沉降段路基路面施工技術(shù)研究

■凌妙青 ■浙江省湖州市航道養(yǎng)護(hù)中心，浙江 湖州 313000

隨著我國(guó)對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施的投資日益增多，全國(guó)各地的公路建設(shè)也在加速進(jìn)行。與此同時(shí)，對(duì)與公路設(shè)施的可靠性也提出了越來越高的要求，公路工程的質(zhì)量問題逐漸浮出了水面。一項(xiàng)針對(duì)我國(guó)高等級(jí)公路的調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，因?yàn)楣窐蚺_(tái)和路基之間存在顯著的剛度差異，加之公路的路基沉降，會(huì)導(dǎo)致在引道等路段出現(xiàn)不容忽視的沉降差，造成路面的凹凸，進(jìn)而引發(fā)跳車現(xiàn)象，為車輛的行駛帶來影響，極易造成交通事故。客觀地講，目前不少處于運(yùn)營(yíng)狀態(tài)的高等級(jí)公路中普遍存在著不均勻沉降，這也是公路施工過程中亟待解決的一個(gè)關(guān)鍵問題。本文就此進(jìn)行分析，探討沉降段路基路面施工技術(shù)。

1 沉降機(jī)理分析

1.1 臺(tái)背地基變形機(jī)理分析

在路橋施工過程中，經(jīng)常會(huì)遇到橋涵結(jié)構(gòu)地基變形現(xiàn)象，這種現(xiàn)象一般發(fā)生于溝壑地段，究其原因，溝壑地段往往存在著較多的土壤空隙，而在地基強(qiáng)度不足的情況之下，這些土壤孔隙造成了地段含水量高，在壓縮性較大的情況下就會(huì)發(fā)生變形。和其他路段的施工相比，路橋施工中的橋頭段路堤，在設(shè)計(jì)及建設(shè)時(shí)其高度一般高出5cm 左右。對(duì)于臺(tái)背地基的基底部分，高出的路基能夠產(chǎn)生一定程度的應(yīng)力，最終導(dǎo)致地基沉降的產(chǎn)生。如果填土容量相同，則建成的路面就有了能隨填土高度的遞增導(dǎo)致地基沉降現(xiàn)象的發(fā)生。

1.2 路堤變形機(jī)理分析

在我國(guó)的大部分路橋施工項(xiàng)目中，通常會(huì)選用粘性土來進(jìn)行臺(tái)背回填，在具體的施工過程中受到外部條件的限制，臺(tái)背土方是難以完全壓實(shí)的，而如果臺(tái)背土方壓實(shí)之后的密度難以達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，便會(huì)導(dǎo)致土方本身的含水量過高，為可能發(fā)生的沉降現(xiàn)象打下伏筆。當(dāng)公路最終交付使用的時(shí)候，一方面承載著過往交通工具的垂直荷載，另一方面也受到路堤自重，在雙重的重力疊加下，路基的密度會(huì)漸漸隨著時(shí)間而提升，所以在一定的時(shí)間區(qū)間之內(nèi)，會(huì)進(jìn)行數(shù)次路堤填土。而土體本身是有彈性的，加之臺(tái)背填土具備較多的柔性，和混凝土橋臺(tái)相比較，承載著較為顯著的剛性差，在經(jīng)過的各類交通工具的荷載下，由于材質(zhì)的不同便會(huì)累計(jì)直至變形。

1.3 橋頭搭板設(shè)置機(jī)理分析

在公路經(jīng)過橋梁的情況下，路基的橋頭搭板存在著彈性支撐，因?yàn)槁坊幍耐馏w和橋臺(tái)的距離很小，所以這部分土體的應(yīng)力并不大，于是產(chǎn)生了受力不同的現(xiàn)象。通常的路橋施工是以搭板和路基共同完成的，下圖給出了搭板和路基的相互作用示意圖。

圖1 搭板和路基的相互作用

由圖1 可知，因?yàn)闃蚺_(tái)屬于剛性結(jié)構(gòu)，對(duì)于縱向?qū)用娑?，因?yàn)榻煌üぞ叩慕?jīng)過而使路基的荷載不停變化，最終產(chǎn)生的應(yīng)力就會(huì)不均勻分布，很容易在搭板末端導(dǎo)致沉降。

2 沉降段路基路面施工技術(shù)

2.1 設(shè)置搭板

(1)設(shè)置搭板的方法

首先，考慮到因?yàn)榻煌üぞ弋a(chǎn)生的重力負(fù)荷，會(huì)使公路的厚度與剛度等參量產(chǎn)生漸變，這就使施工的操作難度增加了。通過設(shè)置搭板裝置，能夠?qū)⒐泛穸染S持在和路基頂?shù)钠叫?，最終使標(biāo)高一致。其次還應(yīng)使搭板頂面和路基標(biāo)高一致，最終較為有效地避免路基與橋梁之間的過渡發(fā)生問題。此外，也可以使搭板與橋臺(tái)保持系統(tǒng)的高度，通過對(duì)比搭板和路面的高度差，在施工的過程中，使其稍微高于設(shè)計(jì)高度，從而預(yù)留一個(gè)坡度，再結(jié)合路橋間的高度差來決定坡度斜率。

(2)橋臺(tái)和搭板的連接

對(duì)于錨栓，在搭板近臺(tái)測(cè)將其設(shè)置在橋臺(tái)上，布設(shè)在搭板與臺(tái)背之間的位置。一般情況下，會(huì)同時(shí)設(shè)置拉桿以及錨栓，從而避免由于搭板的移位而使橋頭出現(xiàn)凹陷。通常推薦的施工材質(zhì)是22#的鋼筋，并使其間留有70 厘米的距離。如果錨栓始終保持豎直狀態(tài)，會(huì)有可能壞搭板及牛腿造成影響。假如可以使位移和拉桿保持方向一致，最終的效果便會(huì)令人滿意。對(duì)于支座，在近臺(tái)端處可以設(shè)置厚度為1 厘米左右的油氈層。如果支座的材質(zhì)的橡膠，則應(yīng)將其間距設(shè)置為一米左右。對(duì)于倒角，首先應(yīng)保證不會(huì)存在由于搭板的位移而使道路結(jié)構(gòu)遭受破壞，因此推薦把近臺(tái)端制成倒角。

(3)搭板施工技術(shù)

在對(duì)混凝土搭板進(jìn)行施工的時(shí)候，應(yīng)該嚴(yán)格控制施工標(biāo)準(zhǔn)，使之能夠一方面滿足路橋施工的行業(yè)要求，另一方面符合國(guó)家相關(guān)的施工標(biāo)準(zhǔn)，從而最終使工程的各類參數(shù)指標(biāo)得到保障。在壓路機(jī)設(shè)備進(jìn)場(chǎng)之后，路面上厚度較小的一些局部有可能在壓路機(jī)的壓力下發(fā)生碎裂，有時(shí)候會(huì)出現(xiàn)過薄的路面。為了避免這種情況發(fā)生，應(yīng)該在基層頂面和搭板間保持十厘米間距，而鋪瀝青混凝土的時(shí)候，也應(yīng)首先去除水泥碎石，從而使臺(tái)背回填強(qiáng)度得到保證。

2.2 地基處理

高速公路施工中，如果存在橋背軟弱地基問題，很容易發(fā)生橋頭跳車的現(xiàn)象，影響交通安全。施工者必須結(jié)合工程項(xiàng)目的實(shí)際情況，采取必要的應(yīng)對(duì)和預(yù)防措施，從而增強(qiáng)道路的承載力，克服地基性能的不足，把公路路堤和橋臺(tái)的沉降差維持在最低限度，降低沉降變形的發(fā)生幾率。對(duì)于施工路段中具有一定厚度的軟土層，因?yàn)榧尤肓瞬簧偬畛湮铮苋菀自斐绍浲恋鼗莆?，最終使基樁承受的壓力增加，進(jìn)而導(dǎo)致橋臺(tái)位移。一旦發(fā)生此類現(xiàn)象，便會(huì)對(duì)伸縮縫造成破壞，甚至使橋面受到影響。為了杜絕此類現(xiàn)象，在選擇回填材料的時(shí)候應(yīng)增強(qiáng)地基部分的剛性，并且適當(dāng)布設(shè)一些基樁來減少地基的側(cè)向位移。

如果工程經(jīng)過一些溝壑地段，這些區(qū)域的土壤往往具有比較大的孔隙，土壤中含水也比較多，施工時(shí)應(yīng)該和黏性土層間換土，理由是黏性土層具備相對(duì)較高的強(qiáng)度。在確定換土深度的時(shí)候，應(yīng)結(jié)合溝壑地段的軟層厚度。假如黏土的含水率不是很高，則也可對(duì)其翻曬之后繼續(xù)施工。但假如工程在雨季進(jìn)行，則黏土翻曬難以起到作用，此時(shí)推薦以石灰土進(jìn)行回填，在最大程度上減少路面的沉降變形。

2.3 填筑臺(tái)后

對(duì)于橋梁引道的沉降，可以將其進(jìn)一步細(xì)分為三個(gè)部分，一是地基的沉降、二是路基的沉降，三是路面的沉降。填筑臺(tái)后主要針對(duì)的是路基的沉降，因此必須嚴(yán)格控制填筑材料和填筑施工質(zhì)量，假如選擇輕型材料進(jìn)行填筑，則能夠有效降低路面的地基發(fā)生沉降，也能夠減輕路堤土體的沉降。在把填筑材料進(jìn)行壓實(shí)以后，能夠在很大程度上增加路堤的壓縮模量從而減輕累積變形等情況的發(fā)生。所以，施工者和設(shè)計(jì)者應(yīng)該結(jié)合實(shí)際情況選取臺(tái)背材料。結(jié)合筆者的施工經(jīng)驗(yàn)，推薦在橋臺(tái)之后5 里面內(nèi)，選取性能良好的材料進(jìn)行填筑。因?yàn)槁窐蛑g的過渡區(qū)域在物理上為剛?cè)嶂g的過渡區(qū)域，所以選取的填筑材料的硬度應(yīng)該被控制居于路基與橋臺(tái)之間。因?yàn)榕_(tái)后部分無(wú)法做到完全壓實(shí)，而對(duì)壓實(shí)又有著較高的要求，所以必須選用能夠良好壓實(shí)的材料進(jìn)行填筑。并且填筑材料也應(yīng)具備比較優(yōu)異的透水性，筆者推薦砂礫土、碎石土等。假如由于材料來源的限制只能使用非滲水性材料，則必須在材料中增添石灰來處理。隨著材料的發(fā)展，近年來出現(xiàn)了泡沫混凝土等，這些材料與傳統(tǒng)填筑材料相比密度較低，能夠降低路基重量，因此對(duì)于避免路基沉降有著良好的效果。

3 結(jié)束語(yǔ)

沉降現(xiàn)象是路橋施工較為常見的現(xiàn)象，通常發(fā)生在道路橋梁過渡段，是高速公路交通安全的重點(diǎn)因素之一，所以在高速公路設(shè)計(jì)和施工的過程中，必須在詳盡分析的基礎(chǔ)上采取有效措施，保障人民的生命財(cái)產(chǎn)安全。

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