有關(guān)公路橋梁沉降段路基路面的施工技術(shù)研究

何楊閩，傅程輝

0 前言

隨著國(guó)內(nèi)公路工程的迅速發(fā)展，人們對(duì)高等級(jí)公路的安全性和舒適性的要求越來(lái)越高。對(duì)公路工程的調(diào)查分析表明，由于橋臺(tái)與路基的剛度差異性，以及路基沉降等原因，極易在橋梁引道處等軟土地基路段產(chǎn)生沉降差，導(dǎo)致路面不平順，從而容易引起橋頭跳車(chē)現(xiàn)象的發(fā)生，致使車(chē)輛行駛的舒適性與安全性沒(méi)有保障。因此，本文的主要研究目的是：怎樣在路橋之間設(shè)置適當(dāng)長(zhǎng)度的沉降段，減少路橋間不均勻沉降，避免橋頭跳車(chē)現(xiàn)象的發(fā)生，保證汽車(chē)行駛的安全性與舒適性。

1 路橋沉降段軟基路基產(chǎn)生不均勻沉降的原因

1.1 橋頭引道地基處治達(dá)不到要求

通過(guò)對(duì)公路產(chǎn)生橋頭跳車(chē)現(xiàn)象產(chǎn)生的原因分析表明，在軟基路段一般產(chǎn)生橋頭跳車(chē)發(fā)生的原因是地基沉降。而產(chǎn)生地基沉降的主要原因是在設(shè)計(jì)施工圖時(shí)，布置的地質(zhì)鉆孔過(guò)少，鉆探深度達(dá)不到要求，從而未能發(fā)現(xiàn)軟土地基，或者未能勘探明確軟基存在的范圍和深度，以及其物理力學(xué)性質(zhì)等，從而導(dǎo)致在處理橋頭路堤軟土地基時(shí)，沒(méi)有采用合適的措施或者方法。另一方面，當(dāng)采用的軟基處治理論或者計(jì)算方法和選用的計(jì)算參數(shù)與軟基實(shí)際情況不符合時(shí)，致使軟基處治設(shè)計(jì)滿(mǎn)足不了實(shí)際的需求，也能致使橋頭軟土路基產(chǎn)生不均勻沉降。再者，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期雨水的侵蝕，會(huì)造成路堤填土流失,以及其強(qiáng)度的降低，這也是一個(gè)產(chǎn)生不均勻沉降的原因。

1.2 橋臺(tái)臺(tái)背路堤壓實(shí)度不滿(mǎn)足要求

按照標(biāo)準(zhǔn)要求，在公路建設(shè)中，幾乎所有橋梁、通道和明涵等都需要對(duì)其進(jìn)行臺(tái)背填土處治。由于臺(tái)背填土壓實(shí)度受諸多工程管理因素的影響，比如施工的用料、順序、機(jī)械、經(jīng)驗(yàn)和施工作業(yè)面等，在工程實(shí)踐中普遍存在臺(tái)背填土壓實(shí)度達(dá)不到設(shè)計(jì)要求的現(xiàn)象，這也是造成路橋沉降段產(chǎn)生不均勻沉降的一個(gè)主要原因。此外，還有一個(gè)原因是路基路面在長(zhǎng)期的公里荷載，以及自然原因的作用下，形成土基的塑性變形，致使路橋之間出現(xiàn)差異沉降，影響路面的平整性。

1.3 橋頭引道沉降段結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理

在常見(jiàn)的橋頭引道路基工程中，常用的處理路基的方法一般是粗粒料填筑法、鋼筋混凝土過(guò)渡板（即搭板）和加筋土法等。用這些方法處理的目的是降低路橋間的剛度變化，以及沉降差異，提高路基的整體強(qiáng)度，從而保證路面的平整性，避免橋頭跳車(chē)現(xiàn)象的產(chǎn)生。從實(shí)際的公路工程建設(shè)中常用的處理路橋沉降段路基的方法分析表明，搭板結(jié)構(gòu)是橋頭引道沉降段最常采用的方法。然而，采用搭板結(jié)構(gòu)時(shí)，搭板經(jīng)常斷裂，依然會(huì)出現(xiàn)橋頭跳車(chē)現(xiàn)象。

2 路橋沉降段的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.1 設(shè)計(jì)合理的路橋沉降段結(jié)構(gòu)型式

在路橋沉降段的搭板長(zhǎng)度和強(qiáng)度設(shè)計(jì)方面應(yīng)合理。截止到目前，國(guó)際國(guó)內(nèi)仍沒(méi)有一個(gè)統(tǒng)一的路橋沉降段搭板設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)此，只能根據(jù)橋頭路堤和橋臺(tái)的相對(duì)沉降量，以及人們對(duì)車(chē)輛行駛的舒適程度等實(shí)際情況來(lái)設(shè)計(jì)搭板的長(zhǎng)度。

在路橋沉降段路基施工設(shè)計(jì)中，必須采用土工格柵技術(shù)。土工格柵技術(shù)有以下好處：土工格柵與土一起承受車(chē)輛荷載和土體自身荷載，能充分發(fā)揮土體的抗剪強(qiáng)度，減小土體的側(cè)向變形，控制路基填土的側(cè)向位移，從而增強(qiáng)路基的整體穩(wěn)定性；土工格柵與路基填土的摩擦作用促使荷載可以在路基中重新分配，降低了橋臺(tái)臺(tái)背局部范圍的受力，提高路基土體的整體承載力，從而減少沉降；水平攤鋪的土工格柵具有彈性，在車(chē)輛荷載的經(jīng)常作用下，會(huì)大大減少變形的累積。

2.2 嚴(yán)格控制路橋沉降段路面的變形

對(duì)路橋沉降段的路基路面工程實(shí)踐研究分析表明，要控制路橋沉降段的變形，必須解決兩個(gè)問(wèn)題:一是嚴(yán)格控制沉降段內(nèi)路基的工后沉降量和變路橋交界處的錯(cuò)落式沉降為連續(xù)的斜坡式沉降。二是在設(shè)計(jì)時(shí)，可根據(jù)沉降曲線(xiàn)換算計(jì)算出工后沉降量，換算后的工后沉降量應(yīng)小于10 cm，且要在觀(guān)察二到三個(gè)月中，每個(gè)月沉降量不超過(guò)6 mm時(shí)才可進(jìn)行路面施工。

2.3 路橋沉降段的地基條件與路基條件

在填筑橋頭引道路堤過(guò)程中，常用的采用土工合成材料加筋路堤方法既不能提高地基承載力，也不能有效防止地基沉降。土工合成材料的加筋只有在地基具有足夠的承載力，路堤填土自重荷載與車(chē)輛荷載的聯(lián)合作用下而不會(huì)產(chǎn)生較大的沉降時(shí)才會(huì)產(chǎn)生良好的效果。因此，高等級(jí)公路路橋沉降段的地基條件應(yīng)是：保證路基的工后沉降小于10 cm，沉降差小于5 cm，沉降坡差小于0.4%，路基條件應(yīng)達(dá)到《公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTJ013-95）要求。

2.4 合理設(shè)置緩和沉降段

由于結(jié)構(gòu)型式的不同，橋臺(tái)剛度大的混凝土結(jié)構(gòu)與柔性的填土路基結(jié)構(gòu)和瀝青混凝土路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不一致。因此，在進(jìn)行軟土地基和地面上的路堤處治時(shí)，需要設(shè)置強(qiáng)度不同的沉降段。世界銀行貸款項(xiàng)目為確保路堤強(qiáng)度過(guò)渡，要求使用不同的級(jí)配填料，在剛性橋臺(tái)和柔性路堤之間設(shè)置長(zhǎng)度不小于50 m的強(qiáng)度漸變段。如果無(wú)能力設(shè)置50 m漸變段，則建議設(shè)置漸變段的長(zhǎng)度不要小于30 m。若橋頭引道無(wú)軟土地基，路橋沉降段的差異沉降控制標(biāo)準(zhǔn)為5 cm以?xún)?nèi)，沉降坡差控制在0.4%，則設(shè)置的強(qiáng)度漸變段長(zhǎng)度最短應(yīng)為13 m。

3 路橋沉降段軟基路基路面的施工

3.1 橋臺(tái)軟基的施工

橋臺(tái)軟基的施工技術(shù)主要有水泥粉噴樁復(fù)合地基法，超載預(yù)壓法，塑料排水板法，強(qiáng)夯法和爆破法等。水泥粉噴樁復(fù)合地基加固軟土效果好，施工工期短，但工程造價(jià)高；超載預(yù)壓施工方便，但施工工期長(zhǎng)，路橋過(guò)度段沉降量大。以上各種方法都有各自的特點(diǎn)，選擇施工方法時(shí)應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)毓こ虒?shí)際情況。為了盡可能消除軟基路堤不均勻沉降的發(fā)生，應(yīng)盡可能地對(duì)軟土地基路段進(jìn)行處治，特別是橋臺(tái)地段應(yīng)盡可能地進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的預(yù)壓，提高工程質(zhì)量，減少工后沉降。

3.2 路橋沉降段的施工組織

完成橋臺(tái)結(jié)構(gòu)后，應(yīng)盡快地對(duì)沉降沉降段路堤與一般填土路堤進(jìn)行施工。在對(duì)沉降段路堤與一般路堤的碾壓時(shí)，應(yīng)使用具有同等壓實(shí)度能量的壓實(shí)機(jī)械，填筑碾壓到大致相同的高度。應(yīng)同步填筑與碾壓在路堤與橋臺(tái)連接部位的路堤與錐坡。使用大型機(jī)械預(yù)壓填土困難時(shí)，應(yīng)改用小型振動(dòng)壓實(shí)機(jī)械。此外，對(duì)特殊的施工點(diǎn)，如深層軟土地基和橋頭高路堤，必須優(yōu)先安排施工，進(jìn)行靜置預(yù)壓直至符合規(guī)范為止。

3.3 路堤填料的選擇

在填筑路橋沉降段路堤之前，要合理地選擇填料?？梢韵冗x取不同的土壤做實(shí)驗(yàn)，進(jìn)行比較分析，從實(shí)驗(yàn)結(jié)果中，選擇出效果最好的土壤作為沉降段路基的填料。選擇填料時(shí)應(yīng)注意，宜選用干容重較大的砂類(lèi)土壤或滲水性能好的土壤，嚴(yán)禁選擇沼澤土、淤泥、含雜物及含水量大的土壤作為填料。

3.4 填筑臺(tái)后

橋梁引道發(fā)生的路堤沉降主要有兩種形式：地基沉降，以及路面與路基本體發(fā)生的壓縮變形。一般情況下，路面上的壓縮變形對(duì)路堤沉降的影響不大，一般不予考慮。從時(shí)間上劃分，路堤沉降有三種：瞬時(shí)沉降、固結(jié)沉降和次同結(jié)沉降。其中固結(jié)沉降和次固結(jié)沉降是引起橋頭跳車(chē)現(xiàn)象產(chǎn)生的重要原因。填筑材料的質(zhì)量與填充材料本身對(duì)路堤沉降產(chǎn)生較大影響。研究表明，輕型材料可有效地減輕地基沉降，減小壓縮變形。一旦材料被壓實(shí)后，壓縮模量得到提高，可以在一定程度上減少由反復(fù)荷載產(chǎn)生的累積變形。因此，在選取臺(tái)背材料時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格仔細(xì)，選擇滿(mǎn)足要求的高質(zhì)量的材料。填筑的范圍一般是橋臺(tái)后5～10 m。選取材料時(shí)應(yīng)按照以下原則：首先，由于路橋沉降段屬于剛?cè)岢两刀?，因此填料的剛度?yīng)介于路基材料與橋臺(tái)材料的剛度之間。其次，應(yīng)選擇易壓實(shí)的填筑材料，因?yàn)榕_(tái)后對(duì)壓實(shí)度有很高的要求，但是由于客觀(guān)條件的限制，臺(tái)后不易被壓實(shí)。最后，填料還要求有良好的透水性。

3.5 做好排水施工

在氣候濕熱多雨，年降雨量大的地區(qū)，排水工程做不好,在地表水和地下水的長(zhǎng)期侵蝕下，容易導(dǎo)致路基坍塌和翻漿，瀝青路面松散，剝落和龜裂，水泥混凝土路面斷裂等公路病害。因此，在這些地區(qū)進(jìn)行臺(tái)背路堤的施工時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格按進(jìn)行照《公路排水設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTJ018-970）的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)施工，應(yīng)重視填土的排水，避免水對(duì)填土的浸泡和沖刷。其具體的方法是：設(shè)置充足的橫向排水管和盲溝。若施工點(diǎn)的水位較高，不便直接填筑臺(tái)背路堤時(shí)，可采用碎石設(shè)計(jì)成盲溝。這樣可使施工填土不至于浸泡，而且滿(mǎn)足填筑壓實(shí)度的要求，能取得良好的施工效果。

3.6 嚴(yán)格進(jìn)行軟基路堤沉降監(jiān)測(cè)

通過(guò)沉降監(jiān)測(cè)，能及時(shí)發(fā)現(xiàn)軟基路堤的沉降率，提高軟基路堤的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。軟基路堤施工時(shí)，必須嚴(yán)格按照路堤中心沉降速率和側(cè)向位移速率小于設(shè)計(jì)要求的原則，選擇合適的填土速度，進(jìn)行分級(jí)填筑路堤，避免填土前慢后快的現(xiàn)象發(fā)生。通過(guò)沉降監(jiān)測(cè)，準(zhǔn)確確定路面的施工時(shí)間。在軟基路堤填筑高度達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高的前提下，在路面重量預(yù)壓過(guò)程中，必須加強(qiáng)軟基路堤沉降監(jiān)測(cè)，并且采用雙標(biāo)準(zhǔn)，確定路面施工時(shí)間。在連續(xù)二到三個(gè)月觀(guān)測(cè)的沉降量每月不超過(guò)6 mm。保證根據(jù)沉降曲線(xiàn)換算的工后沉降量小于設(shè)計(jì)容許值。只有滿(mǎn)足上述兩個(gè)條件，才能保證公路路面的性能，避免橋頭跳車(chē)現(xiàn)象，有利于車(chē)輛行駛。

4 結(jié)語(yǔ)

路橋工程的實(shí)踐表明，在橋頭引道處和剛性橋臺(tái)和柔性路堤之間的強(qiáng)度漸變段易產(chǎn)生不均勻沉降，導(dǎo)致橋頭跳車(chē)現(xiàn)象的發(fā)生。這是當(dāng)前公路工程建設(shè)中的一個(gè)突出又急需解決的問(wèn)題。但是，依據(jù)實(shí)際的工程地質(zhì)條件，恰當(dāng)?shù)卦O(shè)計(jì)工程結(jié)構(gòu)，處理好路橋沉降段地基，在沉降段結(jié)構(gòu)施工時(shí)，制定出合理的現(xiàn)場(chǎng)管理制度，加強(qiáng)各個(gè)環(huán)節(jié)的控制，保證每道工序的工程質(zhì)量，能極大地減少或防止路橋沉降段的不均勻沉降，避免公路橋頭跳車(chē)現(xiàn)象，提高公路使用使用壽命及汽車(chē)行駛的安全性，促進(jìn)交通運(yùn)輸業(yè)的發(fā)展，為經(jīng)濟(jì)發(fā)展做出貢獻(xiàn)。

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