高速公路橋梁軟基路堤設(shè)計(jì)及其施工應(yīng)用

寇 林

（深州市華通公路工程有限公司，河北 深州053800）

1 路橋過渡段軟土路基不均勻沉降的原因

1.1 橋臺(tái)臺(tái)背路堤壓實(shí)度未符合要求

在我國公路工程中，無論是橋梁施工、通道施工還是明涵施工，幾乎全部要進(jìn)行臺(tái)背填土的相關(guān)處治。一般而言，臺(tái)背填土是否具有可靠的壓實(shí)度，主要取決于施工用料、施工順序、施工機(jī)械、施工經(jīng)驗(yàn)、施工作業(yè)面等[1]。受上述因素的影響，臺(tái)背壓實(shí)度無法達(dá)到設(shè)計(jì)和使用要求的情況經(jīng)常出現(xiàn)。除此之外，在公路正式服役期間，受車輛載荷以及自然因素的雙重影響，將會(huì)使土基塑性變形發(fā)生由淺到深的積累，最終造成路橋二者間發(fā)生明顯的差異沉降，這對(duì)于路面平整度十分不利。

1.2 橋頭引道軟土地基沒有得到較好處治

在軟基路段中，地基沉降導(dǎo)致的橋頭跳車問題長期以來一直困擾著人們，其主要原因是沒能做好施工圖紙?jiān)O(shè)計(jì)，在此過程中，地質(zhì)鉆探布孔數(shù)量及深度不符標(biāo)準(zhǔn)，沒能發(fā)現(xiàn)軟基，或者沒能準(zhǔn)確探明軟基的相關(guān)數(shù)據(jù)（范圍、深度以及物理力學(xué)性質(zhì)等）。對(duì)軟基進(jìn)行相關(guān)計(jì)算過程中，所采用的方法以及參數(shù)不能滿足實(shí)際需要，造成軟基處治設(shè)計(jì)無法滿足既定的目標(biāo)。另外，在雨水的長期侵蝕下，路堤將會(huì)發(fā)生填土流失以及強(qiáng)度降低的問題，進(jìn)而導(dǎo)致沉降。

1.3 橋頭引道過渡段結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理

（1）在橋頭搭板的設(shè)計(jì)中，行業(yè)內(nèi)還沒有就計(jì)算方法達(dá)成共識(shí)，另外，《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》（JTG D60—2004）也沒有針對(duì)這一問題給出具體規(guī)定。

（2）橋頭引道路堤有相當(dāng)一部分處于高填方路段，橋涵結(jié)構(gòu)、橋頭路堤之間存在相對(duì)沉降量偏大的問題，將會(huì)導(dǎo)致搭板長度不足，使其無法起到順接作用，最終導(dǎo)致橋頭跳車的發(fā)生。

（3）在臺(tái)背路堤沉降的作用下以及雨水沖刷的影響下，臺(tái)背路堤容易出現(xiàn)脫空，進(jìn)而造成搭板強(qiáng)度不足，甚至斷板，最終導(dǎo)致橋頭跳車的發(fā)生[2}。

2 高速公路橋梁軟基路堤的設(shè)計(jì)

2.1 橋臺(tái)軟基路堤的設(shè)計(jì)

橋臺(tái)軟基路堤處理有很多方法，施工過程中要根據(jù)不同方法的作用機(jī)理，以及適應(yīng)性等特點(diǎn)，結(jié)合當(dāng)?shù)毓こ虒?shí)際情況加以選擇。高速公路橋梁軟基路堤施工的研究結(jié)果表明，超載預(yù)壓施工方便，可利用施工荷載作為軟基預(yù)壓荷載，但是缺點(diǎn)是剩余沉降量大、工期長。水泥粉噴樁復(fù)合地基施工工期短，加固軟土效果明顯，但缺點(diǎn)是工程造價(jià)高。塑料排水板法加固工期較粉噴樁法長，較超載法短。此外，處理軟土地基的方法還有爆破法和強(qiáng)夯法等[3]。

為了提高高速公路橋梁軟基路堤的排水固結(jié)的施工質(zhì)量，消除軟基路堤由于不均勻沉降而出現(xiàn)橋頭跳車的現(xiàn)象，應(yīng)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。為了減少軟基路堤工后沉降，應(yīng)盡可能地爭取更長的預(yù)壓時(shí)間。路堤一般采用袋裝砂井或塑料排水板處理，根據(jù)軟土的土層性質(zhì)、地質(zhì)條件以及路堤填筑高度，其在鄰近橋頭路段附近間距應(yīng)加密。在橋臺(tái)處設(shè)置攪拌樁過渡段，為了協(xié)調(diào)變形，可以在塑料排水板加密區(qū)交接處或攪拌樁過渡段末端與袋裝砂井之間設(shè)置土工織物砂墊層。

2.2 路橋過渡段的設(shè)計(jì)

高速公路橋梁的一般填土路堤與過渡段路堤的施工，應(yīng)按大致相同的高度，盡快安排在橋臺(tái)結(jié)構(gòu)完成后進(jìn)行。過渡段路堤與一般路堤的碾壓面，使用具有同等壓實(shí)度能量的壓實(shí)機(jī)械進(jìn)行填筑碾壓。同時(shí)，同步預(yù)壓填土、填筑和碾壓路堤與錐坡處，在使用大型機(jī)械碾壓困難時(shí)，可改用小型振動(dòng)壓實(shí)機(jī)械充分壓實(shí)路堤與橋臺(tái)連接部位[4]。

2.3 路橋過渡段路堤填料的選擇

要有目的地選擇施工路段的填料。路橋過渡段路堤填筑之前，必須進(jìn)行各種土壤的對(duì)比試驗(yàn)，包括實(shí)施篩分和擊實(shí)試驗(yàn)，聯(lián)合測定土壤的液限和塑限，以及在相同壓實(shí)機(jī)具下，達(dá)到同等壓實(shí)度時(shí)的各種土壤松鋪厚度與壓實(shí)遍數(shù)的關(guān)系。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，對(duì)各種土壤的技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行對(duì)比，從中選出最適宜的土壤，作為過渡段路堤的填料。應(yīng)選用滲水性較好的材料或干容重較大的砂類土。

3 路橋過渡段軟土路基路面的施工

3.1 橋臺(tái)軟基的處治施工

水泥粉噴樁復(fù)合地基是一種專門用來加固軟土的方法，不僅效果良好，而且工期較短，缺點(diǎn)是施工成本偏高。超載預(yù)壓法簡單易行，缺點(diǎn)是工期偏長，且伴有剩余沉降量偏大的問題。除了上述兩種處治方法之外，還有塑料排水板法、強(qiáng)夯法以及爆破法等，它們各具不同的機(jī)理和適用范圍，應(yīng)該結(jié)合實(shí)際情況合理選用。水泥粉噴樁復(fù)合地基處理如圖1所示[5]。

圖1 水泥粉噴樁復(fù)合地基處理

3.2 路橋過渡段的施工組織

當(dāng)橋臺(tái)結(jié)構(gòu)施工結(jié)束后，應(yīng)在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行路堤（包括過渡段路堤和一般路堤）的施工。對(duì)路堤、橋臺(tái)之間的連接處進(jìn)行處理時(shí)，應(yīng)保證路堤的預(yù)壓填土和錐坡的預(yù)壓填土同步進(jìn)行。除此之外，對(duì)于那些存在嚴(yán)重工后沉降問題的路基（如橋頭高路堤等），除采取常規(guī)措施之外，還應(yīng)考慮優(yōu)先施工，如采取靜置預(yù)壓的辦法，當(dāng)其滿足設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)才允許進(jìn)行后續(xù)施工。容許工后沉降詳見表1（參考現(xiàn)行《公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG D30—2004））。

表1 容許工后沉降 單位：m

3.3 路橋過渡段路堤填料的選擇

對(duì)路堤進(jìn)行填筑前，應(yīng)保證填料的合理性，具體的做法是對(duì)各類土壤進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)，從中找出最為合適的一種。其試驗(yàn)項(xiàng)目主要包括：（1）液限及塑限的測定；（2）篩分及擊實(shí)試驗(yàn)；（3）壓實(shí)遍數(shù)和松鋪厚度之間的關(guān)系。對(duì)各項(xiàng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，比較各自的技術(shù)指標(biāo)，最終選擇出最為合適的填料。一般情況下，優(yōu)先選擇那些干容重較大的砂類土，或者選擇那些滲水性較好的材料，從而保證材料的水穩(wěn)定性以及壓實(shí)性滿足要求。

3.4 臺(tái)背路堤填筑前的排水施工

在地表水及地下水的影響之下，路基容易發(fā)生坍塌或者翻漿，瀝青路面容易發(fā)生松散、剝落以及龜裂的質(zhì)量問題，水泥混凝土路面容易發(fā)生錯(cuò)臺(tái)或者斷裂等不同程度的病害。所以，在進(jìn)行臺(tái)背路堤施工的過程中，應(yīng)注意相關(guān)的排水工作，避免水給填土帶來不利的影響。常見的方法有兩種，一種是設(shè)置橫向泄水管，另一種是設(shè)置盲溝。如果施工位置的地下水位偏高，那么臺(tái)背路堤不建議采用直接填筑的做法，建議以碎石砂為材料進(jìn)行盲溝的鋪筑，以收到良好的排水效果。

3.5 軟基路堤沉降監(jiān)測

在沉降監(jiān)測的幫助下，有助于保證軟基路堤的強(qiáng)度以及穩(wěn)定性，控制工后沉降。實(shí)際施工過程中，應(yīng)認(rèn)真落實(shí)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，采用分級(jí)的方法進(jìn)行路堤的填筑，另外，應(yīng)注意填土速度的控制，不允許出現(xiàn)前慢后快的問題。

在沉降監(jiān)測的幫助下，有助于計(jì)算并控制路面施工時(shí)間。通常采用雙標(biāo)準(zhǔn)控制明確路面施工時(shí)間：（1）要求對(duì)沉降曲線換算的工后沉降量小于設(shè)計(jì)容許值；（2）要求連續(xù)3個(gè)月的沉降量均符合每月6mm以下的標(biāo)準(zhǔn)。以上兩個(gè)條件是必要條件，必須嚴(yán)格執(zhí)行，只有如此，才能有效保證路面的平順程度，防范橋頭跳車事故的發(fā)生，保證行車安全。

4 結(jié)語

在高速公路橋梁路堤處理的設(shè)計(jì)階段，要盡可能考慮處理搭板與橋臺(tái)連接處的構(gòu)造，設(shè)置橋頭搭板，在可能的條件下將橋臺(tái)處的伸縮縫移到橋墩上，減少橋臺(tái)處的變形因素。同時(shí)，對(duì)橋臺(tái)地基土層情況進(jìn)行認(rèn)真分析，確定具體方法，密實(shí)橋臺(tái)填土路堤。在長度允許的范圍之內(nèi)，為了使路基剛度逐漸過渡，可以在連接搭板的路堤路基上，設(shè)置一層鋼筋網(wǎng)，或者采用水泥穩(wěn)定碎石層處理。針對(duì)填方高度、地質(zhì)情況、填料來源、路堤長度以及路堤沉降等問題，應(yīng)充分考慮臺(tái)背填方路基的設(shè)計(jì)方案，同時(shí)為了盡量避免高速公路施工建設(shè)中出現(xiàn)大河面小跨徑橋涵，還需選擇恰當(dāng)?shù)臉蚝恢?，同時(shí)對(duì)跨徑及橋臺(tái)后部進(jìn)行必要的防護(hù)。

根據(jù)產(chǎn)生公路橋梁軟基沉陷的具體原因，施工單位要制定具體防治措施，嚴(yán)格按設(shè)計(jì)文件、合同條款、施工規(guī)范以及相關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)組織施工，加強(qiáng)對(duì)施工原材料和施工工藝的控制，完善質(zhì)量自檢程序和質(zhì)量自檢體系，加強(qiáng)對(duì)高速公路橋梁軟基路堤的施工工序的檢查，預(yù)防橋梁安全事故的發(fā)生。

[1] 李思清，李衛(wèi)民，周濱，等.廣東佛—開高速公路軟基填砂路堤拓寬的關(guān)鍵技術(shù)分析[J]. 中外公路， 2009，（4）：32-34.

[2] 高紅梅，王韶君.高速公路拓寬工程軟基處理路堤打入樁施工質(zhì)量控制[J]. 內(nèi)蒙古公路與運(yùn)輸，2010，（1）：36-39.

[3] 陳銳，王明全.淺談高速公路軟基處理方法[J].民營科技，2011，（1）：100-102.

[4] 鄂海清，魏曙紅.佛開高速公路軟基路堤拓寬沉降控制標(biāo)準(zhǔn)研究[J].公路，2012，（2）：82-87.

[5] 王立新.高等級(jí)公路路面施工問題研究[J].科技致富向?qū)В?011，（9）：25-36.