市政道路橋梁工程中沉降段路基路面施工技術(shù)探討

邱天耀

（中瑀建設(shè)發(fā)展集團有限公司，江西 南昌 330006）

0 引言

近年來，隨著汽車保有量的逐年穩(wěn)步增加，我國路橋交通事業(yè)得到長足發(fā)展，對市政道路橋梁工程的建設(shè)質(zhì)量提出了更高要求。與此同時，隨著交通運輸量的增加，道路橋梁結(jié)構(gòu)在使用期間承受較大的上部行車荷載，偶爾出現(xiàn)路基路段沉降問題，不但威脅到交通安全，還對道路橋梁使用功能的發(fā)揮造成限制。因此，如何解決沉降段路基路面施工難題、預(yù)防沉降問題出現(xiàn)，是工程建設(shè)活動中亟待解決的重要問題，本文就此開展研究。

1 市政道路橋梁工程中路基路面的沉降機理

1.1 臺背地基變形機理

臺背地基在投運使用期間承受超過其他路段的壓力，由此形成一定的附加應(yīng)力，并因為橋臺、臺背部位的填料變形性質(zhì)存在明顯差異，因而在接頭部位出現(xiàn)不均勻變形現(xiàn)象。同時，在臺背壓實等環(huán)節(jié)，橋臺與臺背填土之間因所承受振動沖擊荷載力而產(chǎn)生相互作用，使得接頭部位沉降差值增加，出現(xiàn)變形調(diào)整現(xiàn)象。

1.2 橋頭搭板沉降機理

在以橋臺牛腿當(dāng)作路基支撐落點的情況下，會在承受上部荷載時出現(xiàn)彈性支撐情況，近靠橋臺和遠(yuǎn)離橋臺路段的土體承受情況有所不同，由此出現(xiàn)土體不均勻受力問題。而在路段經(jīng)過車輛時，在車輛移動到搭板支撐路基端和荷載直接位置時會形成兩端路基應(yīng)力峰值，搭板末端變形量超過其他部位，并在經(jīng)過重載車輛時出現(xiàn)不均勻沉降現(xiàn)象。

1.3 路堤變形機理

施工企業(yè)并未結(jié)合現(xiàn)場實際情況來選擇臺背回填材料，習(xí)慣性使用黏性土，這類土體密實度變化范圍較大，在道路橋梁工程使用期間，受到含水率變化、車輛反復(fù)通行與外部環(huán)境侵蝕等因素影響，臺背基礎(chǔ)密實度隨著時間推移而持續(xù)增加。同時，臺背填土與橋臺混凝土二者的柔性不一致，在外部作用下產(chǎn)生有別于橋臺混凝土的變形量，最終出現(xiàn)路堤變形現(xiàn)象。

2 沉降段路基路面關(guān)鍵施工技術(shù)要點

2.1 設(shè)置搭板

在設(shè)置搭板環(huán)節(jié)，施工人員應(yīng)重點掌握搭板設(shè)置方法、橋臺與搭板連接、搭板頂層處理三方面的技術(shù)要點，具體如下。

（1）搭板設(shè)置方法。需要按照路基頂面標(biāo)高值來計算搭板最佳位置，要求路基頂面和搭板二者保持在相同水平線上，也可以在不影響路線縱斷面平順狀態(tài)的情況下適當(dāng)增加搭板標(biāo)高值，通過預(yù)留反向坡的方式來控制后續(xù)路基沉降差值。同時，在搭板長度在3.5～8.5m 區(qū)間內(nèi)時，直接將搭板與橋臺進行連接即可，而在搭板長度大于8.5m 時，則需要將搭板分解為若干節(jié)段，逐個設(shè)置并連接各節(jié)段搭板，并在搭板兩端設(shè)置錨栓來預(yù)防橫向滑移問題出現(xiàn)。

（2）橋臺與搭板連接。此項工序由連接錨栓、安裝支座、處理倒圓角和填縫四道步驟組成，具體如下：①在連接錨栓步驟，施工人員分別在臺背橋臺和搭板部位設(shè)置豎直錨栓和水平拉桿錨栓，一般情況下使用φ22.5mm 鋼筋制作錨栓即可，把錨栓與橋臺間距保持在0.55m 左右，持續(xù)觀察橋臺結(jié)構(gòu)狀態(tài)，如果出現(xiàn)牛腿損壞問題，則對水平拉毛錨栓采取同步移動、限制位置方法的處理方法。②在安裝支座步驟，提前在搭板近臺端下部鋪設(shè)厚度在2mm 左右的油氈墊層，在墊層上安裝板式橡膠支座，根據(jù)現(xiàn)場情況與設(shè)計要求來確定支座外形尺寸、間隔距離，并對所安裝固定支座的位置進行測量調(diào)整。③在處理倒圓角步驟，施工人員應(yīng)在臺端邊緣以及牛腿邊緣等部位設(shè)置倒角，起到限制搭板轉(zhuǎn)動、預(yù)防路基表面受損的作用。④在填縫步驟，施工人員對橋臺、搭板部位所形成接縫的位置、數(shù)量進行統(tǒng)計，選用玻璃纖維、瀝青麻絮、瀝青瑪蹄脂等作為填縫材料，檢查材料性能質(zhì)量是否達(dá)標(biāo)，確定無誤后，在接縫內(nèi)部填充填縫材料，要求材料完全填滿縫隙內(nèi)部，清理接縫表面多余材料即可，起到阻擋外部雨水侵蝕路基路面結(jié)構(gòu)的作用。

（3）搭板頂層處理。在搭板設(shè)置完畢后，施工人員需要在搭板頂部和表面基層中預(yù)留間距在10～12cm 的空間，在搭板頂部鋪設(shè)水泥碎石基層或是瀝青混凝土層，并對表面基層進行夯實碾壓處理，確保碾壓后的表面基層壓實度、平整度達(dá)到臺背填土標(biāo)準(zhǔn)，以保證道路橋梁結(jié)構(gòu)整體強度。

2.2 地基處理

在工程施工、使用期間，如果現(xiàn)場地基的承載性能不達(dá)標(biāo)，受到施工擾動與承受上部荷載，將出現(xiàn)地基沉降、側(cè)向位移等現(xiàn)象，由此引發(fā)路基沉降、路面開裂變形、橋梁支座與伸縮縫受損等一系列問題出現(xiàn)，形成質(zhì)量通病。因此，施工單位必須提前做好現(xiàn)場地質(zhì)勘察工作，判斷天然地基性能是否達(dá)標(biāo)，如果地基性能不達(dá)標(biāo)或是存在軟基問題，則根據(jù)地基條件來選擇強夯、墊層換填、注漿加固等處理方法，明確掌握各類軟基處理形式的操作要點。

（1）強夯法。此項方法主要用于處理微膨脹土、砂土、濕陷性黃土、山皮土等類型的地基，根據(jù)地基土層分布情況，準(zhǔn)備適當(dāng)質(zhì)量夯錘，在現(xiàn)場標(biāo)記各處樁點，使用吊機把夯錘起吊至夯點上方，開啟脫鉤裝置使夯錘向下夯擊，憑借沖擊波與夯擊能量來強制壓密土層，采取分遍間歇夯擊或是連續(xù)性夯擊方法，直至到達(dá)預(yù)計夯擊遍數(shù)、地基下沉量達(dá)標(biāo)后，將夯錘與吊機運輸至下處夯點，重復(fù)上述操作。同時，為改善夯擊效果，需要配置自身帶有若干氣孔的夯錘，在出現(xiàn)表層松散問題時把凹坑填平后開展6m 落距滿夯作業(yè)，在土層含水量超標(biāo)時提前鋪設(shè)砂石層并開展強夯作業(yè)。

（2）墊層換填。對于地基中淺層分布的淤泥、雜填土、濕陷性黃土等具有高壓縮性與較大孔隙率特征的軟弱土層，可以采取換填法，操縱挖掘機挖除地基軟弱土層，在坑內(nèi)鋪設(shè)厚度在0.3m 左右的砂礫層，使用碎石、礦渣、灰土等材料作為回填料，在坑內(nèi)分層開展填筑、壓實作業(yè)，并對填筑層壓實度進行檢測，在壓實度不小于95%、填筑層表面標(biāo)高達(dá)到設(shè)計標(biāo)高值后，即可完成軟基處理作業(yè)，起到強化地基承載性能、減少地基沉降量、消除土層脹縮與濕陷作用等效果。同時，施工人員必須遵循“先輕后重、先慢后快”原則，嚴(yán)格控制各填筑層的壓實力度與作業(yè)速度，并根據(jù)各填筑層壓實度檢測值判斷施工方案是否合理，如在填筑層壓實度不達(dá)標(biāo)時，著重分析是否存在填土含水率超標(biāo)、壓實遍數(shù)不足等問題，并加以改進。

（3）注漿加固。對于結(jié)構(gòu)中分布大量縫隙的地基土層，可以采取注漿加固法，施工人員在現(xiàn)場鉆設(shè)若干注漿孔，對土層中的明顯裂隙、松動裂隙進行封堵處理，在高壓條件下經(jīng)由注漿孔向地基土層中灌注由普通硅酸鹽水泥加水?dāng)嚢柚瞥傻臐{液，或是在漿液中摻入適量水玻璃溶液，漿液在壓力作用下填充至土層裂隙內(nèi)部，一段時間后凝結(jié)固化，在地基內(nèi)部形成抗壓帷幕，并使地基土層固結(jié)為具備較高強度與承載性能的整體性結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)軟基加固目的。同時，根據(jù)鉆孔深度來采取恰當(dāng)做法，在鉆深值小于4m 的情況下一次完成成孔作業(yè)即可，在鉆深值大于4m 時則采取分段鉆灌方法。

2.3 排水施工

市政道路橋梁工程有著工期長的特征，在施工期間時常出現(xiàn)雨雪天氣，如果未采取相應(yīng)措施，地表徑流、地面雨水在坡度重力作用下流入路基路面作業(yè)區(qū)域，造成路堤浸泡、橋臺位移、路基變形等后果。同時，在現(xiàn)場地下水位過高時，由于地下水與路基及下層地基的間距值過小，也有可能出現(xiàn)地基浸泡、路基浸泡現(xiàn)象。對此，必須在沉降段路基路面施工期間開展降排水施工作業(yè)，根據(jù)工程現(xiàn)場環(huán)境情況來選擇排水設(shè)施種類。例如，在工程處于降水量偏多區(qū)域時，在路基路面作業(yè)區(qū)域周圍埋設(shè)排水管、挖設(shè)排水溝與截水溝，阻擋地表徑流和地面雨水流入作業(yè)區(qū)域即可。而在現(xiàn)場地下水位較高、水位波動不定時，則在路基路面兩側(cè)布設(shè)若干集水井，在井內(nèi)啟動水泵來抽排地下水，在施工期間始終把現(xiàn)場地下水位控制在安全范圍內(nèi)。

2.4 路基壓實

為避免道路橋梁工程使用期間因路基壓實度不達(dá)標(biāo)而在承受上部行車荷載時產(chǎn)生過大伸縮量、出現(xiàn)路基沉降與橋臺沉降等問題，必須嚴(yán)格控制路基壓實環(huán)節(jié)質(zhì)量。在路基填筑完畢后，對填筑質(zhì)量進行全面檢查，如檢查路基虛鋪厚度是否達(dá)標(biāo)、表面平整度與差值、路基填料含水率等，并客觀分析溫度等外部因素對路基質(zhì)量造成的影響。隨后，施工人員使用小型振動設(shè)備對路基開展壓實作業(yè)，綜合分析所選振動設(shè)備型號、路基厚度、壓實度要求與路基填料種類等因素，計算最佳壓實遍數(shù)，分多次連續(xù)開展壓實作業(yè)，直至到達(dá)壓實遍數(shù)。最后，對路基壓實度進行檢查，如果在局部死角部位存在漏振問題，則對漏振點開展補振作業(yè)，必要時可增加壓實遍數(shù)，直至路基表面平整度、標(biāo)高與壓實度等參數(shù)全部達(dá)標(biāo)。

2.5 臺后填筑

在臺后填筑環(huán)節(jié)，根據(jù)工程設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)、現(xiàn)場作業(yè)情況來選擇優(yōu)質(zhì)填料，一般情況下選用中粗砂與砂礫土等力學(xué)性能優(yōu)異的材料作為填料即可，以及在填料制備期間摻加適量石灰來提高填料水穩(wěn)定性能。隨后，在現(xiàn)場明確劃分橋臺后部填筑作業(yè)范圍，一般情況下以橋臺后部5.5～10.5m 區(qū)域作為填筑區(qū)即可，按照臺階形式或是斜坡形式來填充橋臺后部，在兩側(cè)同步開展填筑作業(yè)，以此來維持橋臺后部結(jié)構(gòu)穩(wěn)定狀態(tài)。最后，待橋臺后部填充完畢后，對填筑層表面標(biāo)高、平整度進行檢查，確定無誤后開展臺背壓實作業(yè)，選用靜壓方法即可，從路段兩側(cè)向中心部位延伸碾壓，使用小型動力設(shè)備壓實死角部位，到達(dá)碾壓遍數(shù)后，檢測道路表面壓實度，在壓實度不小于95%時，即可結(jié)束臺后填筑作業(yè)。

3 市政道路橋梁工程沉降段路基路面施工質(zhì)量控制

3.1 控制路基路面壓實度

路基路面壓實度不達(dá)標(biāo)是引發(fā)沉降段問題出現(xiàn)的重要原因，如果在施工期間沒有嚴(yán)格按照技術(shù)方案內(nèi)容開展夯實碾壓作業(yè)，或是將壓實度不達(dá)標(biāo)的路橋直接投入使用，在后續(xù)受到上部行車荷載等因素影響，有較高可能出現(xiàn)沉降現(xiàn)象。因此，在各節(jié)段路基路面填筑碾壓完畢后，施工人員都需要對路基路面壓實度進行檢測，根據(jù)路橋工程等級、填挖類型與路床路基深度來明確壓實度標(biāo)準(zhǔn)，對比檢測值與額定值，對壓實度不達(dá)標(biāo)的路段進行補碾處理。例如，對于填方類型的路基，要求路面底邊以下30cm 內(nèi)深度、30～80cm 深度的上下路床壓實度不小于94%，要求深度在80～150cm 的上路基壓實度不小于93%，要求深度超出150cm 的下路基壓實度不小于90%。

3.2 做好后期養(yǎng)護維修工作

根據(jù)市政道路橋梁工程投運使用情況來看，受到地下水侵蝕、上部行車荷載等諸多因素影響，在路橋竣工交付后，會產(chǎn)生一定的沉降量，有可能出現(xiàn)路基路面不均勻沉降、路面不平等問題。同時，在路橋工程中出現(xiàn)重載車輛違規(guī)行駛等狀況時，也會產(chǎn)生較大的工后沉降量。因此，需要著重開展市政道路橋梁工程的后期養(yǎng)護維修工作，在工程竣工交付后，定期對路基路面沉降值、路面完好程度進行檢查，如果存在路基沉降等質(zhì)量通病，則采取相應(yīng)維修措施。例如，當(dāng)出現(xiàn)地基不均勻沉降、引發(fā)路面層開裂時，施工人員需要沿裂縫兩側(cè)進行開槽處理，挖除路面面層，在裂縫內(nèi)部填充水泥漿等材料加以填實，沿裂縫鋪設(shè)一層玻璃纖維土工格柵，在格柵上部重新施作路面層即可。

3.3 沉降變形觀測

考慮到路基路面沉降問題有著成因復(fù)雜、前期缺乏明顯征兆的問題，在施工期間，很難通過肉眼觀察到是否出現(xiàn)路基路面沉降問題，因沉降量超標(biāo)而形成質(zhì)量安全隱患。因此，在沉降段路基路面施工期間，需要同步開展沉降變形觀測作業(yè)，在沉降段及周邊范圍內(nèi)設(shè)立多處高程基準(zhǔn)網(wǎng)點，把相鄰網(wǎng)點間距保持在100m內(nèi)，定期對路基路面、路橋沿線建筑物與構(gòu)筑物的沉降值進行測定，對比測定值與額定值，把測量精度控制在1mm。如果在沉降變形觀測期間，出現(xiàn)沉降值大幅增加或是現(xiàn)場環(huán)境條件改變等異常狀況時，則提高沉降觀測頻率，并在路基路面沉降值臨近警戒值時采取調(diào)整方案內(nèi)容、增加填筑層壓實遍數(shù)、更換橋臺后部回填材料種類等應(yīng)對措施。同時，在施工期間禁止在沉降段路基路面上堆放重物或是通行大型車輛，避免因路基路面過早承受上部荷載而出現(xiàn)沉降變形，或因此影響沉降變形觀測精度。

4 結(jié)語

綜上所述，路基路面沉降段是市政道路橋梁工程中的一項典型問題，如果路基路面沉降量超標(biāo)，將嚴(yán)重威脅交通安全和縮短工程使用壽命。為此，施工人員必須認(rèn)真分析路基路面沉降問題成因，制定一套面向沉降段的路基路面施工技術(shù)方案，嚴(yán)格把控各施工環(huán)節(jié)質(zhì)量，為交通安全與工程建設(shè)質(zhì)量提供有力保障。