公路橋梁沉降段路基路面的施工技術(shù)應(yīng)用研究

陳 楠

(山西路橋第二工程有限公司,山西 臨汾 041000)

隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，橋梁與高速公路方面的建設(shè)技術(shù)水平也獲得了很大程度的提高。但由公路與橋梁連接處的情況看來(lái)，沉降段路基路面依然存在很多問(wèn)題，嚴(yán)重影響了建筑物的使用性能?；诖耍挛膶⒆龀鲈敿?xì)分析。

1 公路橋梁工程路基路面沉降危害性

在交通建設(shè)項(xiàng)目中，道路橋梁屬于十分關(guān)鍵的組成部分，若橋梁工程施工期間出現(xiàn)路基路面沉降問(wèn)題則會(huì)嚴(yán)重影響車輛的正常通行。對(duì)此，施工單位必須給予高度重視。同時(shí)，當(dāng)前公路橋梁中出現(xiàn)的路基路面沉降問(wèn)題也很容易導(dǎo)致橋頭跳車問(wèn)題，極易引發(fā)安全交通事故問(wèn)題，對(duì)人們的經(jīng)濟(jì)及人身財(cái)產(chǎn)安全帶來(lái)了嚴(yán)重的負(fù)面影響，并對(duì)公路道路橋梁自身結(jié)構(gòu)產(chǎn)生一定損害，破壞了工程的結(jié)合縫。對(duì)此，施工企業(yè)必須采取合適的施工技術(shù)，以切實(shí)保障公路橋梁工程的質(zhì)量水平。

2 公路橋梁沉降機(jī)理分析

2.1 臺(tái)背地基變形機(jī)理

橋涵結(jié)構(gòu)發(fā)生變形的主要地段則是溝壑，此地段土壤具備較大的壓縮性，且地基的強(qiáng)度、含水量以及孔隙率均較大，地段變形能力較強(qiáng)。相較普通路段，橋頭路段的建筑高度也更大，這些高出的路基會(huì)引起一定的附加應(yīng)力，從而導(dǎo)致地基沉降問(wèn)題。

2.2 路堤變形機(jī)理

在道路施工期間最常使用的臺(tái)背回填材料便是粘性土，且此類土體的密實(shí)度與壓實(shí)度很容易受到施工現(xiàn)場(chǎng)地形以及施工條件的影響，若實(shí)施力度不夠，則會(huì)影響土方的含水量，無(wú)法達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的密實(shí)度，從而為地基沉降埋下了隱患。這樣的公路在實(shí)際使用過(guò)程中，地基會(huì)因車輛車載以及自重等因素的影響，原本不夠的密實(shí)度會(huì)進(jìn)一步增大，從而導(dǎo)致沉降問(wèn)題。相較利用混凝土筑成的橋臺(tái)，臺(tái)背填土的柔性較大，在受到車輛荷載作用時(shí)，這兩種材料會(huì)發(fā)生不同程度的變形，從而導(dǎo)致差異沉降問(wèn)題。

2.3 橋頭搭板沉降問(wèn)題

當(dāng)路基支撐落點(diǎn)為橋臺(tái)的牛腿時(shí)會(huì)發(fā)生彈性支撐現(xiàn)象，且離橋臺(tái)較近部分土體的承受應(yīng)力更小，離橋臺(tái)較遠(yuǎn)土體承受的應(yīng)力較大，以致出現(xiàn)受力不均勻問(wèn)題。由縱向來(lái)看，汽車荷載不斷移動(dòng)，以致引發(fā)兩段路基應(yīng)力的峰值，其中一個(gè)在車輛荷載的直接位置，另一個(gè)在搭板支撐的路基端部。由于汽車處于行駛狀態(tài)，當(dāng)通過(guò)搭板末端時(shí)，路基受到的縱向應(yīng)力數(shù)值會(huì)達(dá)到峰值，因此路基變形程度也更大，搭板末端會(huì)出現(xiàn)更大的沉降問(wèn)題。除此之外，由于無(wú)法準(zhǔn)確計(jì)算路基的沉降量，當(dāng)沉降變形較大時(shí)，搭板與板后路基在縱向產(chǎn)生的坡度差異較大。

3 公路橋梁沉降段路基路面施工存在的問(wèn)題

首先是結(jié)構(gòu)問(wèn)題，在公路橋梁施工階段一般采用鋼筋以及混凝土等鋪設(shè)材料，且施工期間這些技術(shù)也是橋梁改造的重點(diǎn)所在，以提高橋梁自身的承重及抗壓能力。但相關(guān)施工數(shù)據(jù)可以證明，在橋梁施工期間鋪設(shè)鋼筋并無(wú)法有效阻止車輛跳車問(wèn)題，也就是說(shuō)橋梁的相關(guān)結(jié)構(gòu)需要得到進(jìn)一步改進(jìn)。其次是路面壓實(shí)問(wèn)題，在公路橋梁施工過(guò)程中，填土作業(yè)具備十分重要的作用，但受填土質(zhì)量以及施工作業(yè)等因素的影響，臺(tái)背方向填土作業(yè)具備較大難度，一旦填土施工期間出現(xiàn)問(wèn)題則會(huì)影響路面的壓實(shí)度，而正是因?yàn)樘钔翂簩?shí)度不夠才會(huì)導(dǎo)致路面下沉問(wèn)題。同時(shí)，若橋梁施工期間有大型車輛通過(guò)，路基路面也會(huì)發(fā)生不同程度的下沉。最后是地基問(wèn)題，在路基路面施工期間出現(xiàn)下沉問(wèn)題會(huì)導(dǎo)致跳車現(xiàn)象，這主要是在橋梁施工前，企業(yè)并未科學(xué)設(shè)計(jì)施工流程，以致路基路面結(jié)構(gòu)不合理。除此之外，施工人員若在設(shè)計(jì)期間沒(méi)有實(shí)地考察，沒(méi)有全面掌握現(xiàn)場(chǎng)的土質(zhì)情況也會(huì)導(dǎo)致施工期間因土質(zhì)太軟而出現(xiàn)路基下沉問(wèn)題。

4 實(shí)際案例分析

4.1 工程概況

孫家溝大橋位于臨縣三交鎮(zhèn)，設(shè)計(jì)為6孔雙線橋康，全長(zhǎng)287.63 m。其與臨離高速公路上跨交，交叉關(guān)系為：鐵路里程范圍為MDⅡK40+259.90～MDⅡK40+547.53，交叉點(diǎn)里程為MDⅡK40+338.66，被交叉臨離高速公路里程：K31+089.9。在工程建設(shè)期間，路堤與橋臺(tái)連接處、路堤與橫向結(jié)構(gòu)物連接處均設(shè)置過(guò)渡段。且根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)情況采取合理的排水設(shè)施，并在過(guò)渡段路堤兩側(cè)設(shè)置防護(hù)砌體。為了提升沉降段的施工質(zhì)量水平，預(yù)防發(fā)生橋頭跳車問(wèn)題，企業(yè)應(yīng)采取以下幾種施工技術(shù)有效控制質(zhì)量。

4.2 設(shè)置搭板

4.2.1設(shè)置搭板方法

首先，受汽車荷載作用的影響路面厚度與剛度會(huì)逐漸改變，額外增加了施工作業(yè)量。對(duì)此，在設(shè)置搭板時(shí)應(yīng)確保搭板與路基面頂面保持在同一水平高度，確保橋面層底部搭板頂面標(biāo)高一致。其次搭板頂面的標(biāo)高也應(yīng)與正常路段路基的標(biāo)高保持一致，以解決路基與橋梁的過(guò)渡問(wèn)題，并保證搭板與橋臺(tái)連接處保持一致高度。實(shí)際施工期間，搭板與路面連接處的標(biāo)高應(yīng)略高于設(shè)計(jì)標(biāo)高，以便形成預(yù)留反向坡。之后在保證路線縱斷面平順的基礎(chǔ)上，根據(jù)道路橋梁的沉降差計(jì)算坡度大小，以此計(jì)算路基沉降差。

4.2.2連接橋臺(tái)與搭板

首先是錨栓方面，應(yīng)將與臺(tái)端距離較近的錨栓設(shè)置在搭板與臺(tái)背之間的橋臺(tái)上面，設(shè)置水平拉桿與豎直錨栓避免搭板出現(xiàn)縱向滑動(dòng)問(wèn)題，以免橋頭凹陷。施工期間可以采用22號(hào)鋼筋，確保相鄰鋼筋之間的距離為75 cm～80 cm。若錨栓處于豎直方向時(shí)會(huì)損壞搭板與牛腿，此時(shí)應(yīng)同步移動(dòng)限制位移與水平拉桿方向。其次是支座方面，應(yīng)在靠近搭板臺(tái)端下面鋪設(shè)1 cm～2 cm厚的油氈墊層，此次工程中選擇了規(guī)格為150 mm×150 mm的板式橡膠支座，且支座相鄰距離為80 cm。再次是倒角方面，為了避免出現(xiàn)搭板移動(dòng)損傷道路及路面的問(wèn)題，企業(yè)應(yīng)將牛腿邊緣以及臺(tái)端上邊緣設(shè)置為倒角。最后是填縫材料方面，為了防止搭板與橋臺(tái)連接處滲入雨水，應(yīng)利用麻絮、玻璃纖維等材料填入裂縫中，之后再灌入較稀的瀝青。

4.2.3搭板具體施工

施工企業(yè)應(yīng)根據(jù)行業(yè)規(guī)范與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置混凝土搭板，以有效保證混凝土的平整度與表面坡度，提升橋梁的施工質(zhì)量。此次施工期間采用了壓路機(jī)，由于較薄基層很容易被壓碎，因此在搭板實(shí)際施工期間應(yīng)在搭板混凝土頂面與基層頂面中間預(yù)留10 cm的距離，且在鋪設(shè)瀝青混凝土材料時(shí)也應(yīng)先鑿去已鋪設(shè)好的碎石基層，從而保證臺(tái)背的回填強(qiáng)度，具體搭板設(shè)置如圖1所示。

4.3 地基處理

為了有效預(yù)防橋頭跳車問(wèn)題，企業(yè)應(yīng)有效解決橋背地基過(guò)軟問(wèn)題，施工過(guò)程中，企業(yè)應(yīng)結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況采取有效技術(shù)，以改善原有地基性能，提升其承載能力，減少因路基沉降導(dǎo)致的變形問(wèn)題，避免出現(xiàn)錯(cuò)臺(tái)現(xiàn)象。在厚度角度軟土地基修筑高路堤時(shí)往往會(huì)出現(xiàn)地基側(cè)向移動(dòng)問(wèn)題，從而增大了基樁壓力，以致橋臺(tái)出現(xiàn)水平位移問(wèn)題。這些現(xiàn)象均會(huì)嚴(yán)重破壞支座及伸縮縫，影響了橋臺(tái)與橋面的穩(wěn)定性。為了避免非正常位移現(xiàn)象，施工期間應(yīng)采用較輕的回填材料，以提升地基剛性，或者利用基樁抵制地基側(cè)向移動(dòng)問(wèn)題。溝壑路段的土壤含水率較高且孔隙率較大，實(shí)際處理過(guò)程中，企業(yè)將此土壤與黏性土壤進(jìn)行換填，并根據(jù)軟層厚度確定換土深度。若填土高度在4 m以下時(shí)，應(yīng)保持0.6 m左右的開(kāi)挖深度，若填土高度更大時(shí)應(yīng)考慮開(kāi)挖至1 m以上。且回填的黏土必須進(jìn)行曬晾，一定程度后才可以進(jìn)行回填壓實(shí)。一般土方的填筑厚度不大于30 cm，在厚度未達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)之前應(yīng)采取相關(guān)的壓實(shí)措施。

4.4 填筑后臺(tái)

地基沉降以及路基本體的壓縮變形屬于路堤沉降的主要引發(fā)因素，一般而言，路面的壓縮變形不會(huì)產(chǎn)生太大影響，施工期間不予重點(diǎn)考慮。而路堤沉降可以分為瞬時(shí)沉降、主同結(jié)沉降以及次同結(jié)沉降等幾種類型，且其中主同結(jié)沉降以及次同結(jié)沉降會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的橋頭跳車問(wèn)題。為了避免沉降段沉降問(wèn)題，施工時(shí)不能僅僅搭設(shè)橋頭搭板，若搭板填料不具備標(biāo)準(zhǔn)的壓實(shí)度，也會(huì)導(dǎo)致路堤不均勻沉降問(wèn)題，甚至還會(huì)導(dǎo)致搭板脫空問(wèn)題。對(duì)此，施工期間應(yīng)嚴(yán)格遵照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，利用夯實(shí)機(jī)與壓路機(jī)在距離路基頂大于1 m處進(jìn)行多次來(lái)回壓實(shí)，且填筑材料也應(yīng)選擇強(qiáng)度高、摩擦力大且透水性較好的材料，比如砂石、砂粒等。除此之外，施工期間還可以修建盲溝以有效排除積水，降低沉降程度，或者也可以使用輕型材料，減小壓縮變形程度，此種材料在被壓實(shí)后，自身的壓縮模量會(huì)得到相應(yīng)提升，從而可以緩解反復(fù)荷載產(chǎn)生的累計(jì)變形問(wèn)題。

4.5 排水施工

實(shí)際施工過(guò)程中，企業(yè)還應(yīng)做好排水工作，一定程度上預(yù)防路基路面的沉降問(wèn)題。在雨水積累較多的地方開(kāi)展橋梁工程作業(yè)時(shí)，還應(yīng)保證必要數(shù)量的水溝與溝槽，以滿足工程的實(shí)際需求量。同時(shí)，施工人員在施工期間還應(yīng)及時(shí)解決雨水淤積問(wèn)題，以免雨水腐蝕建筑材料，由根本上保證公路橋梁工程的施工質(zhì)量。除此之外，企業(yè)還應(yīng)采取其他防護(hù)措施，減少雨水對(duì)已完成好路基路面的侵蝕問(wèn)題，進(jìn)一步預(yù)防橋梁路基路面的沉降問(wèn)題。

4.6 工程實(shí)施效果

針對(duì)孫家溝大橋工程沉降段路基路面施工期間存在的問(wèn)題，企業(yè)結(jié)合實(shí)際情況采取了科學(xué)有效的應(yīng)對(duì)手段，且順利完成施工任務(wù)，提升了橋梁的施工質(zhì)量水平，在經(jīng)濟(jì)與實(shí)用性方面獲得了令人滿意的效果。在本次工程完工后，通過(guò)質(zhì)量檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，填料質(zhì)量、壓實(shí)度等各項(xiàng)指標(biāo)均滿足施工要求，且整個(gè)沉降段施工質(zhì)量評(píng)定合格。在軟土地基處理沉降施工期間，各項(xiàng)指標(biāo)均滿足技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求，有效控制了橋梁的沉降問(wèn)題。目前此道路橋梁已經(jīng)開(kāi)始恢復(fù)通車，且運(yùn)營(yíng)情況良好，期間沒(méi)有出現(xiàn)橋頭跳車以及路基下沉問(wèn)題，有效保證了行車的安全性與舒適性，達(dá)到了預(yù)期的施工效果。

5 結(jié)語(yǔ)

在路橋運(yùn)營(yíng)期內(nèi)，公路橋梁沉降段的路面與路基問(wèn)題嚴(yán)重影響了工程的使用周期，且對(duì)交通安全也產(chǎn)生了不利影響。對(duì)此，在公路橋梁建設(shè)期間，企業(yè)應(yīng)針對(duì)沉降段路基路面問(wèn)題采取有效的施工措施，進(jìn)行綜合治理，以切實(shí)保證路橋的施工質(zhì)量，提升行車的安全性，杜絕因路基路面問(wèn)題引發(fā)交通事故問(wèn)題。