高速公路橋梁軟基路堤設計及其施工應用

寇 林

（深州市華通公路工程有限公司，河北 深州053800）

1 路橋過渡段軟土路基不均勻沉降的原因

1.1 橋臺臺背路堤壓實度未符合要求

在我國公路工程中，無論是橋梁施工、通道施工還是明涵施工，幾乎全部要進行臺背填土的相關處治。一般而言，臺背填土是否具有可靠的壓實度，主要取決于施工用料、施工順序、施工機械、施工經驗、施工作業面等[1]。受上述因素的影響，臺背壓實度無法達到設計和使用要求的情況經常出現。除此之外，在公路正式服役期間，受車輛載荷以及自然因素的雙重影響，將會使土基塑性變形發生由淺到深的積累，最終造成路橋二者間發生明顯的差異沉降，這對于路面平整度十分不利。

1.2 橋頭引道軟土地基沒有得到較好處治

在軟基路段中，地基沉降導致的橋頭跳車問題長期以來一直困擾著人們，其主要原因是沒能做好施工圖紙設計，在此過程中，地質鉆探布孔數量及深度不符標準，沒能發現軟基，或者沒能準確探明軟基的相關數據（范圍、深度以及物理力學性質等）。對軟基進行相關計算過程中，所采用的方法以及參數不能滿足實際需要，造成軟基處治設計無法滿足既定的目標。另外，在雨水的長期侵蝕下，路堤將會發生填土流失以及強度降低的問題，進而導致沉降。

1.3 橋頭引道過渡段結構設計不合理

（1）在橋頭搭板的設計中，行業內還沒有就計算方法達成共識，另外，《公路橋涵設計通用規范》（JTG D60—2004）也沒有針對這一問題給出具體規定。

（2）橋頭引道路堤有相當一部分處于高填方路段，橋涵結構、橋頭路堤之間存在相對沉降量偏大的問題，將會導致搭板長度不足，使其無法起到順接作用，最終導致橋頭跳車的發生。

（3）在臺背路堤沉降的作用下以及雨水沖刷的影響下，臺背路堤容易出現脫空，進而造成搭板強度不足，甚至斷板，最終導致橋頭跳車的發生[2}。

2 高速公路橋梁軟基路堤的設計

2.1 橋臺軟基路堤的設計

橋臺軟基路堤處理有很多方法，施工過程中要根據不同方法的作用機理，以及適應性等特點，結合當地工程實際情況加以選擇。高速公路橋梁軟基路堤施工的研究結果表明，超載預壓施工方便，可利用施工荷載作為軟基預壓荷載，但是缺點是剩余沉降量大、工期長。水泥粉噴樁復合地基施工工期短，加固軟土效果明顯，但缺點是工程造價高。塑料排水板法加固工期較粉噴樁法長，較超載法短。此外，處理軟土地基的方法還有爆破法和強夯法等[3]。

為了提高高速公路橋梁軟基路堤的排水固結的施工質量，消除軟基路堤由于不均勻沉降而出現橋頭跳車的現象，應提前軟土地基路段的施工時間，尤其是橋臺地段的施工時間。為了減少軟基路堤工后沉降，應盡可能地爭取更長的預壓時間。路堤一般采用袋裝砂井或塑料排水板處理，根據軟土的土層性質、地質條件以及路堤填筑高度，其在鄰近橋頭路段附近間距應加密。在橋臺處設置攪拌樁過渡段，為了協調變形，可以在塑料排水板加密區交接處或攪拌樁過渡段末端與袋裝砂井之間設置土工織物砂墊層。

2.2 路橋過渡段的設計

高速公路橋梁的一般填土路堤與過渡段路堤的施工，應按大致相同的高度，盡快安排在橋臺結構完成后進行。過渡段路堤與一般路堤的碾壓面，使用具有同等壓實度能量的壓實機械進行填筑碾壓。同時，同步預壓填土、填筑和碾壓路堤與錐坡處，在使用大型機械碾壓困難時，可改用小型振動壓實機械充分壓實路堤與橋臺連接部位[4]。

2.3 路橋過渡段路堤填料的選擇

要有目的地選擇施工路段的填料。路橋過渡段路堤填筑之前，必須進行各種土壤的對比試驗，包括實施篩分和擊實試驗，聯合測定土壤的液限和塑限，以及在相同壓實機具下，達到同等壓實度時的各種土壤松鋪厚度與壓實遍數的關系。根據試驗結果，對各種土壤的技術指標進行對比，從中選出最適宜的土壤，作為過渡段路堤的填料。應選用滲水性較好的材料或干容重較大的砂類土。

3 路橋過渡段軟土路基路面的施工

3.1 橋臺軟基的處治施工

水泥粉噴樁復合地基是一種專門用來加固軟土的方法，不僅效果良好，而且工期較短，缺點是施工成本偏高。超載預壓法簡單易行，缺點是工期偏長，且伴有剩余沉降量偏大的問題。除了上述兩種處治方法之外，還有塑料排水板法、強夯法以及爆破法等，它們各具不同的機理和適用范圍，應該結合實際情況合理選用。水泥粉噴樁復合地基處理如圖1所示[5]。

圖1 水泥粉噴樁復合地基處理

3.2 路橋過渡段的施工組織

當橋臺結構施工結束后，應在規定的時間內進行路堤（包括過渡段路堤和一般路堤）的施工。對路堤、橋臺之間的連接處進行處理時，應保證路堤的預壓填土和錐坡的預壓填土同步進行。除此之外，對于那些存在嚴重工后沉降問題的路基（如橋頭高路堤等），除采取常規措施之外，還應考慮優先施工，如采取靜置預壓的辦法，當其滿足設計標準時才允許進行后續施工。容許工后沉降詳見表1（參考現行《公路路基設計規范》（JTG D30—2004））。

表1 容許工后沉降 單位：m

3.3 路橋過渡段路堤填料的選擇

對路堤進行填筑前，應保證填料的合理性，具體的做法是對各類土壤進行對比試驗，從中找出最為合適的一種。其試驗項目主要包括：（1）液限及塑限的測定；（2）篩分及擊實試驗；（3）壓實遍數和松鋪厚度之間的關系。對各項試驗數據進行分析，比較各自的技術指標，最終選擇出最為合適的填料。一般情況下，優先選擇那些干容重較大的砂類土，或者選擇那些滲水性較好的材料，從而保證材料的水穩定性以及壓實性滿足要求。

3.4 臺背路堤填筑前的排水施工

在地表水及地下水的影響之下，路基容易發生坍塌或者翻漿，瀝青路面容易發生松散、剝落以及龜裂的質量問題，水泥混凝土路面容易發生錯臺或者斷裂等不同程度的病害。所以，在進行臺背路堤施工的過程中，應注意相關的排水工作，避免水給填土帶來不利的影響。常見的方法有兩種，一種是設置橫向泄水管，另一種是設置盲溝。如果施工位置的地下水位偏高，那么臺背路堤不建議采用直接填筑的做法，建議以碎石砂為材料進行盲溝的鋪筑，以收到良好的排水效果。

3.5 軟基路堤沉降監測

在沉降監測的幫助下，有助于保證軟基路堤的強度以及穩定性，控制工后沉降。實際施工過程中，應認真落實設計標準，采用分級的方法進行路堤的填筑，另外，應注意填土速度的控制，不允許出現前慢后快的問題。

在沉降監測的幫助下，有助于計算并控制路面施工時間。通常采用雙標準控制明確路面施工時間：（1）要求對沉降曲線換算的工后沉降量小于設計容許值；（2）要求連續3個月的沉降量均符合每月6mm以下的標準。以上兩個條件是必要條件，必須嚴格執行，只有如此，才能有效保證路面的平順程度，防范橋頭跳車事故的發生，保證行車安全。

4 結語

在高速公路橋梁路堤處理的設計階段，要盡可能考慮處理搭板與橋臺連接處的構造，設置橋頭搭板，在可能的條件下將橋臺處的伸縮縫移到橋墩上，減少橋臺處的變形因素。同時，對橋臺地基土層情況進行認真分析，確定具體方法，密實橋臺填土路堤。在長度允許的范圍之內，為了使路基剛度逐漸過渡，可以在連接搭板的路堤路基上，設置一層鋼筋網，或者采用水泥穩定碎石層處理。針對填方高度、地質情況、填料來源、路堤長度以及路堤沉降等問題，應充分考慮臺背填方路基的設計方案，同時為了盡量避免高速公路施工建設中出現大河面小跨徑橋涵，還需選擇恰當的橋涵位置，同時對跨徑及橋臺后部進行必要的防護。

根據產生公路橋梁軟基沉陷的具體原因，施工單位要制定具體防治措施，嚴格按設計文件、合同條款、施工規范以及相關的技術標準組織施工，加強對施工原材料和施工工藝的控制，完善質量自檢程序和質量自檢體系，加強對高速公路橋梁軟基路堤的施工工序的檢查，預防橋梁安全事故的發生。

[1] 李思清，李衛民，周濱，等.廣東佛—開高速公路軟基填砂路堤拓寬的關鍵技術分析[J]. 中外公路， 2009，（4）：32-34.

[2] 高紅梅，王韶君.高速公路拓寬工程軟基處理路堤打入樁施工質量控制[J]. 內蒙古公路與運輸，2010，（1）：36-39.

[3] 陳銳，王明全.淺談高速公路軟基處理方法[J].民營科技，2011，（1）：100-102.

[4] 鄂海清，魏曙紅.佛開高速公路軟基路堤拓寬沉降控制標準研究[J].公路，2012，（2）：82-87.

[5] 王立新.高等級公路路面施工問題研究[J].科技致富向導，2011，（9）：25-36.