高速公路橋頭搭板沉陷的原因分析及防治策略

劉濤

隨著人們生活水平的不斷提升和高速公路建設(shè)力度的不斷加大，對高速公路的路面平整度、行車舒適度的要求也不斷提升，因此高速公路的后期養(yǎng)護(hù)質(zhì)量要求也不斷提高。在目前的高速公路養(yǎng)護(hù)管理中，橋頭搭板的沉陷問題屬于一類較常見的病害，嚴(yán)重影響了高速公路的行車安全。本文將通過對高速公路橋頭搭板沉陷的原因進(jìn)行分析，并提出具體的防治策略，從而保證高速公路的通行安全。

一、高速公路橋頭搭板沉陷的主要原因

1.路基土質(zhì)不良容易引起沉陷

路基土質(zhì)不良是引起高速公路橋頭搭板沉陷的主要原因。由于橋梁所處地形較為特殊，土壤含水量和空隙較大，整體松軟，滲透的能力比較小，土質(zhì)較松軟，抗壓和承重的能力較差，本身容易發(fā)生沉陷。再加上高速公路的行車負(fù)荷較大，路基承受著橋梁傳遞的壓力和重力，兩者共同作用容易使得高速公路的路基發(fā)生沉陷。而且隨著高速公路通行時(shí)間增長，沉陷的程度也會(huì)越來越嚴(yán)重。

2.臺(tái)背填料取材不當(dāng)

臺(tái)背回填填充材料的主要材質(zhì)一般為砂礫、灰土或者石渣等等。如果填充材料的強(qiáng)度太小，用于臺(tái)背回填就會(huì)導(dǎo)致路基整體的抗壓性不夠，壓力不足再加上外界的負(fù)荷或者超載過大就會(huì)引起路基的下沉。此外，在高速公路路基具體的施工過程中，臺(tái)背這個(gè)位置很特殊，機(jī)械碾壓不易到邊，導(dǎo)致填充材料壓實(shí)度不夠，土基松軟的現(xiàn)象。隨著高速公路建成并投入使用后，在外界壓力的共同作用下，土基填料逐漸被壓實(shí)，就會(huì)產(chǎn)生沉降。

3.橋頭搭板施工缺陷

橋頭搭板施工質(zhì)量問題，也會(huì)引起橋頭的沉陷。主要表現(xiàn)為兩個(gè)方面：其一，搭板本身的強(qiáng)度不夠，這就容易在壓力或者承受的重力過大時(shí)，搭板發(fā)生斷裂，導(dǎo)致搭板的變形彎曲，從而引起了沉陷。其二，施工方偷工減料，不按設(shè)計(jì)長度施工，造成橋頭搭板實(shí)際長度變短，未能達(dá)到設(shè)計(jì)的抗壓強(qiáng)度，導(dǎo)致路基承壓過大，從而引起了沉陷。

4.材料的剛?cè)嵬蛔冊斐傻臉蝾^沉陷

在高速公路的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和用材方面，由于所承受的壓力和所發(fā)揮的作用不同，因而所選擇的材料也不同。橋頭搭板一般采用的是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，屬于剛性結(jié)構(gòu)，而路基填料主要采用土、砂、石等材料，其剛性較小，彈塑性較大。在長期行車荷載作用下，路基易產(chǎn)生較大的彈塑性變形和永久變形，致使橋頭搭板下方路基的不均勻沉陷，導(dǎo)致板梯脫空，從而引起處于橋梁和路基連接過渡段的橋頭搭板斷裂、破碎或沉陷。

二、高速公路橋頭搭板沉陷的防治措施

1.加強(qiáng)軟土路基的堅(jiān)固性和壓實(shí)性

由于軟土路基的松散和含水性較大，會(huì)引起橋頭搭板的沉陷，因此為了預(yù)防和治理高速公路橋頭搭板的沉陷現(xiàn)象造成的高速公路的施工和運(yùn)行的不安全性，必須加強(qiáng)軟土路基的堅(jiān)固性和壓實(shí)性。主要常見的方法有：

（1）表層處理法

表層處理法主要表現(xiàn)在三個(gè)方面：第一，表層的排水法，為了排除地表水通常在地基表層開挖0.5*0.5水溝，回填透水性好的砂礫。第二，砂墊層法，主要是根據(jù)路堤的坡度和軟土的厚度確定軟土地基頂面鋪設(shè)0.6～1.0m的砂墊層，作為軟土層的上部排水層加速沉降和縮短固結(jié)時(shí)間的有效途徑。第三，穩(wěn)固劑表層處治法，主要是用生石灰、熟石灰水泥基土壤離子穩(wěn)固劑等穩(wěn)定材料，在表層地基土中拌和，以達(dá)到改善地基的壓縮性和強(qiáng)度特性。

（2）強(qiáng)夯法

該種方法主要使用于處理碎石土、沙土、粉土等地基，判定地基是否適合用強(qiáng)夯法的三個(gè)重要條件是：土的粒徑、土層特性和含水量。軟土主要的強(qiáng)夯效果與自身的性質(zhì)有一定的關(guān)系，一般來說，孔隙比大于1.5，含水量大于60%，超過30%的粒徑小于0.005mm的軟土不適合采取該方法。在強(qiáng)夯的同時(shí)要配合排水，兩者的共同作用才能做好軟土路基的處理工作。

（3）換填法

當(dāng)軟土路基的土厚度小于3m時(shí)，應(yīng)直接將軟土挖出，換成透水性良好、力學(xué)性能好的碎石土。該種方法一般適用于淺層軟土的處理，一般小于3m，如果土層較厚，則換填的成本過高，工程量太大。

2.選取合適的填充材料

臺(tái)背填充材料的選取是否合適，對于路基的沉降有著明顯的影響和作用。如果選擇普通的土作為填充材料，則由于土自身的材質(zhì)比較疏松，壓實(shí)性較差，在路基受到外界的承重力較大的情況下，就會(huì)使得路基發(fā)生沉陷現(xiàn)象。因此，必須選擇壓實(shí)性能和抗壓能力較強(qiáng)的填充材料，用砂礫、灰土和石渣等強(qiáng)度較大的材料來代替土，這樣通過使用這些填充材料，能夠很好地增強(qiáng)強(qiáng)度和壓實(shí)性，從而提高路基的耐壓能力。而且為了減輕和緩解路基的負(fù)荷力，還可以采用一些其他的輕質(zhì)材料例如粉煤灰等，從而有效地避免高速公路橋頭搭板的沉陷。再者，加強(qiáng)填充材料的壓實(shí)性也是防治沉陷的重要舉措。通過檢測填充材料的含水量，選擇最佳時(shí)機(jī)進(jìn)行壓實(shí)，只有提高了填充材料的壓實(shí)性能，才能從實(shí)質(zhì)上提高路基的抗壓能力，防治路基的沉陷。

3.優(yōu)化橋頭搭板的設(shè)計(jì)

橋頭搭板是高速公路之間的不可缺少的東西，因此搭板的設(shè)計(jì)和質(zhì)量是非常關(guān)鍵的。必須不斷提高橋頭搭板自身的強(qiáng)度，并且在具體的高速公路施工過程中不斷調(diào)整填充材料的高度，使得橋頭搭板的長度能夠合適，根據(jù)橋梁的長度，通常設(shè)置的搭板長度為大中橋8m，小橋及涵洞5m，避免較大的相對差。通過橋頭搭板的優(yōu)化，達(dá)到防止高速公路橋頭搭板沉陷的重要目的。

4.提高整體的承載力和抗壓能力

為了避免材料剛?cè)嵬蛔円鸬某料?，必須加?qiáng)高速公路橋頭和道路面整體的承載力和抗壓能力。常見的有效做法是在路基中間增加土工格柵變成加筋土，從而約束土體的變形，使之受力均勻，避免多度受力造成的部分或者整體沉陷。在施工土工格柵時(shí)應(yīng)該注意：在溫度20℃以下時(shí)，其抗拉強(qiáng)度應(yīng)該滿足橫向≥5KN/m,縱向≥6KN/m，拉伸模量不小于100 KN/m；格柵層的填土1.5m內(nèi)間距為40cm，1.5m以外間距逐漸加大，下面稀疏上面稠密，長度按照1∶1的坡率進(jìn)行增加。在鋪設(shè)的過程中用膨脹的螺釘將一端錨固在臺(tái)背上，另一端由帶溝橫梁將土工格柵拉緊，產(chǎn)生一定的拉伸長度后用U型釘子進(jìn)行定位。格柵之間的間距不小于20cm，并用尼龍繩綁成一體。

三、結(jié)語

總之，隨著高速公路的大力發(fā)展和應(yīng)用越來越廣，人們對于高速公路的安全和質(zhì)量要求、以及在行駛速度和舒適度上的要求也越來越高，因此，必須大力提高高速公路的安全和穩(wěn)定。通過對高速公路中橋頭搭板沉陷原因的分析并提出具體科學(xué)合理的防治措施，可以有效地解決高速公路目前存在的質(zhì)量問題，為高速公路的應(yīng)用和發(fā)展提供技術(shù)的支持和保障。