路基與橋頭差異沉降的原因分析及施工對策

蘇立群

摘要本問通過橋頭高填方工程實例，總結(jié)介紹了一些關(guān)于路基與橋頭差異沉降產(chǎn)生的原因及今后在設(shè)計和施工中對此類質(zhì)量通病的一些建議做簡要闡述。

關(guān)鍵詞：橋頭；差異沉降；質(zhì)量通病

引言：

路基與橋梁橋頭結(jié)構(gòu)物的差異沉降引起橋頭跳車現(xiàn)象在現(xiàn)實生活中非常典型，也是多年來技術(shù)領(lǐng)域研究的重要課題。如路基與橋梁結(jié)構(gòu)物差異沉降處理不好，交通流量比較大的時候，沒幾秒鐘就會發(fā)成一次橋頭跳車現(xiàn)象。同時由于橋頭路基的高度受橋下凈空的限制，一般填土高度可達5～6米，有時候還會更大，成都龍?zhí)豆I(yè)園區(qū)E線西沿線工程主線橋橋頭路基填土高度大14之高，加之橋梁受施工工期限制，橋梁引道或臺背回填都是在橋梁主體結(jié)構(gòu)后進行施工填筑，所以橋頭路基的壓實度、固結(jié)時間與正當路段的路基有時間差問題，因此，通車后造成路基與結(jié)構(gòu)物之間的差異沉降是導致跳車的必然結(jié)果。

路基與結(jié)構(gòu)物的差異沉降問題涉及到地基處理、路基填筑、橋臺搭板幾何尺寸、橋臺構(gòu)造形式及路面結(jié)構(gòu)等諸多設(shè)計與施工的原因。差異沉降綜合防治措施合理性不但減少工程量，重要的是保證行車的舒適性和安全性，具有明顯的社會和經(jīng)濟效益。

工程概況：龍?zhí)禘線西延線（理工大學-成華大道）主線立交工程，位于成都市城市核心區(qū)的成華區(qū)范圍內(nèi)，該工程內(nèi)容包括：龍?zhí)禘線西延線東風渠及東側(cè)回頭橋工程、龍?zhí)禘線西延線跨成華大道橋工程、中間填方道路工程。立交主線總平面設(shè)計起點為12+28.381，設(shè)計終點為18+55.500。龍?zhí)豆I(yè)區(qū)E線西延線（理工大學-成華大道）的規(guī)劃紅線寬度為40米。為方便敘述，本次主線立交主體工程分為三部分①東側(cè)橋部分（含主線立交主體工程、南北側(cè)慢行系統(tǒng)坡道部分）②中間填方道路部分③西側(cè)橋梁部分（即主線跨成華大道橋工程）

路基與結(jié)構(gòu)之間的差異沉降原因分析

結(jié)構(gòu)工程是剛性體，臺背部分雖然通過摻拌（石灰、礫石、粉煤灰）等異型材料進行加固處理，但畢竟存在強度及回彈模量不同的差異問題。而臺背后的一般素土路基又不必進行處理，就導致橋臺與臺背，臺背與路基之間產(chǎn)生不同程度壓縮和沉降。橋臺與臺背一般情況下同處于相同的地質(zhì)層，但不是一類結(jié)構(gòu)體，雖然橋臺作用在地基上的壓力大于臺背壓力，因具有足夠的摩擦力而產(chǎn)生豎向沉降變形，但臺背以后的段落畢竟存在剛性、半剛性、彈性或塑性之間的材料的強度差異，在行車軸載的作用下，產(chǎn)生不同程度的差異沉降。

施工質(zhì)量問題：對于一般的臺背回填及U型橋臺施工過程中，因為工作面小，重型壓路機很難靠近，考慮施工機械注意避免破壞砼結(jié)構(gòu)，成品保護等問題，存在靠近橋臺邊緣的很難達到設(shè)計的壓實度。造成填方整體產(chǎn)生豎向固結(jié)變形，形成嚴重的工后沉降，臺背與路基之間造成沉陷并出現(xiàn)臺階。

臺后填料滲水侵蝕及變形：在橋臺和臺后填方之間或錐坡之間，自然降水極易延路面或錐坡（壓實度未達到要求的松散狀態(tài)）內(nèi)滲透，并產(chǎn)生侵蝕和軟化造成沉降變形。

路基與結(jié)構(gòu)之間的差異沉降的技術(shù)處理對策

橋頭搭板的設(shè)計：在路基和橋臺結(jié)構(gòu)物連接段范圍內(nèi)，因遠離橋臺的路基壓力逐漸減弱，既沉降逐漸減小，加之從橋臺到臺背，從臺背到路基又是不同材料的特點，應(yīng)該設(shè)置一定長度的過渡段，主要分為一下集中形式：

一、 路面類型過度形式

橋涵兩端路堤的施工，在一定長度范圍內(nèi)鋪設(shè)不同厚度或不同材料的過度路面，待路堤沉降基本完成以后改為鋪筑原設(shè)計路面，該措施對水泥混凝土路面的施工效果尤其顯著。

二、 搭板過度形式

設(shè)置搭板可使柔性結(jié)構(gòu)路段產(chǎn)生的較大沉降通過搭板逐漸過度到橋頭結(jié)構(gòu)物上，車輛行駛不至于產(chǎn)生跳車，目前設(shè)計搭板長度一般為6～8米不等。雖然搭板的功能在一定時間內(nèi)使用效果良好，但是隨著行車時間增長，遠離橋臺搭板末端的部分極易發(fā)生凹陷。因此，在端部設(shè)置半剛性材料做成的枕梁，效果會更好。該理論依據(jù)是假設(shè)行車輪載的影響深度與路基影響深度相同，使附加應(yīng)力逐漸歸零并減少沉降。

設(shè)置較長的橋頭搭板，根據(jù)路堤的填筑高度不同可酌情增減搭板的長度，假設(shè)軟土路基上的橋頭路基不必限制橋頭搭板的長度，使搭板遠端與路基的正常段達到同步沉降。加大橋頭搭板的長度有利于減少差異沉降對行車舒適度的影響。

設(shè)置特異的橋頭搭板或采用輕質(zhì)及永久性材料，設(shè)計為膨脹性聚苯乙烯、閉孔的泡沫塑料，即EPS，雖然該產(chǎn)品設(shè)計一次性投資較昂貴，但使用穩(wěn)定性及耐久性很好，養(yǎng)護維修費用極大降低。

三、 增加設(shè)置

路基與橋臺構(gòu)造物之間設(shè)置排水槽，或在橋臺與填方段結(jié)合除及過度段的路面下設(shè)置墊層，防止路面滲水侵入填方體內(nèi)，減少對路基、路面材料的沖刷和侵蝕，以致保持橋頭及臺背的穩(wěn)定性。

四、 使用輕質(zhì)材料

采用液態(tài)粉煤灰進行橋頭臺背的填筑，可以很好的降低橋頭的自重及減少沉降。

五、 采用加筋擋土墻的形式

采用加筋擋土墻作為橋頭路基的基本形式，連接橋頭兩側(cè)路肩方向的翼墻，以約束路基的側(cè)向變形，最大限度的減少橋頭路基的沉降量。

六、 采用加筋整體式橋臺形式

由帶筋與填料成層交替鋪設(shè)，并緊密壓實而成的一種復合材料，其內(nèi)部穩(wěn)定性是由帶筋與填料之間摩擦力作用而控制，該橋臺固有整體普通橋臺的受力作用，梁通過墊梁搭在筋體上面，加筋結(jié)構(gòu)整體承受梁作用的荷載，在加筋體下部有設(shè)普通結(jié)構(gòu)的樁基礎(chǔ)，而加筋體的高度和地基的壓力與路堤相同，避免路基與結(jié)構(gòu)物的沉降現(xiàn)象。

路基與結(jié)構(gòu)之間的差異沉降的施工質(zhì)量控制

采用增大臺背施工作業(yè)面的措施，雖然該工作面必須使用大型壓實機械而工作效率低，但是必須堅持使用大型機械設(shè)備進行壓實達到設(shè)計理想的壓實度，改變傳統(tǒng)的施工工藝，順橋向底部的施工長度以15cm為宜，頂部施工長度以15m+H（H為路基填筑高度）為宜，施工虛鋪厚度不大于20cm，層位做出標記并留有橫坡，壓實度應(yīng)不小于98%進行嚴格控制，邊角部位使用機械夯務(wù)必嚴格夯實。

橋梁臺背施工一般應(yīng)先于路基完成，其上部沿路基方向的長度不小于臺身長度，下部長度按橋臺高度1：2計算，采用橫向分層填筑。斜交臺背填筑應(yīng)從臺身兩側(cè)填筑，同時按水平分層填筑和橫向碾壓，以減除偏土壓力的影響。

對于高填方的臺背回填要使用摩擦角大的填料，盡量做到材料品質(zhì)一致以減少因材料自重不同產(chǎn)生不平衡的沉降。

錐坡及臺背的施工應(yīng)做到在橋臺樁、墩臺身或U型臺臺身的蓋梁或臺帽施工之前完成臺背的施工，以提前預壓以減少沉降。

結(jié)束語：綜上問題是工程實踐中屢見不鮮的技術(shù)問題，也是一直困擾設(shè)計與施工的技術(shù)難題，只要加強科學的設(shè)計理念和嚴格執(zhí)行施工技術(shù)規(guī)范，就可使得問題得到解決，同時也體現(xiàn)交通技術(shù)生產(chǎn)力的科學性，具有明顯的社會價值。

參考文獻：

[1] 陳敏杰.橋梁施工.中國鐵道出版社，2003.

[2] 《路基路面工程》人民交通出版社（第三版）

[3] 王元. 橋梁工程. 北京：人民交通出版社，2001.