至预定强度后，需使搭板右下部凹槽与伸缩系统（7）紧密连接；在搭板指定位置需留有进料管布置孔，在各个孔内布置进料口（33）并使其延伸至沥青覆盖层（5）；步骤7、搭板布置完成后在搭板左侧逐层铺设碎石层（8）并填埋入水管（15）、进浆管（16）及进料管（24）；步骤8、铺设沥青覆盖层（5）并依对进料管的进料口（33）进行封口处理。

技术总结
本发明公开了一种控制桥头跳车的路桥过渡结构及施工方法，桥台台身顶部布设承台，承台右侧通过支座承载梁体，承台左侧承载搭板，搭板底部设置凹槽，凹槽内布设伸缩系统。基础路基内部埋设进浆管，通过与土压力计控制球阀自动对该区域土体进行固结。路基抬升系统包括插接配合的下部槽体和上盖板，进料管穿过上盖板向下部槽体内灌入膨胀水泥；入水管从底部穿入下部槽体内，喷出水雾与膨胀水泥结合为固体，将上盖板顶起从而弥补路基的沉降。本发明能控制路基的水平与竖向变形，又能通过土压力信号分析路基各位置的沉降变形规律，并对沉降区域进行注浆固结；固结后仍有较大沉降差，则通过路基抬升系统抬升沉降区域路基，降低桥头跳车现象的发生。跳车现象的发生。跳车现象的发生。


技术研发人员：庄妍 李金鑫 陆运生 胡顺磊 樊虎 汪云龙
受保护的技术使用者：东南大学
技术研发日：2023.06.29
技术公布日：2023/9/9