公路橋梁沉降段路基路面的標(biāo)準(zhǔn)化施工技術(shù)研究

毛成斌

（懷化通達(dá)建設(shè)工程有限公司，湖南 懷化 418000）

0 引言

沉降是公路橋梁常見的一種質(zhì)量病害，它是在荷載作用下，地基土受到不均勻壓縮形成的豎向變形或下沉。沉降問題不僅會(huì)影響車輛的正常行駛，還會(huì)損壞橋梁結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致橋梁的整體承載力降低、使用壽命縮短[1]。為有效避免沉降問題，參建企業(yè)應(yīng)在工程設(shè)計(jì)階段優(yōu)化施工設(shè)計(jì)、明確技術(shù)手段，在施工階段落實(shí)標(biāo)準(zhǔn)化施工，以消除沉降隱患，提高施工效率和質(zhì)量，獲得良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

1 公路橋梁沉降的危害

公路橋梁發(fā)生沉降病害會(huì)產(chǎn)生諸多危害：

第一，局部發(fā)生較小的沉降，肉眼難以察覺，而這種局部沉降可能導(dǎo)致路基結(jié)構(gòu)變形、開裂。若是橋梁基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞，其強(qiáng)度、承載力等指標(biāo)會(huì)降低，沉降范圍會(huì)不斷擴(kuò)大，甚至?xí)l(fā)塌陷、傾倒等重大事故（見圖1）。

圖1 公路橋梁沉降實(shí)物圖

第二，橋梁發(fā)生沉降后，會(huì)導(dǎo)致路面平整度不足，車輛行駛時(shí)容易發(fā)生跳車現(xiàn)象，會(huì)影響行車安全性和舒適性[2]。

第三，沉降問題會(huì)不斷發(fā)展，如果沒有及時(shí)采取維護(hù)措施，會(huì)縮短道路橋梁的使用壽命。

2 公路橋梁沉降段路基路面的標(biāo)準(zhǔn)化施工技術(shù)

2.1 搭板施工技術(shù)

搭板是防止橋端連接部分發(fā)生沉降而采取的技術(shù)措施，它位于橋臺(tái)或懸臂梁板端部和填土之間，隨填土沉降轉(zhuǎn)動(dòng)，行車時(shí)可起到緩沖作用，能夠避免路面凹凸不平影響行車舒適度。對(duì)搭板進(jìn)行受力分析（計(jì)算模型見圖2），通過改變模型板的尺寸、荷載，對(duì)搭板的應(yīng)力、位移變化進(jìn)行分析。結(jié)果顯示：在搭板結(jié)構(gòu)中設(shè)置路肩，可減小搭板底部的彎拉應(yīng)力；適當(dāng)增加板厚，板底最大彎拉應(yīng)力、豎向位移均會(huì)減小；搭板長度和寬度變化，對(duì)受力和位移的影響不大[3]。

圖2 搭板受力分析的計(jì)算模型圖

搭板施工技術(shù)要點(diǎn)如下：第一，采用鋼筋混凝土搭板結(jié)構(gòu)，臺(tái)后填土要選擇透水性材料，分層回填并壓實(shí)，進(jìn)行防水處理。第二，臺(tái)后地基若是軟土，根據(jù)設(shè)計(jì)要求進(jìn)行加固處理，預(yù)壓環(huán)節(jié)動(dòng)態(tài)觀測沉降變化，確保在搭板施工完成前達(dá)到預(yù)壓沉降控制值。第三，在搭板下路堤處設(shè)置排水構(gòu)造，一般采用現(xiàn)場澆筑工藝。第四，搭板和橋臺(tái)連接時(shí)，使用螺栓進(jìn)行固定，防止滑動(dòng)、跳動(dòng)。還要檢查鄰板和支架是否完整，側(cè)拉桿與偏移位置是否相重合，防止縱向滑動(dòng)。第五，在端部安裝橡膠材質(zhì)厚氈墊，間距控制為80cm；為避免倒角損壞涂層，可旋轉(zhuǎn)底座和蓋板。第六，對(duì)于結(jié)構(gòu)上的空隙，先用玻璃纖維材料充填，再用瀝青密封，防止水體滲漏。

2.2 灌漿施工技術(shù)

灌漿法是處理橋梁沉降的常用技術(shù)方案，主要通過填充巖土的裂縫、孔隙，提高巖土的整體性、強(qiáng)度和剛度，避免發(fā)生滲漏。灌漿施工技術(shù)要點(diǎn)如下：第一，漿液配制。使用普通硅酸鹽水泥和自來水進(jìn)行配制，兩者比例為1.5∶1；如果施工時(shí)遇到陰雨天氣，可適當(dāng)添加一定比例的水玻璃。第二，鉆孔。孔位一般按照梅花形布置，使用液壓鉆機(jī)鉆孔，按照從內(nèi)向外的順序展開作業(yè)。其中,孔深＜4m 的一次成孔，孔深≥4m的分段成孔。第三，注漿。采用間隔注漿法，按照先外圍后中間的順序進(jìn)行，根據(jù)試驗(yàn)段參數(shù)確定注漿壓力。例如，初始注漿時(shí)壓力為0.2MPa，主要起滲透作用；最終注漿壓力控制在0.5MPa，主要起擠密作用。注漿過程中嚴(yán)格控制注漿量、注漿速率，當(dāng)注漿率＜1L/min 時(shí)，繼續(xù)注漿10min 結(jié)束[4]。第四，封孔。注漿完成后，使用濃稠的水泥漿封孔；漿液凝固后，用水泥砂漿抹平。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，采用荷載法、聲波法、取樣法等檢驗(yàn)注漿質(zhì)量。

2.3 路基處理技術(shù)

不良路基是導(dǎo)致橋梁發(fā)生沉降的一個(gè)重要原因，施工時(shí)對(duì)路基進(jìn)行加固處理，能顯著降低工后沉降概率。常用的路基處理技術(shù)有強(qiáng)夯法、換填土層法、加載預(yù)壓法、加筋土法等，加固原理和適用范圍見表1。

表1 常用的路基處理技術(shù)

以軟土路基為例，采用強(qiáng)夯法進(jìn)行處理時(shí)，需注意如下技術(shù)要點(diǎn)：

第一，選用合適的起重機(jī)，根據(jù)加固要求確定夯錘重量，夯點(diǎn)一般設(shè)置為梅花形，夯擊總能量控制在2000kN·m 以上。第二，夯前檢查夯錘的質(zhì)量、落距等參數(shù)，對(duì)夯點(diǎn)進(jìn)行復(fù)核，出現(xiàn)偏差及時(shí)糾正；夯完檢查夯坑位置，測量每個(gè)夯點(diǎn)的夯沉量。第三，為保證強(qiáng)夯施工的安全性和精準(zhǔn)度，由測量人員進(jìn)行沉降位移觀測，監(jiān)測路基的變形情況，根據(jù)測量數(shù)據(jù)指導(dǎo)現(xiàn)場作業(yè)，控制好填筑速率，預(yù)測工后沉降值，對(duì)比設(shè)計(jì)要求調(diào)整后續(xù)施工方案。

2.4 臺(tái)后回填技術(shù)

臺(tái)后回填是橋梁路基路面施工的重要組成部分，回填材料、施工質(zhì)量直接影響橋梁結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。臺(tái)后回填施工技術(shù)要點(diǎn)如下：第一，待橋涵結(jié)構(gòu)達(dá)到設(shè)計(jì)或規(guī)范強(qiáng)度，及時(shí)進(jìn)行臺(tái)后回填施工，回填級(jí)配碎石的處理范圍見表2。第二，一般情況下，填筑材料選擇透水性材料，最大粒徑控制在10cm 以內(nèi)。第三，回填完成后，使用重型碾壓機(jī)械進(jìn)行壓實(shí)，局部機(jī)械壓實(shí)不到的地方，使用小型夯實(shí)機(jī)具。分層回填，每層最大壓實(shí)厚度≤15cm，使用小型夯實(shí)機(jī)具的部位的鋪設(shè)厚度≤10cm[5]。第四，留下原始施工記錄，現(xiàn)場驗(yàn)收和施工資料的簽認(rèn)同步進(jìn)行，針對(duì)臺(tái)階開挖、基地清理等隱蔽工程，要留下影像資料。第五，臺(tái)后回填完成，預(yù)留1 年的工后沉降期。如果工期緊張，可采取超載預(yù)壓、補(bǔ)強(qiáng)等技術(shù)措施，當(dāng)路基沉降量達(dá)到90%以上，才能進(jìn)行路面施工。

表2 橋涵結(jié)構(gòu)臺(tái)后回填級(jí)配碎石的處理范圍

3 提高公路橋梁路基路面施工質(zhì)量的措施

3.1 優(yōu)化沉降段施工設(shè)計(jì)

要想避免橋梁沉降，提高路基路面施工質(zhì)量，首先要優(yōu)化沉降段的施工設(shè)計(jì)方案。落實(shí)地質(zhì)勘察工作，全面掌握地質(zhì)特征，對(duì)路基路面的承載力進(jìn)行計(jì)算分析，嚴(yán)格執(zhí)行規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)要求。設(shè)計(jì)施工方案時(shí)，積極應(yīng)用新材料、新工藝，以有效提高路基承載力。

3.2 科學(xué)處理軟土路基

施工期間遇到以軟土路基為代表的不良路基時(shí)，應(yīng)采用科學(xué)的加固處理方案。一方面，結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際情況，根據(jù)路基土的性質(zhì)和物理力學(xué)特征，選擇對(duì)應(yīng)的處理技術(shù)；另一方面，對(duì)比不同方案的優(yōu)缺點(diǎn)，兼顧處理效果和經(jīng)濟(jì)成本，達(dá)到降本增效的目標(biāo)。

3.3 加強(qiáng)道路變形控制

影響道路變形的因素較多，其中雨水滲透會(huì)破壞路基土的結(jié)構(gòu)，影響填料的穩(wěn)定性[6]。基于此，需要采取有效的雨水控制措施，如根據(jù)地質(zhì)勘查結(jié)果，明確地下水位和影響范圍，采取有效的排水防水措施，綜合考慮降水、地表水、地下水的影響，對(duì)水工構(gòu)筑物進(jìn)行修復(fù)維護(hù)等，最大程度地降低道路變形量。

3.4 落實(shí)現(xiàn)場施工管理

現(xiàn)場施工管理是提高施工質(zhì)量的必要手段，結(jié)合公路橋梁工程的特點(diǎn)，在沉降段路基路面施工中，應(yīng)該將人員、機(jī)械、材料三個(gè)要素作為管理重點(diǎn)。例如，安排專人進(jìn)行現(xiàn)場指揮，落實(shí)安全技術(shù)交底；開展人員培訓(xùn)教育活動(dòng)；對(duì)機(jī)械性能、材料質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格驗(yàn)收、科學(xué)存儲(chǔ)等。

4 工程案例分析

4.1 工程概況

某公路工程其中一標(biāo)段起止樁號(hào)為K25+040—K47+150，線路全長22.11km。道路紅線寬度為48m，整體呈東西走向，采用雙向四車道，設(shè)計(jì)行車速度60km/h。其中，包括多個(gè)橋梁、涵洞等構(gòu)造，現(xiàn)場勘察發(fā)現(xiàn)地形變化大，存在軟土路基，為避免橋梁發(fā)生沉降，遂編制專項(xiàng)施工方案。

4.2 沉降段路基路面施工方案

結(jié)合該工程實(shí)際情況，采用設(shè)置搭板結(jié)構(gòu)+橋臺(tái)軟基處理+優(yōu)化路基填筑技術(shù)方案，施工方法如下。

4.2.1 設(shè)置搭板結(jié)構(gòu)

設(shè)置搭板結(jié)構(gòu)，將沉降區(qū)域的路面從厚度上的突變轉(zhuǎn)變?yōu)閯偠壬系臐u變，避免運(yùn)行中受作用力影響發(fā)生持續(xù)沉降。根據(jù)該工程橋梁結(jié)構(gòu)的參數(shù)，計(jì)算得出搭板的傾斜度為8°；調(diào)整搭板頂層標(biāo)高，與正常路段的標(biāo)高保持一致。施工時(shí)，預(yù)留反向斜坡，利用道路的方向斜坡進(jìn)行標(biāo)高設(shè)計(jì)，避免搭板間距過小，上部受到壓力而損壞。此外，準(zhǔn)確計(jì)算路基頂部與搭板之間的距離，對(duì)間距＜10cm 的部位，鋪設(shè)瀝青混凝土找平，以提高搭板臺(tái)背的整體強(qiáng)度。

4.2.2 橋臺(tái)軟基處理

沉降段存在軟土路基，必須采用加固處理技術(shù)，以滿足路基的強(qiáng)度要求，降低工后沉降量。該工程中，經(jīng)方案對(duì)比最終采用噴漿攪拌法，基本工藝流程如下：測量定位軟土路基水平面—噴漿攪拌下沉—攪拌過程中緩慢提升—再次下沉—重復(fù)攪拌下沉和提升的步驟—直至路基強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求。軟基處理完成后，重點(diǎn)控制路面結(jié)構(gòu)的厚度和平整度，由測量人員進(jìn)行實(shí)時(shí)測量，每間隔5m 設(shè)置一個(gè)監(jiān)測墩，嚴(yán)格控制高程值。在路面表層攤鋪?zhàn)鳂I(yè)環(huán)節(jié)，使用鋁合金導(dǎo)杠對(duì)基準(zhǔn)面進(jìn)行衡量，嚴(yán)格控制路面的平整度。

4.2.3 優(yōu)化臺(tái)背回填

軟基處理完成后，對(duì)臺(tái)背回填方案進(jìn)行優(yōu)化，有效控制變形和沉降，提高路基的抗壓能力和承載力。該工程采用臺(tái)階開挖法，使用礫石、8%的石灰土作為回填材料。回填作業(yè)使用推土機(jī)、重型碾壓機(jī)、小型夯機(jī)等機(jī)械設(shè)備，最終達(dá)到壓實(shí)度要求，同時(shí)使路面保持良好的整潔度。

4.3 施工效果評(píng)價(jià)

為了驗(yàn)證沉降段路基路面的施工效果，在該工程的道路、橋梁部位分別選擇3 個(gè)試驗(yàn)段，常規(guī)工藝是單純進(jìn)行軟基處理，優(yōu)化工藝是設(shè)置搭板結(jié)構(gòu)+橋臺(tái)軟基處理+優(yōu)化路基填筑。施工完成后，對(duì)比沉降實(shí)測值見表3，根據(jù)實(shí)測結(jié)果可知，采用優(yōu)化工藝能顯著降低沉降量，滿足路基路面變形控制要求，避免發(fā)生沉降問題。

表3 橋涵結(jié)構(gòu)臺(tái)后回填級(jí)配碎石的處理范圍

5 結(jié)語

綜上所述，公路橋梁沉降是一種常見的病害，主要影響因素為設(shè)計(jì)、施工、環(huán)境等。以搭板施工技術(shù)、灌漿施工技術(shù)、路基處理技術(shù)、臺(tái)后回填技術(shù)為例，詳細(xì)介紹了沉降段路基路面的施工技術(shù)方法，并總結(jié)質(zhì)量控制措施，希望上述案例可為同類工程項(xiàng)目提供參考，更好地實(shí)現(xiàn)預(yù)期管控目標(biāo)。