公路橋梁沉降段路基路面的施工技術(shù)研究

吳昊

中交四公局第二工程有限公司 北京 101149

隨著我國經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，越來越多的高級公路也逐漸出現(xiàn)，工程技術(shù)人員在施工過程中對于一些問題也逐漸有了更深的認(rèn)識和理解，對于各類施工問題的處理也有了相應(yīng)經(jīng)驗。常規(guī)路橋工程施工中的沉降段是橋與路堤連接的重要組成部分，但這一部分經(jīng)常會因為路橋沉降而出現(xiàn)錯臺，錯臺較大時會給車輛的安全通行帶來很大的隱患，當(dāng)車輛負(fù)載較重時，錯臺現(xiàn)象則會更加顯著，嚴(yán)重影響了車輛的正常通行和橋梁的使用壽命，在施工時應(yīng)充分考慮并正確應(yīng)對。

1 公路橋梁沉降段路基不均勻沉降原因

1.1 橋頭沉降段結(jié)構(gòu)設(shè)計較差

在公路工程項目施工過程中，路基的處理方法包括鋼筋混凝土搭板、粗粒料填筑、增加鋼筋法等。這樣的處理主要是從根本上減少公路橋梁段的剛度之間存在的差異，避免主要部位存在的不均勻沉降。以調(diào)整結(jié)構(gòu)的方法來提高路基的強(qiáng)度，當(dāng)車輛行駛在公路上時，避免發(fā)生橋頭跳車的現(xiàn)象[1]。在使用過程中會發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)的搭板結(jié)構(gòu)預(yù)防跳車的效果并不好，需要加以改進(jìn)。

1.2 地基不堅固

引發(fā)公路橋梁路基不均勻沉降最主要的原因之一就是地基不堅固。因為公路地基類型有多種，施工現(xiàn)場的地理環(huán)境、土質(zhì)都有很大的差異，所以在進(jìn)行設(shè)計和施工時，要綜合考慮可能出現(xiàn)的各種問題，減少對地基的影響。如果路基松軟，壓實度不夠，在公路本身的自重和車輛不斷的碾壓作用下，公路橋梁某些路段很容易發(fā)生地基沉降的問題，使路基裂開，甚至造成搭板斷裂。此外，有些施工企業(yè)為了減少施工的成本和費用，就近采購填料，有的沒有經(jīng)過脫水處理，就直接應(yīng)用在工程建設(shè)中，使填料的強(qiáng)度和剛度都達(dá)不到建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)的要求，在投入使用以后，很容易出現(xiàn)填料嚴(yán)重變形的問題。

1.3 壓實度沒有達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)

在公路工程施工過程中，一定要用壓土機(jī)對填進(jìn)去的泥土進(jìn)行反復(fù)碾壓，但是一些施工企業(yè)在這一環(huán)節(jié)并未做到位，如果地基沒有壓實很容易出現(xiàn)沉降變形，也會影響后續(xù)施工環(huán)節(jié)的正常進(jìn)行，所以，在地基施工過程中，一定要加強(qiáng)管理，充分壓實路基[2]。

1.4 填料缺乏科學(xué)性

道路橋梁在沉降段施工過程中，需要將填料加入沉降段，而填料種類比較多，有高強(qiáng)度黏性土與普通黏性土等填料。道路橋梁通常在施工當(dāng)中，大多施工單位會選擇使用普通黏性土，雖然這種材料符合建筑施工需求，不過這類土質(zhì)會由于長期荷載壓力與自重，導(dǎo)致沉降段發(fā)生壓實，進(jìn)而促使道路橋梁的沉降段出現(xiàn)不均勻問題。在填方壓實作業(yè)過程中，剛開始可以在短時間內(nèi)很快滿足工程設(shè)計的壓實度要求，但是隨著壓實進(jìn)度的不斷持續(xù)，后期壓實作業(yè)進(jìn)展相對緩慢，很難像初期一樣獲得高壓實度，而大多施工方為了節(jié)約人力與物力，不愿長時間進(jìn)行壓實作業(yè)，造成地基土壓實度不符合設(shè)計要求，在后續(xù)施工與投運(yùn)階段出現(xiàn)不均勻沉降問題。

2 路橋工程沉降段施工中的常見問題

2.1 梁伸縮縫與橋頭搭板銜接難度偏大

大部分情況下，橋梁臺背填土和橋臺沉降間之間存在一定偏差，進(jìn)而很可能導(dǎo)致梁伸縮縫和橋頭搭板兩者間的伸縮縫難以完美銜接。在很多工程施工現(xiàn)場，經(jīng)常會觀察到部分銜接接口的縫隙結(jié)構(gòu)呈階梯狀，以上狀況若長時間不被解除，將會難以確保車輛運(yùn)行的安穩(wěn)性，并且也可能不利于車輛快速通行。一旦形成以上問題，將會難以保證車輛行駛過程的安全性，部分情況下還可能對道橋構(gòu)造形成猛烈的沖擊壓力，增加各種交通事故發(fā)生的風(fēng)險。分析以上問題形成的原因，主要是因為工程建設(shè)中采用的橋臺后背回填材料和工程建設(shè)不相匹配，且在開展填充作業(yè)期間并沒有嚴(yán)格依照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行，這對沉降段路基路不均勻沉降現(xiàn)象的形成有較明顯的促進(jìn)作用，有關(guān)部門應(yīng)予以一定重視[3]。

2.2 沉降段路橋路面欠缺平整度

在具體施工實踐中應(yīng)加強(qiáng)項目建設(shè)質(zhì)量的檢測，檢測實踐中側(cè)重點的內(nèi)容是判斷路橋路面平整度是否符合工程設(shè)計要求，且要加強(qiáng)各個施工工序的嚴(yán)格管理，若具體施工中存在路面平整度不達(dá)標(biāo)的狀況，將會造成路面上運(yùn)行車輛出現(xiàn)顛簸，難以確保車輛全速運(yùn)轉(zhuǎn)，并且還增加了車輛輪胎磨損情況發(fā)生的風(fēng)險，可見其造成的損害是多個方面的。針對道路沉降路段路面不平整質(zhì)量問題成因的分析，主要是因在施工階段尚未形成一套科學(xué)、完善的管理體制，特別是一些壓路機(jī)操作人員的技術(shù)水平偏低、操作行為缺乏規(guī)范性等，以上多種問題長期滯留，均會對道橋路面不平整現(xiàn)象形成、發(fā)展起到一定促進(jìn)作用。

2.3 沉降段路地基路面損傷或者地基坍塌

依據(jù)現(xiàn)場施工實況，沉降段路地基路面結(jié)構(gòu)損傷或地基坍塌、斷裂等情況屢見不鮮。以上情況通常是多因素共同作用的結(jié)果，其中最關(guān)鍵的問題是施工期間施工單位沒有重視沉降段的路基夯實作業(yè)，過度追求路基路面的平整度，外加存在施工材料配比不均勻、高低溫控制效果欠佳等，就會誘發(fā)路基路面的收縮、膨脹乃至于荷載分布不勻稱等狀況，進(jìn)而誘發(fā)斷裂情況。還可能是因工程建設(shè)期間所選用的材料收縮性不符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，增加了路基表面瀝青出現(xiàn)裂縫現(xiàn)象的風(fēng)險，以上這種病害在很大程度上會促進(jìn)道路橋梁結(jié)構(gòu)破損進(jìn)程，若沉降段路面為軟土地基結(jié)構(gòu)，其承載力與抗剪力均處于較低水平，最終會引起地基路面坍塌、損傷等問題。

3 路橋工程沉降段施工技術(shù)的應(yīng)用控制要點

3.1 合理設(shè)計沉降段結(jié)構(gòu)

在公路工程的初始階段，最重要的工作就是完成施工設(shè)計方案，在設(shè)計之前，設(shè)計人員要多進(jìn)行實地考察，根據(jù)施工現(xiàn)場的實際情況做好設(shè)計。在設(shè)計時，要注意公路橋梁沉降段搭板的長度，現(xiàn)在我國沒有統(tǒng)一的公路橋梁沉降段搭板設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，所以在設(shè)計的時候，只能根據(jù)設(shè)計人員的經(jīng)驗，結(jié)合施工現(xiàn)場的情況來設(shè)計。在施工的時候，要依據(jù)橋頭路提、橋臺沉降的實際情況，加上工程整體的通車能力要求，設(shè)計搭板的長度。在路基施工的時候，一般會采用土工隔柵技術(shù)，發(fā)揮土層的抗剪能力，同時還要盡量減少路基填土的位移和土層側(cè)移的情況，把路基的沉降情況控制在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，提高路基的穩(wěn)定性。對路橋沉降段進(jìn)行科學(xué)、合理的設(shè)計，使其結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定、耐用，減少或避免因為沉降段不穩(wěn)定而造成的沉降現(xiàn)象。

3.2 提升高臺后路路堤的密實程度

在橋梁施工過程當(dāng)中，為了在最大程度上降低路面、路基產(chǎn)生壓縮形變，通常所使用的方法是提升大臺后路堤的填充程度，保證大臺后路堤的整體密實程度，在這項施工過程中，主要包含的是加筋法、加載預(yù)壓法以及強(qiáng)夯法等，同時在特殊施工環(huán)境下還可以運(yùn)用塑料排水法的方式，尤其是在第一種三維一體化的網(wǎng)狀施工方式上，可以通過土工格柵的方式，對混凝土、泥土以及填充的碎石等相對比較寬松的材料進(jìn)行分析，造成了強(qiáng)度比較大，同時剛度又比較高的結(jié)構(gòu)體，通過這種方式和結(jié)構(gòu)，可以在很大程度上降低填土材料的沉降，從而降低了公路橋梁沉降段產(chǎn)生沉降量的差值。

3.3 合理使用搭板設(shè)置技術(shù)

在中國，大多數(shù)公路橋頭都有塔板，如果搭板被損壞，那么車輛將無法正常地運(yùn)行。因此，在施工過程中，有必要智能地調(diào)節(jié)塔板。塔板的長度和寬度參數(shù)應(yīng)根據(jù)橋臺和橋頭的沉降以及車速來計算。塔板結(jié)構(gòu)的長度和強(qiáng)度通常與特定的建設(shè)項目結(jié)合在一起。在安裝塔架時，應(yīng)建立肩部以提高塔架的強(qiáng)度，因為實踐表明，安裝1．5m寬的彎頭可將塔架底部的最大拉伸彎曲應(yīng)力降低20%。托盤的長度應(yīng)與填充高度成正比。在設(shè)計中，應(yīng)根據(jù)沉降量確定托盤的總長度。小橋和暗墻板的長度，中央橋板的長度為5-8m，橋板的長度為8-12m。有兩種方法可以將錨固件垂直和水平固定在托盤和橋臺之間，但在實際使用中，由于塔板的自由端將在車輛的載荷下垂直移動。因此在正常情況下，我們通常使用水平錨固定。

在施工中，應(yīng)加強(qiáng)對道橋搭板結(jié)構(gòu)的設(shè)計，要考慮到搭板可能出現(xiàn)的下滑或凹陷等問題。一般應(yīng)確保選擇的鋼筋結(jié)構(gòu)合理。在對縱向基點進(jìn)行固定時，要使其保持直線垂直，并對橫向搭板拉板及其位置進(jìn)行確定，為縱向基點創(chuàng)設(shè)出安全穩(wěn)定的環(huán)境。搭板設(shè)計的一個關(guān)鍵點在于對支座的選擇，要嚴(yán)格控制距離，使其不大于85cm。在對搭板進(jìn)行搭設(shè)時，若遇到施工間隙，則要及時進(jìn)行填補(bǔ)，避免進(jìn)一步發(fā)展成沉降問題。

3.4 強(qiáng)化施工排水措施

道路橋梁出現(xiàn)沉降段，很大程度上是因為路基路面受到所含水分的影響。在道路橋梁工程施工中，要針對路基路面存在的沉降段進(jìn)行不均勻沉降問題原因分析，有效控制此路段發(fā)生的滲漏問題，以全面提升道路運(yùn)行質(zhì)量[4]。因此需要在路橋施工中做好施工排水措施，保證路基路面所含水分符合道路設(shè)計及運(yùn)行要求。路橋工程施工中尤其要關(guān)注降水量大的施工地區(qū)，加強(qiáng)防水和排水工作。一方面，路橋工程在前期路基路面施工作業(yè)中，要科學(xué)設(shè)計并充分設(shè)置排水管路與溝槽，以有效控制路橋工程當(dāng)中的積水問題，避免填土結(jié)構(gòu)因為積水浸泡而發(fā)生問題。另一方面，要針對道路橋梁工程沉降段，加強(qiáng)地下水位情況的分析，根據(jù)實際情況，提升地基建設(shè)高度，控制雨水對路基的侵蝕情況，保障道路建設(shè)與運(yùn)行質(zhì)量。在道路橋梁工程施工中，需要加強(qiáng)做好排水工作，全面考察工程施工現(xiàn)場實際情況，避免道路受到水量影響出現(xiàn)沉降問題。

3.5 加強(qiáng)臺背填筑施工

通常情況下，在完成公路的修筑以后，有一個問題通常會出現(xiàn)在測試結(jié)果中。填土通常沒有進(jìn)行壓實。這意味著會影響穩(wěn)定性并導(dǎo)致沉降不均和差異。造成這種現(xiàn)象的主要原因是在填充平臺的過程中沒有重視這個問題[5]。因此，解決此問題的主要手段是在施工前嚴(yán)格分析填料，并僅在批準(zhǔn)后使用。此外，在施工過程中要注意養(yǎng)護(hù)，使用普通材料（例如稻草和濕沙）進(jìn)行合理的護(hù)理。這從根本上防止了這種現(xiàn)象的發(fā)生，并實現(xiàn)了加強(qiáng)加固的效果。

3.6 地基處理

在公路橋梁沉降段路基施工時，要提前預(yù)防發(fā)生橋頭跳車問題，一定要處理好臺背軟弱地基。橋臺如果修建在松軟的地基上，一般使用樁基礎(chǔ)，如果在修建高路堤時，軟土層太厚，相應(yīng)的回填材料也更多，就會給樁基增加更多的壓力，造成擠動現(xiàn)象，使橋臺出現(xiàn)位移，產(chǎn)生縫隙，使支座破壞，更嚴(yán)重的還會損壞橋面和橋臺。為了防止這種情況的發(fā)生，在工程施工過程中，根據(jù)實際情況適當(dāng)降低回填料的數(shù)量。路橋過渡段合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計要求基礎(chǔ)具有良好的穩(wěn)定性和較強(qiáng)的承載能力，以作為支撐。擠密壓實法、換填墊層法、高壓噴射注漿法和排水固結(jié)法是目前常用的幾種處理軟弱地基的方法。設(shè)計人員和施工人員應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)氐膶嶋H情況，考慮到軟土特性、施工難度、天氣狀況等，合理選擇處理軟弱土基的施工方案，并明確施工步驟。只有當(dāng)?shù)鼗休d力足夠時，才能在此基礎(chǔ)上進(jìn)行下一步合理的設(shè)計。

3.7 質(zhì)量保證加固

在公路橋梁沉降段的施工過程中，工程師必須注意對路基進(jìn)行加固的過程，并且在施工過程中，建筑材料對結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性有重大影響。在以前的道路和橋梁建造過程中，用于加固路基的建筑材料通常是石灰石或平原土壤，建筑材料通常是直接從施工現(xiàn)場挖出的。無法滿足路基建設(shè)的要求，并且會影響路基的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。同時，傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)中使用的石灰質(zhì)土壤與水碰撞時會軟化，并影響道路施工質(zhì)量。技術(shù)專家必須結(jié)合實際需求來選擇最適合該項目的填料。在加固基礎(chǔ)的同時，工程師可以選擇漸進(jìn)的礫石。這種混合結(jié)構(gòu)材料是包含碎石的礦物材料。在一個項目中，工程師將各種顆粒狀物料混合到混合物料中并變得緊湊。在工程中使用碎石加固路基可有效防止建筑材料和外部雨水強(qiáng)度對路基強(qiáng)度的影響，并改善路基的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。在該項目中，施工人員可以預(yù)先分配建筑材料以改善路基的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。在該實驗中，工程師開發(fā)了一種具有高摩擦系數(shù)的緊湊型材料。這極大地改善了路基的設(shè)計，并且可以在施工期間根據(jù)該標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行選擇。

4 結(jié)語

關(guān)于道路和橋梁的建設(shè)，該建設(shè)項目對于提高我國的道路質(zhì)量起著非常重要的作用。盡管這項工程顯然還存在很多的困難，但我們可以通過有效的手段來解解決這些問題。在設(shè)計道路時，應(yīng)在所有準(zhǔn)備工作完成后進(jìn)行設(shè)計工作，以免影響設(shè)計效果。這也充分表明，在道路建設(shè)過程中加強(qiáng)道路橋梁的措施在整個項目中都起著非常重要的作用。