路橋過渡段路基路面設(shè)計(jì)要點(diǎn)及沉降處理研究

陶梅

（安徽省啟帆建設(shè)工程設(shè)計(jì)有限公司， 安徽 合肥 230061）

路橋過渡段路基路面設(shè)計(jì)水平直接影響整個(gè)路橋質(zhì)量， 因此為了防止沉降出現(xiàn)， 就必須要加強(qiáng)路基路面設(shè)計(jì)。 而對(duì)路橋過渡段路基路面設(shè)計(jì)要點(diǎn)及沉降處理進(jìn)行研究分析， 則能為路基路面設(shè)計(jì)提供依據(jù)， 并為加強(qiáng)沉降處理， 保證出行安全提供便利。

1 路橋過渡段位置路基路面發(fā)生沉降的原因

1.1 設(shè)計(jì)方面因素

公路橋梁過渡段路基路面沉降嚴(yán)重的主要原因與設(shè)計(jì)因素密切相關(guān)， 分別為壓實(shí)工藝、 過渡段板搭設(shè)計(jì)以及橋臺(tái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等[1]。 在對(duì)鋪筑橋臺(tái)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)， 如果施工人員先將搭板壓實(shí)， 然后再進(jìn)行橋臺(tái)鋪筑， 便會(huì)對(duì)過渡段的壓實(shí)質(zhì)量造成影響， 很容易便會(huì)出現(xiàn)沉降問題。 因此， 必須要優(yōu)化設(shè)計(jì)，應(yīng)該先進(jìn)行鋪設(shè)橋臺(tái)， 然后開始?jí)簩?shí)工序， 這樣可以最大程度上保證壓實(shí)質(zhì)量。

同時(shí)在設(shè)計(jì)過程中還要考慮施工期間的排水系統(tǒng)。 若填筑材料中含水量較高， 或者材料等級(jí)與施工要求不統(tǒng)一， 便會(huì)對(duì)過渡段主體承載力造成影響，使得公路橋梁在使用過程中， 路基和路面會(huì)發(fā)生不同程度的沉降。

1.2 臺(tái)背壓實(shí)問題

根據(jù)公路橋梁施工要求能夠得知， 在公路橋梁施工時(shí)， 施工人員應(yīng)該根據(jù)操作規(guī)范對(duì)橋臺(tái)臺(tái)背進(jìn)行壓實(shí)處理[2]。 但在實(shí)際使用過程中， 橋臺(tái)臺(tái)背很容易會(huì)受到其他因素的影響， 從而出現(xiàn)實(shí)臺(tái)背壓度和具體要求之間存在差異。 例如: 一些工人的技術(shù)水平較低， 因此在實(shí)踐中容易出現(xiàn)顛倒施工順序的情況； 再加上缺乏施工經(jīng)驗(yàn)以及崗前職業(yè)培訓(xùn)， 施工人員的不具備專業(yè)的知識(shí)與技能， 所以在對(duì)進(jìn)行施工時(shí)， 很容易導(dǎo)致臺(tái)背質(zhì)量受到影響， 引發(fā)路基路面出現(xiàn)沉降問題。 對(duì)于公路橋梁過渡段的路基和路面沉降這一問題， 臺(tái)背壓實(shí)度不足是一個(gè)重要原因。 長(zhǎng)此以往， 還會(huì)讓土體會(huì)發(fā)生變形， 并對(duì)道路的平整度造成影響， 提高出行隱患。 因此， 在對(duì)臺(tái)背進(jìn)行設(shè)計(jì)施工時(shí)， 必須要確保其壓實(shí)度能夠符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

1.3 剛度差異因素

因?yàn)楣放c橋梁之間具有高度差， 所以公路橋梁的過渡段很容易出現(xiàn)沉降這一問題[3]。 此外， 在整個(gè)道路橋梁工程中， 橋梁為剛性結(jié)構(gòu)， 而道路則由路基以及路面組成， 為柔性結(jié)構(gòu)， 因此橋梁和道路之間無論是荷載力， 還是結(jié)構(gòu)剛度都具有明顯差異。 當(dāng)車輛在橋梁上行駛時(shí)， 橋梁發(fā)生變形可能相對(duì)較小， 但路基與路面則容易遭受自重影響， 從而出現(xiàn)不同程度變形， 最終增加道路安全風(fēng)險(xiǎn)。

1.4 路面沉降因素

隨著公路橋梁建設(shè)的加快， 對(duì)于路面的設(shè)計(jì)工作逐漸完善， 有些路面的厚度會(huì)不斷增加， 最厚能夠達(dá)到60cm以上。 而路面厚度的增加， 會(huì)導(dǎo)致工作人員在進(jìn)行墊層以及基層碾壓等工序時(shí)， 施工設(shè)備無法滿足碾壓要求， 從而對(duì)公路橋梁的質(zhì)量造成影響。 并且在施工完成后， 在車輛荷載的影響下， 施工人員還需要增加基層以及墊層的壓實(shí)度， 導(dǎo)致路面沉降這一問題變得越發(fā)嚴(yán)重， 稍有不慎便會(huì)發(fā)生橋頭跳車等情況。

2 橋梁過渡段路基路面的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

2.1 合理設(shè)計(jì)路基路面結(jié)構(gòu)

道路設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)會(huì)影響到后面各個(gè)階段。 以瀝青路面為例: 相關(guān)人員在進(jìn)行結(jié)構(gòu)層設(shè)計(jì)時(shí)， 首先要考慮周圍的各種影響因素， 以及材料、 結(jié)構(gòu)等， 保證道路、 橋體符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)， 以此來防止沉降等問題出現(xiàn)。 同時(shí)還要控制每一層的疲勞開裂情況， 并必須控制每一層結(jié)構(gòu)的變形值， 通過這種方式來避免因整體剛度降低而產(chǎn)生的沉降與其他損傷， 從而降低道路風(fēng)險(xiǎn)， 保障出行安全。

在開展計(jì)算時(shí)， 要確保設(shè)計(jì)彎沉值應(yīng)該高于實(shí)際彎沉值。 現(xiàn)階段， 我國(guó)道橋建設(shè)發(fā)展迅速， 設(shè)計(jì)人員在這方面有著豐富的經(jīng)驗(yàn)， 總體素質(zhì)較高， 可以熟練進(jìn)行運(yùn)用。 值得注意的是， 應(yīng)該結(jié)合道路等級(jí)與材料類型對(duì)道路的基層類型系數(shù)、 道路等級(jí)系數(shù)以及面層類型系數(shù)進(jìn)行計(jì)算， 以此來確保計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性與可靠性。 同時(shí)， 在計(jì)算過程中， 還要考慮季節(jié)性凍土與地下水位高以及排水量低的位置，并適當(dāng)增加功能層[4]。

2.2 地基和路基設(shè)計(jì)重點(diǎn)

公路橋梁橋臺(tái)一般采用剛性混凝土結(jié)構(gòu)， 但因?yàn)槠浠A(chǔ)剛度較低， 所以在對(duì)地基與路基進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)， 要控制好橋臺(tái)與路基的剛度差， 以此來防止過渡段發(fā)生沉降， 使工程整體質(zhì)量得到提升， 保障出行安全。 設(shè)計(jì)人員在對(duì)地基與路基展開設(shè)計(jì)時(shí)， 應(yīng)該先設(shè)計(jì)一個(gè)長(zhǎng)度在50m的坡度帶， 并將其放置在路堤與橋臺(tái)中間， 然后填充相應(yīng)的緩解材料， 使車輛在過渡段擁有良好的穩(wěn)定性。 其次， 碎石級(jí)配范圍應(yīng)該滿足過渡段施工要求， 并將其作為過渡段路基。 最后， 應(yīng)將水泥加入路堤當(dāng)中， 加強(qiáng)過渡段的總體強(qiáng)度， 減少沉降現(xiàn)象出現(xiàn)。

2.3 過渡段設(shè)計(jì)重點(diǎn)

設(shè)計(jì)人員在對(duì)過渡段展開設(shè)計(jì)時(shí)， 必須要選擇具有良好抗剪強(qiáng)度的土工格柵， 并確保其和周圍土壤相連。 如圖1 所示。 不僅如此， 它還可以提高土壤的承載力， 防止土體出現(xiàn)變形， 并顯著提高路基的穩(wěn)定性。 在制定方案時(shí)， 應(yīng)選擇橫向布局這種方式來進(jìn)行， 然后根據(jù)項(xiàng)目的具體情況科學(xué)、 合理地選擇施工方案， 以此來提高施工質(zhì)量當(dāng)過渡段非均勻沉降指標(biāo)為500cm時(shí)， 過渡段的長(zhǎng)度就必須大于12cm， 相關(guān)工作人員需要運(yùn)用連續(xù)坡面沉降的方法進(jìn)行作業(yè)。 如果在作業(yè)中， 過渡段沉降落差為線性變化， 相關(guān)人員應(yīng)使用打樁加固法進(jìn)行作業(yè)。 根據(jù)填土高度以及沉降速度的差異， 相關(guān)人員可以通過控制樁長(zhǎng)和間距進(jìn)行調(diào)整。 通常情況下， 橋體的橋頭部分樁長(zhǎng)較長(zhǎng)， 且樁間距離較短。 在道路段， 樁長(zhǎng)較短， 且樁間距離較大。 此外， 在橋體中間位置，長(zhǎng)度與間距呈線性變化， 能夠促進(jìn)過渡期順利進(jìn)行。

圖1 設(shè)置土工格柵的路橋過渡段結(jié)構(gòu)形式

2.4 搭板的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

首先， 在公路橋梁工程使用期間， 施工人員應(yīng)該控制好過渡板的坡度， 確保其在2.1% ～0.3%之間， 這樣能夠有效控制沉降率， 防止由于沉降產(chǎn)生縱向坡度。 其次， 還要合理控制板長(zhǎng)， 確保板的長(zhǎng)度能夠抵達(dá)平臺(tái)背面。 最后， 根據(jù)平臺(tái)與彈性地基的具體受力情況， 科學(xué)合理地計(jì)算板長(zhǎng)， 確保板長(zhǎng)能夠維持在便于使用的長(zhǎng)度。 并且設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)板材強(qiáng)度時(shí)， 應(yīng)該充分考慮填料與搭板之間的間隙。

3 路橋過渡段路基路面沉降處理措施

3.1 創(chuàng)新沉降處理方法

建筑企業(yè)在進(jìn)行公路橋梁施工時(shí)， 必須把過渡段路基與路面沉降數(shù)值控制在0.1m以內(nèi)， 加強(qiáng)路面穩(wěn)定性， 降低后續(xù)使用中出現(xiàn)意外的頻率。 但是，若想將路面沉降問題解決， 除了要做好把控外， 還有必要對(duì)具體操作方法進(jìn)行合理的優(yōu)化， 及時(shí)完善基礎(chǔ)沉降技術(shù)體系。 通常情況下， 載具體施工中，相關(guān)人員可以采用水泥攪拌換樁技術(shù)、 換填技術(shù)、土木柵格技術(shù)等， 加強(qiáng)過渡區(qū)路基的設(shè)置與鋪設(shè)。在過渡段和低坡度鋪裝結(jié)構(gòu)中， 利用換填技術(shù)， 施工人員可采用一些質(zhì)量較輕的材料來進(jìn)行相關(guān)作業(yè)，并將沉降段的路基調(diào)整到合理的范圍內(nèi)。 在進(jìn)行作業(yè)時(shí)， 相關(guān)人員可以運(yùn)用水泥攪拌技術(shù)以及土工柵格技術(shù)， 加強(qiáng)路面強(qiáng)度。 在經(jīng)過水泥與柵格加固后，路面的強(qiáng)度會(huì)得到明顯加強(qiáng)， 使路面變形、 沉降的風(fēng)險(xiǎn)出現(xiàn)頻率降低。 能顯提高路基穩(wěn)定性， 降低開裂風(fēng)險(xiǎn)， 并在道路和橋梁項(xiàng)目中建立公共過渡。

3.2 完善搭板鋪設(shè)方案

在進(jìn)行路基、 路面的改造作業(yè)時(shí)， 相關(guān)人員應(yīng)根據(jù)具體情況優(yōu)化搭板的設(shè)計(jì)。 尤其是搭板的防沉降能力， 應(yīng)該重點(diǎn)優(yōu)化。 第一層搭板應(yīng)該能夠有效極強(qiáng)路面強(qiáng)度。 所以， 第一層搭板應(yīng)設(shè)計(jì)為復(fù)合式結(jié)構(gòu)。 該層搭板的運(yùn)算公式為:

在上述式中Loi為搭板長(zhǎng)度； α是樓板結(jié)構(gòu)中的長(zhǎng)度系數(shù)； Li是第 i層搭板長(zhǎng)度。 在搭板長(zhǎng)度為0.26 的條件下， 相關(guān)設(shè)計(jì)人員應(yīng)充分考慮土層的影響， 然后進(jìn)行嚴(yán)謹(jǐn)?shù)挠?jì)算， 得出搭板的確切長(zhǎng)度，在確定兩根搭板間的間距。

根據(jù)公路橋梁施工模擬數(shù)據(jù)， 當(dāng)搭板的施工長(zhǎng)度過短， 那么設(shè)計(jì)人員在對(duì)搭板進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)， 應(yīng)進(jìn)行嚴(yán)格的計(jì)算， 保證長(zhǎng)度適和， 并且每層搭板之間的距離應(yīng)根據(jù)設(shè)置長(zhǎng)間隔進(jìn)行嚴(yán)格運(yùn)算。

3.3 增強(qiáng)路基填料密實(shí)度

路基壓實(shí)是處理路基沉降和鋪設(shè)過渡段的重要措施。 公路橋梁施工時(shí)， 應(yīng)提高對(duì)路面壓實(shí)方面的重視程度， 絕不能草草了事， 要將路面的密度壓實(shí)在一定數(shù)值之內(nèi)， 使其在具體使用中的強(qiáng)度能夠達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。 特別是， 復(fù)合材料主要用于加筋路堤， 填充道路橋梁過渡段從而提高其強(qiáng)度， 加強(qiáng)其承重能力。 在具體作業(yè)中應(yīng)盡量做到均勻平坦， 以此來保障工程質(zhì)量。

3.4 重點(diǎn)進(jìn)行臺(tái)背排水工作

在道路橋梁過渡段的排水工作非常重要， 關(guān)乎著后續(xù)工程的質(zhì)量， 嚴(yán)重情況可能會(huì)導(dǎo)致道路沉降。所以弱項(xiàng)有效提高工程的排水能力， 加強(qiáng)安全管理，還應(yīng)考慮臺(tái)背的排水結(jié)構(gòu)。 保證過橋梁總體的排水性能， 使橋梁后續(xù)能夠長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定使用。 相關(guān)工作人員還應(yīng)該根據(jù)作業(yè)區(qū)域內(nèi)的具體換京做出適當(dāng)?shù)恼{(diào)整， 使橋梁的排水性能更加符合當(dāng)?shù)氐奶厥猸h(huán)境。

施工人員在進(jìn)行臺(tái)背填筑時(shí)， 需要在路基結(jié)構(gòu)底板拱上設(shè)置盲溝和排水溝。 在過渡段地基處理過程中， 過渡段的橫坡可以用粘土填筑， 讓橫坡保持在3.5%， 形成底拱。 在土拱兩旁邊向下挖掘， 作為排水溝的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)， 挖掘時(shí)要注意深度以及寬度，決不能超過0.6m。 然后運(yùn)用尼龍膜和油氈布置在臺(tái)背， 加強(qiáng)防水效果。 之后再將半徑不小于0.1m、 約5cm的塑料管放入溝內(nèi)， 塑料管間距控制在10cm以內(nèi)。

在此期間， 要結(jié)合過渡段總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)， 排水管從橋頭及基礎(chǔ)外的土拱區(qū)直接伸出， 選用尺寸大、透水性好的建筑材料， 用于填充塑料管周圍， 并在路基頂部逐層填充。 施工規(guī)劃方法與上述方案一致，但無需設(shè)置排水溝。 用滲透性填料填筑溝槽， 再將出口區(qū)域用合適材料進(jìn)行深度處理。 在特殊情況下，相關(guān)人員可以運(yùn)用合適的方法調(diào)整排水墊層， 加強(qiáng)防水效能， 防止漏水對(duì)地下結(jié)構(gòu)和人行道造成損害，并避免多級(jí)凹過渡段的沉降風(fēng)險(xiǎn)。

3.5 提升施工人員專業(yè)水平

增加資金投入力度， 不斷提高路橋過渡段設(shè)計(jì)與施工人員技術(shù)水平， 有關(guān)企業(yè)應(yīng)加強(qiáng)對(duì)技術(shù)人員的教育培訓(xùn)， 努力提高關(guān)鍵技術(shù)的適用性。 為公路橋梁基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和服務(wù)企業(yè)提供一批技術(shù)力量雄厚、 操作方便的專業(yè)技術(shù)人員。 政府設(shè)立專項(xiàng)資金，鼓勵(lì)有關(guān)技術(shù)人員積極推進(jìn)改造臺(tái)后填筑、 站前排水、 地墻地基處理以及伸縮縫的澆筑或焊接等技術(shù):應(yīng)充分發(fā)揮設(shè)計(jì)人員和工程師的主觀能動(dòng)性， 并鼓勵(lì)他們積極參與大學(xué)或其他科研機(jī)構(gòu)在現(xiàn)代能源技術(shù)研究和應(yīng)用方面的交流與合作。 新材料、 新技術(shù)為深化和改進(jìn)路橋過渡段設(shè)計(jì)和施工提供了良好的基礎(chǔ)。

3.6 嚴(yán)密遵循質(zhì)量操控規(guī)范施工

政府有關(guān)部門制定了公路橋梁過渡段施工質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。 例如， 在公路橋梁施工實(shí)踐中， 施工單位應(yīng)采取有效的策略， 將公路橋梁穿越的沉降值控制在20 ～30cm左右。 道路橋梁工程過渡區(qū)地下及鋪裝工程已在施工現(xiàn)場(chǎng)完成。 經(jīng)同期檢驗(yàn)分析， 沉降明顯小于6mm。 這是控制下一個(gè)施工過程的唯一方法。 公路交叉口地下和公路施工中產(chǎn)生不均勻沉降的原因是多方面的。 在土木工程實(shí)踐中， 應(yīng)加強(qiáng)施工質(zhì)量控制， 督促施工技術(shù)人員按有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)完成相應(yīng)結(jié)構(gòu)， 盡量減少不均勻沉降的可能性。

3.7 橋臺(tái)位置和橋頭種類的操控措施

橋臺(tái)和橋頭位置是有效控制公路橋梁過渡段非均勻沉降的核心。 在執(zhí)行基礎(chǔ)設(shè)施和路面設(shè)計(jì)任務(wù)之前， 負(fù)責(zé)的設(shè)計(jì)師應(yīng)該對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的地質(zhì)和地形條件進(jìn)行勘察， 從而更加科學(xué)、 合理的制定設(shè)計(jì)任務(wù)， 并為成功完成未來道路橋梁路段的基礎(chǔ)設(shè)施和鋪裝工作做好準(zhǔn)備。 例如， 在確定橋臺(tái)方向時(shí)， 設(shè)備應(yīng)盡快避開填方路段以及軟土地基。 在橋臺(tái)及臺(tái)后填土方面， 建筑企業(yè)應(yīng)更好地利用開挖斷面進(jìn)行施工， 確保過路段施工順利完成， 防止橋臺(tái)出現(xiàn)不均勻沉降等情況， 提高控制效果。

3.8 路橋過渡段形變把控措施

施工人員應(yīng)把公路橋梁橫斷面變形作為控制公路橋梁橫斷面設(shè)置的重要手段。 公路橋梁過渡區(qū)的地下工程沉降指標(biāo)和鋪裝指標(biāo)有嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)。 在公路橋梁過路段施工中， 若指標(biāo)超過相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)， 不僅會(huì)出現(xiàn)過渡段變形， 而且車輛在行駛過程中會(huì)跳到橋頭， 直接影響車輛通常的安全性和舒適性。 因此，為了最大限度地降低這種現(xiàn)象發(fā)生的可能性， 施工人員有必要在公路橋梁過渡段的路基和路面施工中嚴(yán)格執(zhí)行施工規(guī)范， 以減少路面和橋梁之間的沉降差異。 提高路橋過渡段的整體安全性和穩(wěn)定性， 保證車輛行駛的安全性和舒適性。

4 結(jié)語(yǔ)

要想加強(qiáng)路橋過渡段路基路面沉降處理， 還應(yīng)該全面兼顧到在工程實(shí)施中可能會(huì)出現(xiàn)的各種狀況，運(yùn)用科學(xué)且合理的方法進(jìn)行作業(yè)， 才能有效提高強(qiáng)路橋過渡段路基路面沉降處理， 保障錄井路橋質(zhì)量，防止沉降問題發(fā)生。