公路橋梁沉降段路基路面的施工技術(shù)應(yīng)用研究

雷林

（延安大學(xué)，陜西延安 716000）

公路橋梁沉降段路基路面的施工技術(shù)應(yīng)用研究

雷林

（延安大學(xué)，陜西延安 716000）

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)技術(shù)的迅速發(fā)展，橋梁和高速公路的建設(shè)技術(shù)突飛猛進(jìn)，但從公路與橋梁連接處的情況來(lái)看，橋頭跳車、搭板的斷裂、地基土的不均沉降等問(wèn)題依然嚴(yán)重影響著建筑物安全.本文從連接處沉降段路基路面的施工入手，對(duì)沉降段路面施工方式和原理做相關(guān)介紹和總結(jié)，并在此基礎(chǔ)上，提出了相關(guān)的施工技術(shù)來(lái)解決差異沉降問(wèn)題，其中主要分析了搭板的設(shè)置、地基的處理以及臺(tái)后的填筑等問(wèn)題.

公路橋梁；地基沉降；機(jī)理；施工技術(shù)

1 差異沉降問(wèn)題簡(jiǎn)介

差異沉降即為不均勻沉降，是土木工程結(jié)構(gòu)地基的主要變形之一.在路橋結(jié)構(gòu)中，縱向和橫向均有可能發(fā)生差異沉降.公路橋梁對(duì)差異沉降尤其敏感，很小的不均勻沉降就會(huì)讓沉降段的行車舒適度發(fā)生改變，影響行車的平穩(wěn)通行，還可能引發(fā)嚴(yán)重交通事故，比如從目前已經(jīng)建成投入使用的公路橋梁來(lái)看，其中不少公路橋梁后臺(tái)都存在著差異沉降，引起橋頭跳車等現(xiàn)象，明顯降低了行車的安全、舒適度等，并且橋頭跳車對(duì)公路橋梁本身也有較大的不良影響.當(dāng)這個(gè)差異沉降趨于較大值時(shí)，會(huì)導(dǎo)致整個(gè)結(jié)構(gòu)慢慢的開始開裂破壞.因此，對(duì)公路橋梁沉降路段路基路面的施工技術(shù)研究在實(shí)際路橋工程建設(shè)中有重要意義.

2 沉降機(jī)理的分析

2.1 臺(tái)背地基變形機(jī)理

溝壑地段往往都是橋涵結(jié)構(gòu)地基發(fā)生變形的主要地段，該地段土壤的壓縮性能較大、地基的強(qiáng)度較高、含水量和孔隙率都較大，因而該地段變形能力較強(qiáng)，較強(qiáng)的變形能力使得其能輕易發(fā)生幅度較大的變形.與普通路段相比較，橋頭路段的填筑高度一般會(huì)高出5-10cm，相對(duì)地基而言，這些高出的路基部分會(huì)引起一定的附加應(yīng)力，從而引起地基的沉降.

2.2 路堤變形機(jī)理

在道路施工過(guò)程中，被廣泛使用的臺(tái)背回填材料一般是粘性土.這類土體的壓實(shí)度和密實(shí)度會(huì)受到施工現(xiàn)場(chǎng)的地形和施工具體條件的影響，如果施工中相關(guān)工藝實(shí)施力度不夠，那么就會(huì)導(dǎo)致土方的含水量無(wú)法達(dá)到最佳，密實(shí)度不夠，從而埋下了地基差異沉降的隱患.這樣修建而成的公路在實(shí)際使用過(guò)程中，路基受到車輛荷載和自重的影響，原本不夠的密實(shí)度會(huì)進(jìn)一步提升，即會(huì)出現(xiàn)路基沉降的現(xiàn)象.同用混凝土澆筑而成的橋臺(tái)相比較，臺(tái)背填土的柔性相對(duì)較大，在剛性上比較，兩者具有較大的不同.當(dāng)二者同時(shí)受到相同的車輛荷載作用時(shí)，這兩種不同材料修筑的部分就會(huì)發(fā)生不同程度的變形，從而引起差異沉降.

2.3 橋頭搭板造成沉降

如果路基的支撐著落點(diǎn)是牛腿時(shí)，則會(huì)出現(xiàn)彈性支撐.其中離橋臺(tái)較近的部分土體相對(duì)來(lái)說(shuō)承受的應(yīng)力會(huì)稍微小一些，而離橋臺(tái)比較遠(yuǎn)的土體承受的應(yīng)力就較大，從而造成了不均勻受力的現(xiàn)象.從縱方向來(lái)看，因?yàn)槠嚭奢d在不斷的移動(dòng)，所以會(huì)引起兩個(gè)關(guān)于路基應(yīng)力的峰值，其中一個(gè)峰值所在的位置在車輛荷載直接位置，另一個(gè)峰值所在的位置是搭板支撐的路基端部.因?yàn)槠囂幵谛旭偁顟B(tài)，當(dāng)汽車通過(guò)搭板末端時(shí)，搭板末端的路基將受到的縱向應(yīng)力，此時(shí)剛好出現(xiàn)最大值，值最大，所以路基的塑形變形也最為明顯，因此迫使搭板末端出現(xiàn)了過(guò)大的沉降.除此之外，因?yàn)槁坊两盗渴菬o(wú)法精確計(jì)算的，所以當(dāng)路基沉降變形比較大時(shí)，板后路基與搭板在縱向產(chǎn)生的坡度差會(huì)非常大.

3 施工技術(shù)的應(yīng)用

3.1 設(shè)置搭板

3.1.1 設(shè)置搭板的辦法

（1）因?yàn)槠嚭奢d的作用會(huì)造成路面厚度及剛度的漸漸改變.這一問(wèn)題，讓施工作業(yè)的額外工作難度增加了不少.在搭板的設(shè)置過(guò)程，應(yīng)該盡量使搭板和路基面頂面保持在一個(gè)水平面上，通過(guò)這樣，就能夠讓橋面層底部的標(biāo)高和搭板頂面的標(biāo)高一樣.

（2）搭板頂面的標(biāo)高和正常路段路基的標(biāo)高保持相同，即能有效的解決路基和橋梁之間的過(guò)渡問(wèn)題.此外，這樣的措施還能夠讓搭板與橋臺(tái)連接處保持一樣的標(biāo)高.對(duì)比搭板和路面連接處的標(biāo)高，在實(shí)際施工過(guò)程中，應(yīng)該比原來(lái)的設(shè)計(jì)標(biāo)高略高一些，這樣就能夠形成預(yù)留反向坡，根據(jù)道路橋梁之間的沉降差，可以計(jì)算出坡度的大小.但這需要確保路線的縱斷面保持平順，以此來(lái)計(jì)算出路基沉降差和預(yù)留出的反向坡度.

3.1.2 連接橋臺(tái)與搭板

（1）錨栓：與臺(tái)端距離較近的錨栓應(yīng)該設(shè)置在搭板和臺(tái)背之間的橋臺(tái)上面，通常需設(shè)置水平拉桿和豎直錨栓.通過(guò)這樣的措施，可以避免搭板的縱向滑動(dòng)，從而造成橋頭處的凹陷.22號(hào)鋼筋是一般所應(yīng)用的材料，毗鄰鋼筋之間的距離控制在75-80cm之間.如果錨栓是保持豎直的，有可能會(huì)造成搭板及牛腿的破壞，此時(shí)應(yīng)該保持限制位移及水平拉桿方向的同步，這樣能夠取得不錯(cuò)的效果.

（2）支座：在靠近搭板的臺(tái)端下面，鋪設(shè)1-2cm厚的油氈墊層，如果選用的是板式橡膠支座，相鄰支座間的距離應(yīng)該保持在80cm左右，規(guī)格大多數(shù)為150mm×150mm×(21-38)mm.

（3）倒角：為了避免出現(xiàn)因?yàn)榇畎遛D(zhuǎn)動(dòng)損傷道路和路面結(jié)構(gòu)的現(xiàn)象，不妨考慮把牛腿上邊緣以及靠近臺(tái)端的上緣制作成倒角.

（4）填縫材料：在搭板和橋臺(tái)連接的地方，為了防止雨水的滲入，可以在接縫當(dāng)中加入填縫材料.瀝青麻絮、玻璃纖維等是常用的填縫材料，通常先把填縫材料填入接縫，然后灌入較稀的瀝青.

3.1.3 搭板的具體施工

在設(shè)置混凝土搭板的時(shí)候，其施工標(biāo)準(zhǔn)需要同時(shí)考慮行業(yè)規(guī)范和國(guó)標(biāo).按照相關(guān)規(guī)范施工，才能讓混凝土的平整度和表面坡度施工質(zhì)量得以保證.在使用壓路機(jī)碾壓的過(guò)程中，較薄的基層容易被壓碎或者是形成薄層.因此，一般在搭板的實(shí)際施工當(dāng)中，需要在基層頂面和搭板混凝土頂面中間預(yù)留10cm以內(nèi)的距離.當(dāng)?shù)孛鎸愉仦r青混凝土的時(shí)候，需要先鑿去已鋪好的水泥碎石基層，從而確保臺(tái)背的回填強(qiáng)度.

圖1 搭板修筑

圖2 搭板設(shè)置

3.2 地基處理

為了防止橋頭跳車現(xiàn)象的發(fā)生，需要有效解決橋背地基軟弱這一問(wèn)題.在具體的施工過(guò)程中，應(yīng)該結(jié)合實(shí)際情況的差異，采取相應(yīng)的解決方案.從而使地基原有的性能得到改善，以此提高其承載能力，減少路基橋臺(tái)間的沉降差和差異沉降導(dǎo)致的變形，從而減少錯(cuò)臺(tái)現(xiàn)象出現(xiàn)的可能.軟土地基出現(xiàn)側(cè)向擠動(dòng)的情況通常出現(xiàn)在厚度角度的軟土層地基修筑高路堤的時(shí)候，這會(huì)導(dǎo)致對(duì)基樁壓力的增加，出現(xiàn)橋臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)和水平位移的現(xiàn)象.這些現(xiàn)象會(huì)對(duì)支座以及伸縮縫產(chǎn)生較大的破壞，甚至對(duì)橋臺(tái)、橋面產(chǎn)生破壞.為了盡可能地減小非正常位移現(xiàn)象出現(xiàn)的可能，最好采用較輕的回填材料，適當(dāng)增強(qiáng)地基剛性，還可以利用基樁對(duì)地基的側(cè)向流動(dòng)給以抵制.

在溝壑路段存在土壤孔隙大、含水率高等特點(diǎn).實(shí)際路基處理當(dāng)中，可以考慮將該類土壤與黏性土層之間進(jìn)行換填.換土的深度可以根據(jù)軟層的實(shí)際厚度來(lái)確定，黏土通常可以挖出后再進(jìn)行一定地晾曬.例如：如果填土高度在4m以下，則開挖深度控制在0.6m為宜，而如果填土高度較大，可以考慮開挖到1m以上.當(dāng)黏土開挖晾曬到一定程度后，就進(jìn)行回填和壓實(shí)，并且在填土上層預(yù)留0.6m，采用石灰土進(jìn)行回填壓實(shí).一般土方填筑厚度應(yīng)控制在30cm之內(nèi)，土石混合材料填筑厚度控制在40cm之內(nèi)，在達(dá)到相關(guān)厚度之前應(yīng)采取相關(guān)的壓實(shí)措施.

3.3 填筑臺(tái)后

地基的沉降和產(chǎn)生在路面和路基本體上的壓縮變形是橋梁引導(dǎo)發(fā)生的路堤沉降的兩個(gè)主要方面.一般說(shuō)來(lái)，發(fā)生在路面上的壓縮變形，產(chǎn)生的影響不會(huì)太大，所以通常可以不作為重點(diǎn)考慮對(duì)象.從時(shí)間角度來(lái)看，路堤沉降可以分為次同結(jié)、同結(jié)以及瞬時(shí)沉降.其中對(duì)橋頭跳車現(xiàn)象影響比較大的有次同結(jié)和同結(jié)，而填筑材料的質(zhì)量和填充材料本身是能夠?qū)β返坛两诞a(chǎn)生較大影響的2個(gè)主要因素.

為了防止沉降段的沉降，施工時(shí)不能僅僅依靠橋頭搭板，如果搭板下面的填料不能保證好的壓實(shí)度，也會(huì)導(dǎo)致路堤的不均勻沉降，甚至可能導(dǎo)致搭板脫空，在施工過(guò)程中應(yīng)盡量保證嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)定進(jìn)行施工.所以壓實(shí)過(guò)程應(yīng)該在距離路基頂大約1米處時(shí)，利用夯實(shí)機(jī)和壓路機(jī)進(jìn)行多次來(lái)回夯實(shí)，已達(dá)到充分壓實(shí)的目的.填筑材料的選擇一般選用礫石、砂礫等，因?yàn)檫@些材料具有高強(qiáng)度，透水性能好，摩擦角大，固結(jié)性能好，壓縮變形小等優(yōu)勢(shì).此外還可以在兩空隙空間里修建盲溝，排水管等排水管道，利用其排出積水也可以減少沉降.還有其他輕型的材料，不但可以有效地減小地基的沉降，也可以使壓縮變形變小，當(dāng)被壓實(shí)后，材料的壓縮模量得到提高，反復(fù)荷載產(chǎn)生的累積變形也可以得到一定程度的緩解.

3.4 路基與橋梁連接段施工的要求總結(jié)

（1）連接段的長(zhǎng)度和填筑的材料必須在相關(guān)設(shè)計(jì)所要求的范圍之內(nèi).（2）橋臺(tái)、相鄰路基和橫向結(jié)構(gòu)物的地基處理應(yīng)與連接段基底處理同步進(jìn)行，這樣做可以避免差異沉降. （3）施工前期應(yīng)該做好相關(guān)的防排水措施；施工進(jìn)程中必須按設(shè)計(jì)圖紙做好縱、橫兩個(gè)方向的排水，以免雨水從結(jié)合部滲入到路基中去.（4）路基與橋梁連接段和橋臺(tái)錐坡應(yīng)該同時(shí)修筑；若某些邊角壓路機(jī)不易碾壓，則應(yīng)采用小型具有夯實(shí)功能的機(jī)器將其夯實(shí).

4 總結(jié)

公路橋梁過(guò)渡段的路面和路基沉降是路橋建設(shè)運(yùn)營(yíng)期嚴(yán)重破壞建筑安全的常見問(wèn)題之一，對(duì)交通安全，建筑物自身安全等各方面的危害也是比較明顯的.所以在公路橋梁建設(shè)過(guò)程中，面對(duì)不同的施工情況采取有效的施工措施對(duì)這些問(wèn)題進(jìn)行綜合治理，要根據(jù)相關(guān)的施工規(guī)范和要求，從源頭上防止公路橋梁過(guò)渡段路基發(fā)生明顯沉降等問(wèn)題，保證行車舒適度并提高行車安全，在一定程度上防止由于路基路面沉降而發(fā)生的交通事故.

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1673-260X（2015）04-0051-02