路橋過渡段路基路面設計要點及控制沉降對策探討

趙弘正 鄧楊

摘要 近些年來，經濟高速發展，高速公路里程不斷增加，但因工程施工環節路橋過渡段路基路面處置不當，引發路基路面沉降，導致橋頭跳車的問題較為頻繁。基于此，文章分析了路橋過渡段路基路面沉降誘因及其表現，明確了路橋過渡段路基路面設計要點，并基于工程沉降問題提出處置措施，為提高道路行車安全性奠定基礎。

關鍵詞 路橋工程項目；過渡段；路基路面設計；沉降控制

中圖分類號 U416.02文獻標識碼 A文章編號 2096-8949（2023）10-0150-03

0 引言

橋頭與路基沉降差異影響行車舒適度的同時，還會降低道路通行能力與服役壽命，并引發交通事故，威脅行車安全，故需對橋頭路段軟土地基妥善處置，降低路基沉降以防止橋頭跳車，還需于項目設計、施工中重點防范，以提升路段質量。

1 路橋過渡段路基路面沉降表現及成因

1.1 過渡段路基路面沉降表現

路橋過渡路面沉降為公路橋梁工程項目建設中的質量通病，沉降類型如下：

（1）地基沉降：路橋過渡段在自重和外部荷載作用下，地基結構受損，引發塌陷或不均勻沉降。

（2）路面沉降：施工工藝不規范或材料質量不達標，導致路橋過渡段結構穩定性差，外力作用下路面結構荷載出現水平差異，引發路面裂痕、變形或沉降。路橋過渡路面凹陷導致路面受損，車輛正常行駛中顛簸，產生較大沖擊與振動力，這與路橋過渡路基局部不均勻沉降直接相關[1]。

1.2 過渡段路基路面沉降成因

引發路橋過渡段路基路面沉降的誘因眾多，最常見因素為結構設計不合理，表現如下：

（1）路橋路基過渡段多設置擋板結構以防止路基路面不均勻沉降，改善結構穩定性，防止橋頭跳車影響行車安全。搭板設計于路基表層，荷載水平超過搭板承載力則導致其難以發揮預期水平。與此同時，道路排水設施不佳，導致搭板周邊積水則會導致路基回填后塌陷、變形，從而引發路基沉降。

（2）橋梁過渡段設計需做好前期現場勘測，數據獲取不準確或勘測不到位，未對過渡段地質信息、環境信息和地形特點綜合分析，將會導致路基路面結構方案設計不合理，導致路橋過渡段路基結構實際應用中的承載力不足，引發沉降風險，影響通車安全[2]。

2 路橋過渡段路基路面設計要點

2.1 加強軟基綜合治理方案設計

設計目的：軟土路基對道路承載力、通車舒適度、行車安全產生了巨大威脅。軟基結構松散、承載力不足，無法滿足路基路面的基本質量要求，其含水量較高會影響路基填料性能，繼而引發不均勻沉降等質量病害。基于此，對該項目工程軟基處置方案進行分析，通過提高路基填料密實度增強其結構穩定性與承載力，防止地基承載力不足引發的沉降問題，確保行車安全[3]。

設計原則：針對特殊路段路基軟基處置，需堅持經濟性和針對性的基本原則。經濟性原則，即在項目設計中通過細節把控和關鍵點調整，合理控制施工成本，比如軟基處置可以采用強夯法替換換填法，降低生產成本以控制施工支出。針對性原則，則要求施工人員對軟基情況進行合理分析，針對具體狀況采取有效的處置措施，提高相關方案的可行性，如濕陷性黃土可采用強夯法加固，12 m以上的軟基路段則可應用高壓旋噴樁方案。

設計要點：

（1）軟基類型：根據某公路勘察報告顯示，該項目路基軟基可分為濕陷性黃土、淤泥質軟土、亞黏土和淤泥構成的軟土層三種。①濕陷性黃土軟基，深度為4～7 m，自重或附著力作用下，浸水后路基受損形成軟基。②淤泥質軟土，深度可達6 m，主要分布于低地勢路基路段，地表水匯集作用下增加土層含水量從而形成淤泥質地基。③淤泥亞黏土由淤泥土與黏性土之間相互作用形成軟基，最大深度可達19 m，該類型軟基具備范圍大和深度深的特點。

（2）處置方案。針對上述三種不同軟基類型，處置方案有所差異。濕陷性黃土多采用強夯法提升軟基土體承載力水平；淤泥質軟基多應用換填法或拋石擠淤法改善其結構穩定性，淺深度、小范圍軟基多應用拋石擠淤法；淤泥亞黏土軟基多應用加筋處理法、高壓旋噴樁法、碎石樁法等處置，12 m以上多應用高壓旋噴樁法處置，6～12 m多應用碎石樁處置，淺層多應用加筋法處置[4]。

2.2 橋頭搭板設計

目前，我國高速公路項目施工中為降低橋頭跳車風險，多應用橋頭搭板加以預防。為防止搭板端部不均勻沉降引發公路縱坡變化，需結合項目實際情況確定最佳搭板長度。

（1）臺背回填部位為欠壓區，密實度相對不足，其空間狹小難以應用大型機械設備進行壓實。壓實質量可以達到項目設計要求的區域為壓實區，詳情如圖1所示。

（2）為防止公路縱坡變化，在壓實區內搭設搭板。搭板端部位于壓實區和欠壓區結合部位的臨界區，基于此獲得搭板的長度計算公式如下：

式中，l、H——搭板長度和臺背高度；b、i——回填區基地長度與臨界區邊坡坡度，一般情況下i為常數值。

2.3 預設反向坡度

現場勘測結果顯示高速公路項目工程施工區地質條件具備代表性，且具備該地質背景的施工經驗時，可結合實測狀況及施工經驗以橋梁施工設置預拱度的方案進行反向坡度的設計，有效縮短施工工期并確保工程質量[5]。

（1）以項目區域路基路面縱斷面結構為基礎，可分為屋頂形縱斷面和坡面形縱斷面兩種，詳見圖2～3所示。

對圖2～3分析可知，預拋高區長度l（l'）的計算公式如下：

式中，l、l'——屋頂形縱斷面和坡面形縱斷面長度；Δhmax、Δi——屋頂形縱斷面和坡面形縱斷面的最大預拋高量和縱坡增量。

（2）屋頂形預拋高頂點需結合設計需求進行曲線布設，去切線長度t值為5 m，外距E值2 cm左右。橋頭預拋高參數建議值情況如表1所示。

（3）引發公路橋頭跳車的因素眾多，要結合工程項目特點和實際情況合理分析其誘因，以經濟性原則為基礎，妥善運用各種技術方案加以防治，徹底消除橋頭跳車安全隱患，確保通車安全。

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

為提高道路行車安全性，防止橋頭跳車，需將過渡路段路基路面沉降指標控制在5～10 cm范圍內。為更好地解決該問題，提高道路通車舒適性，要不斷創新沉降處置方法，通過技術創新有效降低過渡路段路基路面沉降值。在實際項目施工中可應用換填技術、土木格柵加固、水泥攪拌樁技術等方案提高路基路面結構強度，有效降低路橋過渡段路基路面沉降水平。換填技術中路橋過渡段路基路面結構填料多選用聚苯乙烯、泡沫混凝土等輕質材料，有效調整路橋沉降路段線性坡度值，也可以通過土木格柵加固或水泥攪拌樁技術應用提高其結構穩定性，減少路面沉降[6]。

3.2 完善搭板鋪設方案

路橋過渡段路基路面沉降處置中，可通過完善過渡段搭板鋪設方案的方式提高路橋結構穩定性，有效降低路基路面不均勻沉降。搭板結構是預防和處置路基路面沉降的有效措施，可降低行車荷載對路基路面結構的影響，一般項目實踐中多應用雙層結構。搭板鋪設長度的計算公式如下所示：

式中，l0i——搭板長度；α、li——搭板鋪設的長度系數與第i層搭板長度。

施工設計人員在獲得搭板長度設計系數后，計算出搭板鋪設與土層沉降之間的關系，從而根據項目的要求與控制指標確定每層搭板的鋪設長度及鋪設間距值。通過仿真模擬獲取路橋施工環節過渡段搭板鋪設數據，結果顯示搭板布設不當，無法發揮防止路面沉降的作用，以項目實際情況為基礎確定搭板鋪設長度需大于4 m，各層搭板距離需結合搭板長度合理確定[7]。

3.3 增強路基填料密實度

路基壓實是降低路橋過渡段路基路面沉降的有效措施，需于路橋工程項目建設中通過增加填料壓實度的方案提高路基結構穩定性，使路堤和橋臺填料厚度符合項目要求。路橋沉降段填料應以復合材料為主，通過增加過渡段地基承載力降低不均勻沉降概率。壓實施工需選用合適的碾壓設備對填料分層碾壓、壓實，確保路基填料壓實效果以增強路橋過渡段路基結構穩定性及提高其承載力水平。施工人員在碾壓過程中應對路橋過渡段路基填料厚度、碾壓次數、碾壓時間等參數合理控制，并于碾壓結束后及時進行密實度檢驗，確保項目質量合規[8]。

3.4 重視臺背排水

路橋過渡段排水不到位將引發路基路面沉降，需加強橋臺背排水設計的合理性，有效控制路基路面沉降水平。應結合項目實際情況，充分考慮過渡段降雨、滲水、地形等特點，合理設置符合過渡段臺背特點的排水方案，避免過渡段路基、橋臺連接部位出現滲水現象，提高路基路面結構穩定性，降低不均勻沉降概率[9]。橋臺臺背填筑時，需結合地基結構特點設置盲溝和排水溝，排水溝管道應從土拱區域伸出橋頭路基，并結合路橋過渡段結構合理設計。實踐中多應用透水性能優越的大粒徑施工材料對填筑塑料管周圍填充，并于過渡段橋臺區域設置盲溝將降雨積水排除，防止排水、滲水等因素對路基路面結構穩定性產生影響，通過多層防范措施降低路橋過渡段的沉降風險[10]。

4 結論

綜上所述，路橋過渡段項目施工中，需有效防范路基路面沉降風險，對施工區域軟土路基通過方案優化、搭板設計、結構調整等方案，以提高路橋工程項目施工質量，增強路基路面結構承載力，降低沉降病害風險，確保通車安全。施工技術人員應以過渡段路基路面特點為基礎，通過搭板鋪設、路基壓實等方案提高路基路面結構穩定性與承載力，提高路橋過渡段服役壽命，為路橋工程項目建設質量提升提供技術參考。

參考文獻

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