當前路橋沉降段路基路面施工技術(shù)探究

馬麗莎，尹 曄

（1.浙江省交通工程建設(shè)集團第三交通工程有限公司，浙江杭州 310051；2.杭州市高速公路管理局，浙江杭州311115）

0 前言

隨著國內(nèi)公路工程的迅速發(fā)展，人們對高等級公路的安全性和舒適性的要求越來越高。對公路工程的調(diào)查分析表明，由于橋臺與路基的剛度差異性，以及路基沉降等原因，極易在橋梁引道處等軟土地基路段產(chǎn)生沉降差，導(dǎo)致路面不平順，從而容易引起橋頭跳車現(xiàn)象的發(fā)生，致使車輛行駛的舒適性與安全性沒有保障。因此，本文的主要研究目的是怎樣在路橋之間設(shè)置適當長度的沉降段，減少路橋間不均勻沉降，避免橋頭跳車現(xiàn)象的發(fā)生，保證汽車行駛的安全性與舒適性。

1 路橋沉降段軟基路基產(chǎn)生不均勻沉降的原因

1.1 橋頭引道沉降段結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理

在常見的橋頭引道路基工程中，常用的處理路基的方法一般是粗粒料填筑法、鋼筋混凝土過渡板（即搭板）和加筋土法等。用這些方法處理的目的是降低路橋間的剛度變化，以及沉降差異，提高路基的整體強度，從而保證路面的平整性，避免橋頭跳車現(xiàn)象的產(chǎn)生。從實際的公路工程建設(shè)中常用的處理路橋沉降段路基的方法分析表明，搭板結(jié)構(gòu)是橋頭引道沉降段最常采用的方法。然而，采用搭板結(jié)構(gòu)時，搭板經(jīng)常斷裂，依然會出現(xiàn)橋頭跳車現(xiàn)象。

1.2 橋臺臺背路堤壓實度不滿足要求

按照標準要求，在公路建設(shè)中，幾乎所有橋梁、通道和明涵等都需要對其進行臺背填土處治。由于臺背填土壓實度受諸多工程管理因素的影響，比如施工的用料、順序、機械、經(jīng)驗和施工作業(yè)面等，在工程實踐中普遍存在臺背填土壓實度達不到設(shè)計要求的現(xiàn)象，這也是造成路橋沉降段產(chǎn)生不均勻沉降的一個主要原因。此外，還有一個原因是路基路面在長期的公里荷載，以及自然原因的作用下，形成土基的塑性變形，致使路橋之間出現(xiàn)差異沉降，影響路面的平整性。

1.3 橋頭引道地基處治達不到要求

通過對公路產(chǎn)生橋頭跳車現(xiàn)象產(chǎn)生的原因分析表明，在軟基路段一般產(chǎn)生橋頭跳車發(fā)生的原因是地基沉降。而產(chǎn)生地基沉降的主要原因是在設(shè)計施工圖時，布置的地質(zhì)鉆孔過少，鉆探深度達不到要求，從而未能發(fā)現(xiàn)軟土地基，或者未能勘探明確軟基存在的范圍和深度，以及其物理力學(xué)性質(zhì)等，從而導(dǎo)致在處理橋頭路堤軟土地基時，沒有采用合適的措施或者方法。另一方面，當采用的軟基處治理論或者計算方法和選用的計算參數(shù)與軟基實際情況不符合時，致使軟基處治設(shè)計滿足不了實際的需求，也能致使橋頭軟土路基產(chǎn)生不均勻沉降。再者，經(jīng)過長期雨水的侵蝕，會造成路堤填土流失及其強度的降低，這也是一個產(chǎn)生不均勻沉降的原因。

2 路橋沉降段的結(jié)構(gòu)設(shè)計

2.1 設(shè)計合理的路橋沉降段結(jié)構(gòu)型式

在路橋沉降段的搭板長度和強度設(shè)計方面應(yīng)合理。截至到目前，國際國內(nèi)仍沒有一個統(tǒng)一的路橋沉降段搭板設(shè)計標準。但可根據(jù)橋頭路堤和橋臺的相對沉降量，以及人們對車輛行駛的舒適程度等實際情況來設(shè)計搭板的長度。

在路橋沉降段路基施工設(shè)計中，必須采用土工格柵技術(shù)。土工格柵技術(shù)有以下好處：土工格柵與土一起承受車輛荷載和土體自身荷載，能充分地發(fā)揮土體的抗剪強度，減小土體的側(cè)向變形，控制路基填土的側(cè)向位移，從而增強路基的整體穩(wěn)定性；土工格柵與路基填土的摩擦作用促使荷載可以在路基中重新分配，降低了橋臺臺背局部范圍的受力，提高路基土體的整體承載力，從而減少沉降；水平攤鋪的土工格柵具有彈性，在車輛荷載的經(jīng)常作用下，會大大減少變形的累積。

2.2 合理設(shè)置緩和沉降段

由于結(jié)構(gòu)型式的不同，橋臺剛度大的混凝土結(jié)構(gòu)與柔性的填土路基結(jié)構(gòu)和瀝青混凝土路面結(jié)構(gòu)強度不一致。因此，在進行軟土地基和地面上的路堤處治時，需要設(shè)置強度不同的沉降段。世界銀行貸款項目為確保路堤強度過渡，要求使用不同的級配填料，在剛性橋臺和柔性路堤之間設(shè)置長度不小于50 m的強度漸變段。如果無能力設(shè)置50 m漸變段，則建議設(shè)置漸變段的長度不要小于30 m。若橋頭引道無軟土地基，路橋沉降段的差異沉降控制標準為5 cm以內(nèi)，沉降坡差控制在0.4%，則設(shè)置的強度漸變段長度最短應(yīng)為13 m。

2.3 路橋沉降段的地基條件與路基條件

在填筑橋頭引道路堤過程中，常采用的土工合成材料加筋路堤方法既不能提高地基承載力，也不能有效地防止地基沉降。土工合成材料的加筋只有在地基具有足夠的承載力，路堤填土自重荷載與車輛荷載的聯(lián)合作用下而不會產(chǎn)生較大的沉降時才會產(chǎn)生良好的效果。因此，高等級公路路橋沉降段的地基條件應(yīng)是：保證路基的工后沉降小于10 cm，沉降差小于5 cm，沉降坡差小于0.4%，路基條件應(yīng)達到《公路路基設(shè)計規(guī)范》（JTJ013-95）的要求。

2.4 嚴格控制路橋沉降段路面的變形

對路橋沉降段的路基路面工程實踐研究分析表明，要控制路橋沉降段的變形，必須解決兩個問題:一是，嚴格控制沉降段內(nèi)路基的工后沉降量和變路橋交界處的錯落式沉降為連續(xù)的斜坡式沉降。二是，在設(shè)計時，可根據(jù)沉降曲線換算計算出工后沉降量，換算后的工后沉降量應(yīng)小于10 cm，且要在觀察2到3個月中每個月沉降量不超過6 mm時才可進行路面施工。

3 路橋沉降段軟基路基路面的施工

3.1 橋臺軟基的施工

橋臺軟基的施工技術(shù)主要有水泥粉噴樁復(fù)合地基法，超載預(yù)壓法，塑料排水板法，強夯法和爆破法等。水泥粉噴樁復(fù)合地基加固軟土效果好，施工工期短，但工程造價高；超載預(yù)壓施工方便，但施工工期長，路橋過度段沉降量大。以上各種方法都有各自的特點，選擇施工方法時應(yīng)根據(jù)當?shù)毓こ虒嶋H情況。為了盡可能地消除軟基路堤不均勻沉降的發(fā)生，應(yīng)盡可能地對軟土地基路段進行施工的，特別是橋臺地段應(yīng)進行長時間的預(yù)壓，提高工程質(zhì)量，減少工后沉降。

3.2 路堤填料的選擇

在填筑路橋沉降段路堤之前，要合理地選擇填料?？梢韵冗x取不同的土壤做實驗，進行比較分析，從實驗結(jié)果中，選擇出效果最好的土壤作為沉降段路基的填料。選擇填料時應(yīng)注意，宜選用干容重較大的砂類土壤或滲水性能好的土壤，嚴禁選擇沼澤土、淤泥、含雜物及含水量大的土壤作為填料。

3.3 填筑臺后

橋梁引道發(fā)生的路堤沉降主要有兩種形式：地基沉降及路面與路基本體發(fā)生的壓縮變形。一般情況下，路面上的壓縮變形對路堤沉降的影響不大，一般不予考慮。從時間上劃分，路堤沉降有3種：瞬時沉降、固結(jié)沉降和次固結(jié)沉降。其中固結(jié)沉降和次固結(jié)沉降是引起橋頭跳車現(xiàn)象產(chǎn)生的重要原因。填筑材料的質(zhì)量與填充材料本身對路堤沉降產(chǎn)生較大影響。研究表明，輕型材料可有效地減輕地基沉降，減小壓縮變形。一旦材料被壓實后，壓縮模量得到提高，可以在一定程度上減少由反復(fù)荷載產(chǎn)生的累積變形。因此，在選取臺背材料時，應(yīng)嚴格仔細，選擇滿足要求的高質(zhì)量的材料。填筑的范圍一般是橋臺后5～10 m。選取材料時應(yīng)按照以下原則：首先，由于路橋沉降段屬于剛?cè)岢两刀危虼颂盍系膭偠葢?yīng)介于路基材料與橋臺材料的剛度之間。其次，應(yīng)選擇易壓實的填筑材料，因為臺后對壓實度有很高的要求，但是由于客觀條件的限制，臺后不易被壓實。最后，填料還要求有良好的透水性。

3.4 路橋沉降段的施工組織

完成橋臺結(jié)構(gòu)后，應(yīng)盡快對沉降段路堤與一般填土路堤進行施工。在對沉降段路堤與一般路堤的碾壓時，應(yīng)使用具有同等壓實度能量的壓實機械，填筑碾壓到大致相同的高度。應(yīng)同步填筑與碾壓在路堤與橋臺連接部位的路堤與錐坡。使用大型機械預(yù)壓填土困難時，應(yīng)改用小型振動壓實機械。此外，對特殊的施工點，如深層軟土地基和橋頭高路堤，必須優(yōu)先安排施工，進行靜置預(yù)壓直至符合規(guī)范為止。

3.5 做好排水施工

在氣候濕熱多雨，年降雨量大的地區(qū)，排水工程做不好,在地表水和地下水的長期侵蝕下，容易導(dǎo)致路基坍塌和翻漿，瀝青路面松散，剝落和龜裂，水泥混凝土路面泥斷裂等公路病害。因此，在這些地區(qū)進行臺背路堤的施工時，應(yīng)嚴格按照《公路排水設(shè)計規(guī)范》（JTJ018-97）的技術(shù)標準施工，應(yīng)重視填土的排水，避免水對填土的浸泡和沖刷。其具體的方法是：設(shè)置充足的橫向排水管和盲溝。若施工點的水位較高，不便直接填筑臺背路堤時，可采用碎石設(shè)計成盲溝。這樣可使施工填土不至于浸泡，而且滿足填筑壓實度的要求，能取得良好的施工效果。

3.6 嚴格進行軟基路堤沉降監(jiān)測

通過沉降監(jiān)測，能及時發(fā)現(xiàn)軟基路堤的沉降率，提高軟基路堤的強度和穩(wěn)定性。軟基路堤施工時，必須嚴格按照路堤中心沉降速率和側(cè)向位移速率小于設(shè)計要求的原則，選擇合適的填土速度，進行分級填筑路堤，避免填土前慢后快的現(xiàn)象發(fā)生。通過沉降監(jiān)測，準確確定路面的施工時間。在軟基路堤填筑高度達到設(shè)計標高的前提下，在路面重量預(yù)壓過程中，必須加強軟基路堤沉降監(jiān)測，并且采用雙標準，確定路面施工時間。在連續(xù)2到3個月觀測的沉降量每月不超過6 mm。保證根據(jù)沉降曲線換算的工后沉降量小于設(shè)計容許值。只有滿足上述兩個條件，才能保證公路路面的性能，避免橋頭跳車現(xiàn)象，有利于車輛行駛。

4 結(jié)語

路橋工程的實踐表明，在橋頭引道處和剛性橋臺和柔性路堤之間的強度漸變段易產(chǎn)生不均勻沉降，導(dǎo)致橋頭跳車現(xiàn)象的發(fā)生。這是當前公路工程建設(shè)中的一個突出又急需解決的問題。但是，依據(jù)實際的工程地質(zhì)條件，恰當?shù)卦O(shè)計工程結(jié)構(gòu)，處理好路橋沉降段地基，在沉降段結(jié)構(gòu)施工時，制定出合理的現(xiàn)場管理制度，加強各個環(huán)節(jié)的控制，保證每道工序的工程質(zhì)量，能極大地減少或防止路橋沉降段的不均勻沉降，避免公路橋頭跳車現(xiàn)象，提高公路使用壽命及汽車行駛的安全性，促進交通運輸業(yè)的發(fā)展，為經(jīng)濟發(fā)展做出貢獻。

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