某橋梁橋頭軟基路基路面的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工

陳懷平

廈門市祥信龍建筑工程有限公司（361000）

某橋梁橋頭軟基路基路面的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工

陳懷平

廈門市祥信龍建筑工程有限公司（361000）

結(jié)合工程建設(shè)實(shí)例中軟基路段沉降問題進(jìn)行分析探討,提出了解決路橋過渡段的沉降問題，從橋頭地基處治設(shè)計(jì)、橋臺(tái)臺(tái)背排水處理和路面橋頭搭板處理等方面探討了一些結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和施工方法，以有效防治橋頭跳車，希望與同行商榷。

路橋過渡段；結(jié)構(gòu)；設(shè)計(jì)；施工

對于高等級(jí)道路，橋頭引道不均勻沉降量大于2 cm就能感覺到跳車，5 cm以上就會(huì)感覺到嚴(yán)重跳車，此時(shí)橋頭跳車不僅影響行車的安全、速度、舒適及人們對高等級(jí)道路的總體評(píng)價(jià)，影響道路使用性能和運(yùn)輸效益的發(fā)揮，同時(shí)也影響車輛的使用壽命，嚴(yán)重的可能導(dǎo)致交通事故的發(fā)生。因此，橋頭跳車已成為高等級(jí)道路營運(yùn)中急需解決的問題。

1 工程概況

本工程橋梁全長754.0m,兩端接線長506.0m。所經(jīng)過路段主要為海灣灘涂，在其道路影響范圍內(nèi)的路基土主要自上而下由填筑土、淤泥、淤泥混砂、黏土、中粗砂、亞黏土等構(gòu)成，該路段上部路基淤泥土層厚度較大，工程性能較差，淤泥、淤泥混砂在地震作用下有產(chǎn)生震陷的可能,不能作為路基土使用，須進(jìn)行軟基處理。

2 橋頭地基處治設(shè)計(jì)

本次研究調(diào)查了橋頭兩端路段，用激光平整度測試儀進(jìn)行現(xiàn)場測試,調(diào)查平整度σ值。在橋頭，由于軟土地基沉降引起的橋頭跳車現(xiàn)象依然存在，分析原因主要有兩方面，一方面是施工圖的設(shè)計(jì)方面,對地基的探測和物理力學(xué)性質(zhì)研究不全面，造成橋頭路基處治遺漏或采取的處治方法不當(dāng)。另一方面是采用的軟土地基處治理論、計(jì)算方法和軟土地基的實(shí)際情況有差距，使軟土處治不能達(dá)到預(yù)期效果，不能滿足《道路軟土地基路堤設(shè)計(jì)和施工技術(shù)規(guī)范》的技術(shù)要求。因此，深入現(xiàn)場和歷史資料調(diào)查取證，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，做到技術(shù)措施有效可靠。

2.1 橋端軟土路基處治設(shè)計(jì)方案

因該工程工期要求及地基土層情況橋端軟基設(shè)計(jì)中考慮了以下兩種路基處理方案：

1）對于南端引道橋臺(tái)軟土層厚大于3.0m且軟土底下一層為亞黏土，該橋頭路段采用粉噴樁加固路基的處理方式。粉噴樁樁徑為0.50m,凈距1.50m，按正三角型布置，水泥摻入量為土重的15%，樁長為打穿軟土層至其下持力層0.50m為止。2）對于北端橋臺(tái)附近的軟土層厚大于5.0m且最底層軟土底層為滲透系數(shù)高的中粗砂，北橋端引道路段采用砂石擠密樁預(yù)壓固結(jié)排水路基的方式。擠密樁采用直徑為377mm的振動(dòng)沉管成孔，凈距1.25m，按正三角型布置，砂石比例為3：7，樁長為打穿軟土層至其下持力層0.50m為止。

2.2 軟基路段優(yōu)化措施

國內(nèi)高速公路軟土地基處治大多數(shù)采用排水固結(jié)法，但仍然存在軟基路堤不均勻沉陷、橋頭跳車現(xiàn)象,除軟基路堤設(shè)計(jì)與施工細(xì)節(jié)欠妥之外，一個(gè)主要原因是未能保證充分的軟基排水固結(jié)時(shí)間,往往在沉降尚未穩(wěn)定的情況下就進(jìn)行路面施工。因此，為了保證軟基排水固結(jié)的施工質(zhì)量,消除軟基路堤不均勻沉陷的現(xiàn)象,必須采取下述措施：1）盡可能地提前軟土地基路段的施工時(shí)間，尤其是橋臺(tái)地段的施工時(shí)間，爭取更長的預(yù)壓時(shí)間，以減少軟基路堤工后沉降量。2）根據(jù)軟土的地質(zhì)條件、土層性質(zhì)和路堤填筑高度，一般路段采用袋裝砂井或塑料排水板處理，采用不同的施打長度和施打密度，其間距在鄰近橋頭路段附近適當(dāng)加密；在橋臺(tái)處設(shè)置攪拌樁過渡層，并在攪拌樁過渡段末端與袋裝砂井或塑料排水板加密區(qū)交接處設(shè)置土工織物砂墊層，以協(xié)調(diào)變形。

2.3 確保公路工程的地基和路基條件

從路橋過渡段的路基路面工程實(shí)施可知，路橋過渡段的變形控制必須解決兩個(gè)問題：1）嚴(yán)格控制過渡段內(nèi)路基的工后沉降量；2）將路橋交界處的錯(cuò)落式沉降變成連續(xù)的斜坡式沉降，因此，其變形控制主要是控制路基工后沉降和路橋間差異沉降。在橋頭引道路堤填筑過程中，采用土工合成材料加筋路堤并不能提高地基承載力，也不能有效地阻止地基的沉降。只有當(dāng)?shù)鼗哂凶銐虻某休d力，在路堤填土自重荷載與車輛荷載的聯(lián)合作用下不致破壞而產(chǎn)生較大的沉降時(shí)，土工合成材料的加筋才會(huì)產(chǎn)生明顯的效果。根據(jù)交通部《公路軟土地基路堤設(shè)計(jì)與施工技術(shù)規(guī)范》（JTJ 017-96）規(guī)定,路橋連接處最大容許工后沉降為10 cm。只有要求根據(jù)沉降曲線換算的工后沉降量小于容許工后沉降值，并且要求連續(xù)2～3個(gè)月觀測的沉降量每月不超過6mm，才能進(jìn)行路面施工。

2.4 加強(qiáng)路堤填料的選擇實(shí)施

不同土壤在相同壓實(shí)機(jī)具下達(dá)到同等壓實(shí)度時(shí)的壓實(shí)變數(shù)和松鋪厚度的關(guān)系，從試驗(yàn)結(jié)果比較各種土壤的技術(shù)指標(biāo),選出最適宜的土壤作為填料。由于基層質(zhì)量不好而引起的干縮比較小，但對于礦質(zhì)集料粒徑過小,細(xì)集料較多的則容易產(chǎn)生裂縫。在橋臺(tái)后5～10m范圍內(nèi)應(yīng)填筑工程性質(zhì)良好的填料。填料應(yīng)強(qiáng)度高、易壓實(shí)、透水性好，如砂礫土、碎石土、中粗砂以及強(qiáng)度較高的工業(yè)廢渣等。如采用非滲水性土，應(yīng)在土中加入石灰、水泥等穩(wěn)定材料進(jìn)行處理。近年來，有采用泡沫混凝土及泡沫苯乙烯等工程塑料作為橋頭填料，可以大幅度減少地基沉降，將是有潛力的橋臺(tái)填筑材料。從經(jīng)濟(jì)角度考慮應(yīng)就地取材，選擇當(dāng)?shù)馗扇葜剌^大的砂礫土或其他透水件較好的材料。

3 橋臺(tái)臺(tái)背排水處治設(shè)計(jì)

本次場地豎向設(shè)計(jì)在參考規(guī)劃標(biāo)高的基礎(chǔ)上，根據(jù)現(xiàn)有地形條件、已設(shè)計(jì)相交道路控制點(diǎn)標(biāo)高及排水規(guī)劃，結(jié)合《城市道路設(shè)計(jì)規(guī)范》和城市道路排水最小縱坡要求來確定道路各主要控制點(diǎn)標(biāo)高。

從以往經(jīng)驗(yàn)來看，橋臺(tái)臺(tái)背路基下沉很多是由于排水不暢造成，因此在這里著重臺(tái)背排水設(shè)計(jì)方面的處理。道路橋頭路堤的施工可知，臺(tái)背路堤填土常采用砂類、滲水性土作為填料，不考慮防水和排水設(shè)施，通常對橋臺(tái)處于長期浸水路段，采用漿砌片石護(hù)坡，而其他橋臺(tái)路段，只在錐坡范圍設(shè)置漿砌片石護(hù)坡,臺(tái)背設(shè)置防格網(wǎng)草護(hù)坡或草皮護(hù)坡，但是從道路改建、水毀和收尾工程偵查過程發(fā)現(xiàn),許多橋頭路堤沉降較嚴(yán)重的地方，常伴隨錐坡和護(hù)坡水毀，分析其原因，雨水對路堤的沖刷和侵蝕，方格網(wǎng)草防護(hù)等路堤邊坡防護(hù)措施未能起到保護(hù)路基免受雨水侵害的作用，所以橋頭路堤邊坡防護(hù)措施及臺(tái)背防水和排水設(shè)施的不適當(dāng)，促使臺(tái)背填土流失，路基強(qiáng)度降低，在行駛車輛長期作用下，過渡段填土塑性變形，誘發(fā)橋頭路堤不均勻沉降，出現(xiàn)橋頭跳車現(xiàn)象。在橋路過渡段如果路面排水處理不當(dāng)，會(huì)造成水沿臺(tái)背下滲，影響路基路面穩(wěn)定性，因此，應(yīng)根據(jù)臺(tái)背填料類型、降雨資料及滲水量等選擇適宜的排水力式，以疏干臺(tái)后下滲的水分。

該項(xiàng)目采用一種較成功的做法是基底作必要的處理后，填筑橫坡為3%～4%的夯實(shí)黏土土拱，在土拱上挖一條成雙向坡的地溝，地溝尺寸一般寬為40～60 cm，深為30～50 cm。然后在臺(tái)背后全寬范圍內(nèi)滿鋪一層隔水材料(可用油氈或下墊尼龍薄膜上蓋油氈)。在地溝內(nèi)四周鋪設(shè)有小孔的硬塑料管，塑管直徑一般不小于10 cm,其上小孔孔徑為5mm,布成梅花形，間距控制在100m以內(nèi)。塑料泄水管的出口應(yīng)伸出路基外或橋頭錐坡外。然后在硬塑料管四周填筑透水性好、粒徑較大的砂石材料，再分層填筑臺(tái)后透水性材料，直到路基頂面。橫向盲溝的設(shè)置與上相仿，即取消泄水管，以滲透系數(shù)較大的透水性材料如大粒徑碎石填筑地溝。用土工布包裹盲溝出口處，并對其作必要的處理。地下水位豐富時(shí)可在臺(tái)后填方中設(shè)透水層。透水層的厚度以1～2m為宜，并要高于原地面不少于0.5m，使地基沉陷后，原地面和地下水位不高于透水層。透水層以上的承載層一般用普遍土或石灰土填筑，高度至路槽底約10 cm左右時(shí)用整體性和水穩(wěn)性好的材料加以封閉，并在靠橋臺(tái)邊做50 cm×50 cm斷面的泄水盲溝(周邊做厚10 cm的反濾層)，以便將橋面滲水引入橋涵進(jìn)出口排泄。橋臺(tái)背面應(yīng)設(shè)置防水涂層以避免滲水對結(jié)構(gòu)物的侵蝕。

4 橋頭搭板設(shè)計(jì)

該路段橋頭過渡段多采用搭板結(jié)構(gòu)，而設(shè)置搭板后的橋頭跳車現(xiàn)象依然存在，分析其原因有兩方面：①根據(jù)橋梁的長度，橋頭設(shè)置搭板長度分為大中橋搭板長度81m,小橋及涵洞搭板長度5m,而在施工中橋頭路堤處于高填方，路橋間相對沉降量大，而搭板長度不足以起到順接作用，車輛行駛時(shí)往往出現(xiàn)橋頭跳車現(xiàn)象；②搭板強(qiáng)度不夠，產(chǎn)生斷板引起橋頭線形突變，出現(xiàn)橋頭跳車。

根據(jù)橋頭路堤與橋臺(tái)相對沉降量預(yù)計(jì)值，車輛行駛要求的順適程度,合理地確定搭板長度。國內(nèi)資料表明，搭板長度一般為6～8m，到目前為止，搭板的設(shè)計(jì)未有統(tǒng)一模式，一般按照下述原則確定其長度：1）路面設(shè)計(jì)使用年限內(nèi)，由于道路下沉引起路面縱坡變化,要求搭板隨路堤沉降后傾角在1/200～1/300范圍內(nèi)變化;2）搭板的長度能跨越橋臺(tái)臺(tái)背難以壓實(shí)的土體，或跨越按計(jì)劃在臺(tái)背預(yù)留的土方缺口長度；3）根據(jù)搭板的受力狀態(tài)，用彈性地基或簡支梁計(jì)算搭板長度。按上述計(jì)算的搭板長度為20～30m。因此，可參考此計(jì)算方法，結(jié)合工程具體情況，合理確定搭板長度。搭板強(qiáng)度的設(shè)計(jì)，應(yīng)根據(jù)搭板與臺(tái)背填土可能脫空的最不利狀態(tài)處理，同時(shí)考慮搭板節(jié)段的劃分以及枕梁位置對搭板強(qiáng)度的設(shè)計(jì)影響。采用長搭板可緩和橋頭錯(cuò)臺(tái)，但不能消除沉降和樁體的負(fù)摩擦力。為了盡量減少錯(cuò)臺(tái)，上述一些方法可以并用,也可通過修整鋪裝來調(diào)整錯(cuò)臺(tái)。

5 結(jié)論與感想

結(jié)合該項(xiàng)目的工程情況，對路橋過渡段產(chǎn)生不均勻沉降問題進(jìn)行探討，通過系統(tǒng)的科學(xué)管理和嚴(yán)格遵守《道路軟土地基路堤設(shè)計(jì)和施工技術(shù)規(guī)范》，目前順利地完成了橋頭軟土地基施工，經(jīng)測量,橋頭的沉降量均在規(guī)范允許的范圍內(nèi)，達(dá)到了預(yù)期目的。筆者認(rèn)為設(shè)計(jì)人員應(yīng)對每一個(gè)工程都要進(jìn)行具體細(xì)致的分析，分析路橋過渡段產(chǎn)生不均勻沉降的原因，減少路橋間的不平順，防止或避免橋頭跳車現(xiàn)象，增加車輛運(yùn)行的舒暢性，提高社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。

[1]CJJ 37-90，城市道路設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[2]CJJ 77-98，城市橋梁設(shè)計(jì)荷載標(biāo)準(zhǔn)[S].

[3]廖翔鵬．淺析高等級(jí)公路橋頭跳車原因及施工措施[J]．科技咨詢,2006（27）.