路橋過渡段路基路面設計要點及沉降處理對策研究

黃明海

（鄭州市交通規劃勘察設計研究院，鄭州 450000）

1 路橋過渡段路基路面沉降的具體表現及原因

公路橋梁工程建設中，路橋過渡段的路面沉降屬于常見的質量通病，具體的沉降表現可分為兩種：

1）地基沉降。受地基自重、外部荷載的影響，過渡段地基結構會被破壞，出現塌陷、沉降問題[1]。

2）路面沉降。路橋過渡段施工工藝、所用材料不規范，且路橋使用過程中外力作用過大時，路面結構所承受的荷載重力分布不均勻，路面會出現下沉、變形、有裂痕的情況。以路橋過渡段路面凹陷為例，路面凹陷會引起車輛顛簸、路面破壞，使車輛行駛過程中產生較大的附加振動與沖擊。原因是路橋過渡段路基沉降不均勻，局部區域沉降問題嚴重。

引起路橋過渡段路基路面沉降的原因較多，結構設計不合理屬于主要因素，主要表現在以下方面：

1）為增強路基路面的穩定性，在路橋過渡段會設置搭板結構以預防道路不均勻沉降、跳車等問題。但在設計搭板時，因其布設在路基表層時，路基荷載會持續增大，搭板結構無法起到預期作用。另外，若搭板周圍排水設計不合理，周圍存在積水，路基回填后土壤則會產生塌陷、變形等現象，繼而引起路基路面沉降問題。

2）道路橋梁過渡段設計時，若前期勘測不到位，沒有綜合分析過渡段地質信息、周圍環境因素，路基路面整體結構設計方案不完善時，路橋使用中路基路面結構荷載能力減弱，長期使用后會發生沉降問題。

2 路橋過渡段路基路面設計要點

2.1 優化路面路基整體設計

路橋過渡段施工中，需要針對路基與橋臺施工材料剛度的差異，優化路基、路面結構設計，避免因二者的剛度差異而引起沉降風險。為此，還應結合項目中雙向4 車道的整體設計優化路面路基設計方案，提前在過渡段施工管理中處理路基結構、橋臺結構的剛度或荷載差異問題。比如，設計人員可在路橋過渡段設置漸變帶，漸變帶長度約為50 m，隨后填筑混凝土材料，增強該區域的剛度，保證過渡段的整體強度[2]。

將混凝土材料填筑在路基區域，增強路基荷載能力，使過渡段路堤基礎承載力提高，避免在路橋運行過程中出現沉降風險。對于質量等級較高的市政路橋工程，其沉降控制標準為50 mm 以內，路基路面沉降坡度差不得大于0.35%。需要注意的是，設計路橋過渡段路基路面時，不同等級的公路，其過渡段銜接處容許的臺階高度不同，所以，為避免過渡段路基出現位移、變形情況，還應明確各級公路的臺階高度，具體數據見表1。

表1 各級公路路橋過渡段工后臺階的容許高度

2.2 科學設計搭板

搭板設計的合理性關系著路橋過渡段的施工質量，對預防過渡段沉降意義重大。路橋工程施工過程中搭板的設置可控制路基路面的沉降縱坡，使該路段的搭板作為過渡裝置，將縱坡傾斜角控制在1/200～1/300。隨后設計人員應科學確定搭板長度，使搭板長度能夠自路面鋪設至道橋臺背面，并被上方土體壓實處理，與臺背處的沉降缺口融合，提升過渡段路基路面結構的穩定性。

地基長度不同，搭板長度需求也會產生較大的差異，設計人員可按照路橋過渡段橋臺板的受力程度，彈性計算該區域地基的實際長度，隨后計算搭板長度。比如，路橋工程中過渡段地基長度為150 cm 時，搭板鋪設長度約為150～170 cm。搭板施工設計時，設計人員還應提前考慮搭板、路基填土間隙問題，并在過渡段增設加固區域，用柔性結構、路基填筑材料連接路基、橋臺、路面，以此預防路面沉降風險。

2.3 靈活運用土工格柵

優化設計路橋過渡段時，還應靈活運用土工格柵，利用土工格柵較強的抗剪強度，增強該路段的路基穩定性，防止路面沉降變形。與此同時，過渡段的結構設計應采用橫向布局的方式，將過渡段路基、路面、橋臺的差異沉降標準控制在5 cm 以內。在此過程中，設計人員可基于連續坡面沉降處理方法，靈活應用土工格柵、加固樁夯實路基結構。加固樁實際長度、樁體之間的距離應根據路基路面沉降速率，以及路基填土高度進行計算。

3 路橋過渡段路基路面沉降處理對策

3.1 創新沉降處理方法

路橋工程建設中，要求過渡段路基路面沉降指標控制在5～10 cm，以此避免在路橋使用階段出現“橋頭跳車”的情況。但是，為有效處理過渡段路基路面沉降問題，還應創新沉降處理方法，及時健全路基沉降處理的技術體系。通常情況下，過渡段路基路面沉降可采用水泥攪拌樁技術、換填技術、土工格柵加固等方法。換填技術中使用輕質材料，如泡沫混凝土、聚苯乙烯作為過渡段路基路面結構中的填料，改變沉降路段的線性坡度。之后，施工人員可應用水泥攪拌樁技術、土工格柵加固技術，增強過渡段路基路面的穩定性。通過土工格柵、水泥土樁的加固，該區域路面路基變形或沉降風險明顯降低，同時有利于提升過渡段的抗剪能力，改善路基基礎性能，降低公路橋梁項目中常見的過渡段開裂、沉降風險。

3.2 完善搭板鋪設方案

在處理過渡段路基路面沉降時，還應完善過渡段搭板鋪設方案。具體來說，搭板結構在預防、處理路基路面沉降時有著不可替代的作用，首層搭板可控制行車活載對路基、路面造成的影響，所以，首層搭板應設計為雙層結構。在計算首層搭板鋪設長度時，計算公式為：

式中，L0i為搭板的長度；α 為搭板鋪設時的長度系數；Li為第i層搭板的長度。

當搭板長度系數為0.26 時，施工設計人員可計算搭板鋪設后對土層沉降量的影響，確定每層搭板的鋪設長度，確定每層搭板的鋪設間距。

根據路橋施工建設中過渡段搭板鋪設的仿真模擬數據可知，搭板鋪設長度過短時，通常無法對路基路面沉降起到防范作用，所以，搭板設計長度應大于4 m，且各層搭板之間的距離應結合搭配長度進行計算。

3.3 增強路基填料密實度

路基壓實是過渡段路基路面沉降處理的重要舉措，在路橋工程建設中還應增強路基填料的壓實度，使過渡段橋臺、路堤之間的填料厚度符合沉降處理的預期要求。具體來說，路橋沉降段填料時會應用復合材料，制作加筋路堤，填筑路橋過渡段的路基結構，增強過渡段地基的承載力，降低路基路面不均勻沉降的發生概率。

但是為保障路基填料壓實度，還應合理選擇填料，比如，可選擇沙礫、礫石等粗粒料、其他復合材料作為填料。此外，為保障路基填料的壓實效果，分層壓實路基路面時應選擇適當的碾壓裝置進行碾壓、壓實，以此增強路橋過渡段的承載能力。碾壓過程中，施工人員應嚴格控制過渡段路基填料的碾壓次數與碾壓程度，碾壓結束后及時檢驗填料密實度，使其符合路基路面質量管理要求，能夠發揮填料對過渡段地基的加固作用。

3.4 重視臺背排水

路橋過渡段排水不到位同樣會引起路基路面沉降，所以，在處理過渡段沉降風險時還應重視橋臺臺背的排水設計。為避免過渡段路基、橋臺連接區域有下滲問題，保證路面結構、路基結構的穩定性，相關人員還應結合過渡段周圍的環境，如降雨情況、滲水量等，選擇適合臺背的排水施工方案。

填筑橋臺臺背處時，施工人員應在地基結構的土拱上設置盲溝、泄水管道。處理過渡段基底時，可使用黏土填筑該路段的橫坡，使坡度值為3.5%的橫坡成為土拱，土拱兩側可開挖雙向地溝作為排水結構，地溝寬度、深度分別保持在50～60 cm、30～50 cm，將尼龍薄膜、油氈作為隔水材料分別鋪設在橋臺背面，滿鋪結束后，將直徑大于10 cm、孔徑約為5 cm 的塑料管布設在地溝處，塑料管鋪設間距應控制在10 cm 內。

在此過程中，泄水管道應根據過渡段的整體結構設計，直接從土拱區域伸出橋頭、路基外，選擇大粒徑、透水性好的施工材料填筑塑料管周圍，分層填筑至路基頂面。在過渡段橋臺區域設置橫向盲溝，具體的施工設計方法與上述方案一致，但無須布設泄水管道。僅需使用透水性強的填筑材料將地溝填滿，并用土工布包處理盲溝出口區域，必要時可設置排水墊層，從而避免因滲水、排水問題而破壞路基路面結構，多層次地防范過渡段的沉降風險[3]。

4 結語

綜上所述，為在路橋工程建設中防范過渡段路基、路面沉降風險，還應進一步優化該區域的搭板設計、結構設計，加強路基沉降處理，借此完善路橋工程過渡段的安全性能，降低行車風險。相關人員可結合過渡段路基路面施工特點，做好路基壓實、搭板鋪設作業，增強路基路面承載能力，延長過渡段路基路面的使用年限，提升我國路橋工程建設的整體水平。