對(duì)橋梁與路基不均勻沉降的控制研究

袁濤（蘭州市政建設(shè)集團(tuán)有限責(zé)任公司，甘肅　蘭州　730030）

對(duì)橋梁與路基不均勻沉降的控制研究

袁濤
（蘭州市政建設(shè)集團(tuán)有限責(zé)任公司，甘肅蘭州730030）

在既有高等級(jí)公路及市政橋梁中，橋梁與路基不均勻沉降問(wèn)題是一個(gè)典型病害。橋梁與路基之間出現(xiàn)不同步沉降，對(duì)道路工程造成不良影響。分析了橋梁路基出現(xiàn)不均勻沉降現(xiàn)象的原因，并提出了針對(duì)性處理方案，希望有所指導(dǎo)和幫助。

橋梁；路基；不均勻沉降；控制策略

在現(xiàn)階段高等級(jí)公路及市政橋梁中，橋梁與路基之間出現(xiàn)不均勻沉降現(xiàn)象是一個(gè)普遍性問(wèn)題，其往往導(dǎo)致橋頭跳車，對(duì)行車速度、安全性以及舒適度造成嚴(yán)重影響，同時(shí)也導(dǎo)致車輛使用壽命降低、損傷汽車結(jié)構(gòu)及零部件，甚至釀成交通事故。而車輛在橋頭跳車瞬間也會(huì)對(duì)橋臺(tái)本身產(chǎn)生較大沖擊力，損傷橋梁結(jié)構(gòu)，對(duì)其正常工作性能造成影響。所以在當(dāng)前道路養(yǎng)護(hù)中，分析橋梁路基出現(xiàn)不均勻沉降現(xiàn)象的原因并采取有效處理方案是一項(xiàng)重要工作。

1　橋頭與路基之間不均勻沉降的影響因素分析

導(dǎo)致橋梁和路基之間出現(xiàn)不均勻沉降的因素相對(duì)較多，其根源在于橋頭路基采用軟土路基、未采取適當(dāng)處理。除此之外，未充分壓實(shí)填料也同樣會(huì)造成不均勻沉降。現(xiàn)就常見(jiàn)的幾類不均勻沉降因素作簡(jiǎn)單介紹。

1.1未合理處置軟土路基

地基土質(zhì)不良在很大程度上影響了橋頭部分的沉降。一般情況下橋梁處于溝壑區(qū)域，該地段土基在水中長(zhǎng)期浸泡，所以含水量較高，天然空隙比相對(duì)較大，具有較小的滲透系數(shù)、較高的壓縮性以及較低的抗剪強(qiáng)度。選擇此類軟土層修筑路基很容易出現(xiàn)沉降。此外橋頭路基一般具有較大的填筑高度，基底部分承受附加應(yīng)力也隨之增大，在車輛移動(dòng)荷載作用影響下有較大幾率出現(xiàn)地基深陷，這一過(guò)程持續(xù)時(shí)間也相對(duì)較長(zhǎng)。值得注意的是，施工圖設(shè)計(jì)也有可能導(dǎo)致后續(xù)問(wèn)題，例如探測(cè)地基時(shí)或研究地基物理力學(xué)性質(zhì)時(shí)不夠精確，而未采取妥善的處治方法。

1.2未充分壓實(shí)臺(tái)背填料

路基沉降現(xiàn)象也會(huì)受到選取臺(tái)背填料不當(dāng)或者未壓實(shí)臺(tái)背填料等因素影響。在選取臺(tái)背填料時(shí)，倘若材料摩擦角過(guò)小或者材料強(qiáng)度不足，則會(huì)導(dǎo)致路基抗剪切能力以及承載力相對(duì)較低，進(jìn)而受到外界載荷以及自身重量影響而出現(xiàn)沉降。臺(tái)背屬于較為特殊的位置，路基施工過(guò)程中臺(tái)背填料難以被機(jī)械充分碾壓，填料顆粒彼此間空隙也就難以完全消除，土基壓實(shí)度難以超過(guò)95%，所以在車輛垂直荷載、路面自重、車輛運(yùn)行振動(dòng)作用影響下，路基填料會(huì)在一定時(shí)間內(nèi)逐步壓縮，同時(shí)密實(shí)度也不斷提高，路基沉降現(xiàn)象隨之出現(xiàn)。

1.3橋頭搭板設(shè)計(jì)不合理

在橋頭過(guò)渡區(qū)域，搭板結(jié)構(gòu)是一種較為常見(jiàn)的設(shè)計(jì)，設(shè)置搭板若不夠合理也有較大幾率導(dǎo)致橋頭沉降現(xiàn)象，其原因主要包括如下：⑴搭板強(qiáng)度過(guò)低，一旦載荷過(guò)大則會(huì)導(dǎo)致搭板斷裂，進(jìn)而造成橋頭出現(xiàn)線形突變，引發(fā)局部沉降；⑵一般情況下結(jié)合橋梁長(zhǎng)度來(lái)設(shè)置搭板長(zhǎng)度，小橋均設(shè)置為5m，而中型以及大型橋梁則設(shè)置為8m，這與施工過(guò)程中路橋填土高度并未保持一致，因此所產(chǎn)生的相對(duì)沉降量較大，搭板長(zhǎng)度過(guò)短而難以發(fā)揮順接作用。

1.4路面與橋梁間的剛?cè)嵬蛔冊(cè)斐缮钕?/p>

不同的路面剛度意味著跳車處造成的振動(dòng)效果存在明顯差異，由于剛性材料吸收能量的能力相對(duì)較差，柔性材料能量吸收能力明顯優(yōu)于剛性材料。在路基與橋梁間，橋臺(tái)結(jié)構(gòu)物材質(zhì)為鋼筋混凝土，具有極高的整體剛度，可視為剛性材料，與橋梁相互連接的道路則為土質(zhì)，具有較小的剛度，可視為具有良好柔性的塑性體。橋臺(tái)與道路之間的剛度差相對(duì)較大，剛度突變以及塑形形變存在明顯差異，從而造成明顯沉降現(xiàn)象。

2　橋頭與路基之間不均勻沉降的控制策略

2.1強(qiáng)化橋頭地基加固措施

在橋頭臺(tái)背部分施工中，應(yīng)采取先進(jìn)填土施工工藝，重視地基性能的改善工作，同時(shí)應(yīng)妥善清理表層，填土前應(yīng)充分碾壓以便于強(qiáng)化地基承載力，合理控制差異沉降現(xiàn)象。對(duì)于常規(guī)地基而言，其加固處理方法主要是加入石灰土以及水泥土等；而加固濕陷性黃土、河流沖積物、洪積物、軟土以及解凍土等各類特殊地基時(shí)，則應(yīng)結(jié)合此類特殊地基的特點(diǎn)，根據(jù)施工區(qū)域?qū)嶋H情況來(lái)選擇地基加固處理方案，例如固結(jié)、粉噴、換填砂礫以及拋石擠淤等等，以便于提高地基承載能力，盡量控制和緩解過(guò)后沉降。

2.2設(shè)置橋頭過(guò)渡區(qū)域

應(yīng)取特定長(zhǎng)度搭板設(shè)置于橋頭，并在搭板下方充填穩(wěn)定土作為半剛性基層，厚度通常應(yīng)超過(guò)0.5m，同時(shí)還應(yīng)設(shè)置相應(yīng)的枕梁，以分散地基承載面積，提高承載力。

2.3在選擇臺(tái)背填料時(shí)應(yīng)保證針對(duì)性

設(shè)計(jì)與施工作業(yè)均應(yīng)從區(qū)域環(huán)境出發(fā)，優(yōu)先選擇現(xiàn)場(chǎng)用土，符合區(qū)域條件。

橋涵兩端路堤應(yīng)取粗顆粒填料加以填筑，或者通過(guò)土方回填構(gòu)筑穩(wěn)定土結(jié)構(gòu)層，以便于降低回填沉降。同時(shí)還應(yīng)重視臺(tái)背填方碾壓環(huán)節(jié)，加大橋頭路基填充物的壓實(shí)度。應(yīng)盡量在施工過(guò)程中擴(kuò)充場(chǎng)地面積，為大型填方壓實(shí)機(jī)械提供作業(yè)環(huán)境，充分發(fā)揮其應(yīng)有的作用。保障臺(tái)背填方碾壓工作高質(zhì)量進(jìn)行，充分壓實(shí)填充物。此外為了更好地應(yīng)用大型壓實(shí)機(jī)械，在場(chǎng)地受限的情況下可以通過(guò)橫向碾壓法開(kāi)展壓實(shí)作業(yè)，壓路機(jī)在此種情況下能夠與臺(tái)背盡量貼近，壓實(shí)效果較好。倘若壓路機(jī)體積過(guò)大而無(wú)法與臺(tái)背相靠近，則可通過(guò)人工夯實(shí)輔助小型壓路機(jī)實(shí)施碾壓。應(yīng)注意的是，碾壓層厚度一般控制在15～20cm，盡可能地提高壓實(shí)度，確保壓實(shí)度符合設(shè)計(jì)需求。若機(jī)械難以碾壓則應(yīng)通過(guò)人工夯實(shí)加以處理。

2.4重視橋頭路基排水工作

在填方作業(yè)中，排水措施是一個(gè)不容忽視的影響因素，與構(gòu)造背后相鄰近的施工填料往往在施工過(guò)程中以及施工結(jié)束后發(fā)生積水下陷。所以在橋梁路基設(shè)計(jì)以及施工過(guò)程中應(yīng)設(shè)計(jì)合理的排水坡度，并視具體情況構(gòu)筑地下排水設(shè)施。同時(shí)還可在填方路段以及橋臺(tái)結(jié)合部、過(guò)渡區(qū)域路面下方修筑墊層，避免路面下部積水滲入填方體。若填方體兩側(cè)填料為土質(zhì)、中間填料為砂礫石，則應(yīng)在地基與填方體連接區(qū)域敷設(shè)橫向排水管以及縱向集水管，確保地基加固部分與填方體之間積水及時(shí)排凈。

2.5做好工程驗(yàn)收

應(yīng)嚴(yán)格檢查和驗(yàn)收臺(tái)背填土所選填料、壓路機(jī)具以及填土厚度，檢查排水情況并按照既定嚴(yán)格驗(yàn)收各道工序。應(yīng)制訂并完善監(jiān)理細(xì)則，對(duì)監(jiān)理程序以及技術(shù)規(guī)范予以明確，全方位監(jiān)督臺(tái)背回填施工過(guò)程。嚴(yán)格施工質(zhì)量管理，對(duì)于不合格的工序應(yīng)限時(shí)整改，整改復(fù)核合格后方可準(zhǔn)予下道工序施工。

橋梁與路基之間的過(guò)渡部分施工是路橋施工中的重要環(huán)節(jié)，其中柔性道路與剛性的橋臺(tái)結(jié)構(gòu)之間存在強(qiáng)度漸變段，進(jìn)而誘發(fā)不均勻沉降，導(dǎo)致橋頭頻現(xiàn)跳車問(wèn)題，這在既有公路工程中備受管理部門的關(guān)注。我們應(yīng)從工程地質(zhì)條件出發(fā)，妥善處治過(guò)渡區(qū)域地基，合理設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，做好過(guò)渡部分各環(huán)節(jié)施工質(zhì)量控制，制定可行、科學(xué)且合理的管理程序，提高工程質(zhì)量以及工作質(zhì)量，有效控制道路不均勻沉降現(xiàn)象，盡量減少跳車現(xiàn)象，增強(qiáng)路橋使用性能，延長(zhǎng)其使用壽命。

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