市政道路橋梁工程中沉降段路基路面施工技術(shù)探討

邱天耀

（中瑀建設(shè)發(fā)展集團(tuán)有限公司，江西 南昌 330006）

0 引言

近年來(lái)，隨著汽車(chē)保有量的逐年穩(wěn)步增加，我國(guó)路橋交通事業(yè)得到長(zhǎng)足發(fā)展，對(duì)市政道路橋梁工程的建設(shè)質(zhì)量提出了更高要求。與此同時(shí)，隨著交通運(yùn)輸量的增加，道路橋梁結(jié)構(gòu)在使用期間承受較大的上部行車(chē)荷載，偶爾出現(xiàn)路基路段沉降問(wèn)題，不但威脅到交通安全，還對(duì)道路橋梁使用功能的發(fā)揮造成限制。因此，如何解決沉降段路基路面施工難題、預(yù)防沉降問(wèn)題出現(xiàn)，是工程建設(shè)活動(dòng)中亟待解決的重要問(wèn)題，本文就此開(kāi)展研究。

1 市政道路橋梁工程中路基路面的沉降機(jī)理

1.1 臺(tái)背地基變形機(jī)理

臺(tái)背地基在投運(yùn)使用期間承受超過(guò)其他路段的壓力，由此形成一定的附加應(yīng)力，并因?yàn)闃蚺_(tái)、臺(tái)背部位的填料變形性質(zhì)存在明顯差異，因而在接頭部位出現(xiàn)不均勻變形現(xiàn)象。同時(shí)，在臺(tái)背壓實(shí)等環(huán)節(jié)，橋臺(tái)與臺(tái)背填土之間因所承受振動(dòng)沖擊荷載力而產(chǎn)生相互作用，使得接頭部位沉降差值增加，出現(xiàn)變形調(diào)整現(xiàn)象。

1.2 橋頭搭板沉降機(jī)理

在以橋臺(tái)牛腿當(dāng)作路基支撐落點(diǎn)的情況下，會(huì)在承受上部荷載時(shí)出現(xiàn)彈性支撐情況，近靠橋臺(tái)和遠(yuǎn)離橋臺(tái)路段的土體承受情況有所不同，由此出現(xiàn)土體不均勻受力問(wèn)題。而在路段經(jīng)過(guò)車(chē)輛時(shí)，在車(chē)輛移動(dòng)到搭板支撐路基端和荷載直接位置時(shí)會(huì)形成兩端路基應(yīng)力峰值，搭板末端變形量超過(guò)其他部位，并在經(jīng)過(guò)重載車(chē)輛時(shí)出現(xiàn)不均勻沉降現(xiàn)象。

1.3 路堤變形機(jī)理

施工企業(yè)并未結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況來(lái)選擇臺(tái)背回填材料，習(xí)慣性使用黏性土，這類(lèi)土體密實(shí)度變化范圍較大，在道路橋梁工程使用期間，受到含水率變化、車(chē)輛反復(fù)通行與外部環(huán)境侵蝕等因素影響，臺(tái)背基礎(chǔ)密實(shí)度隨著時(shí)間推移而持續(xù)增加。同時(shí)，臺(tái)背填土與橋臺(tái)混凝土二者的柔性不一致，在外部作用下產(chǎn)生有別于橋臺(tái)混凝土的變形量，最終出現(xiàn)路堤變形現(xiàn)象。

2 沉降段路基路面關(guān)鍵施工技術(shù)要點(diǎn)

2.1 設(shè)置搭板

在設(shè)置搭板環(huán)節(jié)，施工人員應(yīng)重點(diǎn)掌握搭板設(shè)置方法、橋臺(tái)與搭板連接、搭板頂層處理三方面的技術(shù)要點(diǎn)，具體如下。

（1）搭板設(shè)置方法。需要按照路基頂面標(biāo)高值來(lái)計(jì)算搭板最佳位置，要求路基頂面和搭板二者保持在相同水平線(xiàn)上，也可以在不影響路線(xiàn)縱斷面平順狀態(tài)的情況下適當(dāng)增加搭板標(biāo)高值，通過(guò)預(yù)留反向坡的方式來(lái)控制后續(xù)路基沉降差值。同時(shí)，在搭板長(zhǎng)度在3.5～8.5m 區(qū)間內(nèi)時(shí)，直接將搭板與橋臺(tái)進(jìn)行連接即可，而在搭板長(zhǎng)度大于8.5m 時(shí)，則需要將搭板分解為若干節(jié)段，逐個(gè)設(shè)置并連接各節(jié)段搭板，并在搭板兩端設(shè)置錨栓來(lái)預(yù)防橫向滑移問(wèn)題出現(xiàn)。

（2）橋臺(tái)與搭板連接。此項(xiàng)工序由連接錨栓、安裝支座、處理倒圓角和填縫四道步驟組成，具體如下：①在連接錨栓步驟，施工人員分別在臺(tái)背橋臺(tái)和搭板部位設(shè)置豎直錨栓和水平拉桿錨栓，一般情況下使用φ22.5mm 鋼筋制作錨栓即可，把錨栓與橋臺(tái)間距保持在0.55m 左右，持續(xù)觀察橋臺(tái)結(jié)構(gòu)狀態(tài)，如果出現(xiàn)牛腿損壞問(wèn)題，則對(duì)水平拉毛錨栓采取同步移動(dòng)、限制位置方法的處理方法。②在安裝支座步驟，提前在搭板近臺(tái)端下部鋪設(shè)厚度在2mm 左右的油氈墊層，在墊層上安裝板式橡膠支座，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況與設(shè)計(jì)要求來(lái)確定支座外形尺寸、間隔距離，并對(duì)所安裝固定支座的位置進(jìn)行測(cè)量調(diào)整。③在處理倒圓角步驟，施工人員應(yīng)在臺(tái)端邊緣以及牛腿邊緣等部位設(shè)置倒角，起到限制搭板轉(zhuǎn)動(dòng)、預(yù)防路基表面受損的作用。④在填縫步驟，施工人員對(duì)橋臺(tái)、搭板部位所形成接縫的位置、數(shù)量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，選用玻璃纖維、瀝青麻絮、瀝青瑪蹄脂等作為填縫材料，檢查材料性能質(zhì)量是否達(dá)標(biāo)，確定無(wú)誤后，在接縫內(nèi)部填充填縫材料，要求材料完全填滿(mǎn)縫隙內(nèi)部，清理接縫表面多余材料即可，起到阻擋外部雨水侵蝕路基路面結(jié)構(gòu)的作用。

（3）搭板頂層處理。在搭板設(shè)置完畢后，施工人員需要在搭板頂部和表面基層中預(yù)留間距在10～12cm 的空間，在搭板頂部鋪設(shè)水泥碎石基層或是瀝青混凝土層，并對(duì)表面基層進(jìn)行夯實(shí)碾壓處理，確保碾壓后的表面基層壓實(shí)度、平整度達(dá)到臺(tái)背填土標(biāo)準(zhǔn)，以保證道路橋梁結(jié)構(gòu)整體強(qiáng)度。

2.2 地基處理

在工程施工、使用期間，如果現(xiàn)場(chǎng)地基的承載性能不達(dá)標(biāo)，受到施工擾動(dòng)與承受上部荷載，將出現(xiàn)地基沉降、側(cè)向位移等現(xiàn)象，由此引發(fā)路基沉降、路面開(kāi)裂變形、橋梁支座與伸縮縫受損等一系列問(wèn)題出現(xiàn)，形成質(zhì)量通病。因此，施工單位必須提前做好現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)勘察工作，判斷天然地基性能是否達(dá)標(biāo)，如果地基性能不達(dá)標(biāo)或是存在軟基問(wèn)題，則根據(jù)地基條件來(lái)選擇強(qiáng)夯、墊層換填、注漿加固等處理方法，明確掌握各類(lèi)軟基處理形式的操作要點(diǎn)。

（1）強(qiáng)夯法。此項(xiàng)方法主要用于處理微膨脹土、砂土、濕陷性黃土、山皮土等類(lèi)型的地基，根據(jù)地基土層分布情況，準(zhǔn)備適當(dāng)質(zhì)量夯錘，在現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)記各處樁點(diǎn)，使用吊機(jī)把夯錘起吊至夯點(diǎn)上方，開(kāi)啟脫鉤裝置使夯錘向下夯擊，憑借沖擊波與夯擊能量來(lái)強(qiáng)制壓密土層，采取分遍間歇夯擊或是連續(xù)性夯擊方法，直至到達(dá)預(yù)計(jì)夯擊遍數(shù)、地基下沉量達(dá)標(biāo)后，將夯錘與吊機(jī)運(yùn)輸至下處夯點(diǎn)，重復(fù)上述操作。同時(shí)，為改善夯擊效果，需要配置自身帶有若干氣孔的夯錘，在出現(xiàn)表層松散問(wèn)題時(shí)把凹坑填平后開(kāi)展6m 落距滿(mǎn)夯作業(yè)，在土層含水量超標(biāo)時(shí)提前鋪設(shè)砂石層并開(kāi)展強(qiáng)夯作業(yè)。

（2）墊層換填。對(duì)于地基中淺層分布的淤泥、雜填土、濕陷性黃土等具有高壓縮性與較大孔隙率特征的軟弱土層，可以采取換填法，操縱挖掘機(jī)挖除地基軟弱土層，在坑內(nèi)鋪設(shè)厚度在0.3m 左右的砂礫層，使用碎石、礦渣、灰土等材料作為回填料，在坑內(nèi)分層開(kāi)展填筑、壓實(shí)作業(yè)，并對(duì)填筑層壓實(shí)度進(jìn)行檢測(cè)，在壓實(shí)度不小于95%、填筑層表面標(biāo)高達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高值后，即可完成軟基處理作業(yè)，起到強(qiáng)化地基承載性能、減少地基沉降量、消除土層脹縮與濕陷作用等效果。同時(shí)，施工人員必須遵循“先輕后重、先慢后快”原則，嚴(yán)格控制各填筑層的壓實(shí)力度與作業(yè)速度，并根據(jù)各填筑層壓實(shí)度檢測(cè)值判斷施工方案是否合理，如在填筑層壓實(shí)度不達(dá)標(biāo)時(shí)，著重分析是否存在填土含水率超標(biāo)、壓實(shí)遍數(shù)不足等問(wèn)題，并加以改進(jìn)。

（3）注漿加固。對(duì)于結(jié)構(gòu)中分布大量縫隙的地基土層，可以采取注漿加固法，施工人員在現(xiàn)場(chǎng)鉆設(shè)若干注漿孔，對(duì)土層中的明顯裂隙、松動(dòng)裂隙進(jìn)行封堵處理，在高壓條件下經(jīng)由注漿孔向地基土層中灌注由普通硅酸鹽水泥加水?dāng)嚢柚瞥傻臐{液，或是在漿液中摻入適量水玻璃溶液，漿液在壓力作用下填充至土層裂隙內(nèi)部，一段時(shí)間后凝結(jié)固化，在地基內(nèi)部形成抗壓帷幕，并使地基土層固結(jié)為具備較高強(qiáng)度與承載性能的整體性結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)軟基加固目的。同時(shí)，根據(jù)鉆孔深度來(lái)采取恰當(dāng)做法，在鉆深值小于4m 的情況下一次完成成孔作業(yè)即可，在鉆深值大于4m 時(shí)則采取分段鉆灌方法。

2.3 排水施工

市政道路橋梁工程有著工期長(zhǎng)的特征，在施工期間時(shí)常出現(xiàn)雨雪天氣，如果未采取相應(yīng)措施，地表徑流、地面雨水在坡度重力作用下流入路基路面作業(yè)區(qū)域，造成路堤浸泡、橋臺(tái)位移、路基變形等后果。同時(shí)，在現(xiàn)場(chǎng)地下水位過(guò)高時(shí)，由于地下水與路基及下層地基的間距值過(guò)小，也有可能出現(xiàn)地基浸泡、路基浸泡現(xiàn)象。對(duì)此，必須在沉降段路基路面施工期間開(kāi)展降排水施工作業(yè)，根據(jù)工程現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境情況來(lái)選擇排水設(shè)施種類(lèi)。例如，在工程處于降水量偏多區(qū)域時(shí)，在路基路面作業(yè)區(qū)域周?chē)裨O(shè)排水管、挖設(shè)排水溝與截水溝，阻擋地表徑流和地面雨水流入作業(yè)區(qū)域即可。而在現(xiàn)場(chǎng)地下水位較高、水位波動(dòng)不定時(shí)，則在路基路面兩側(cè)布設(shè)若干集水井，在井內(nèi)啟動(dòng)水泵來(lái)抽排地下水，在施工期間始終把現(xiàn)場(chǎng)地下水位控制在安全范圍內(nèi)。

2.4 路基壓實(shí)

為避免道路橋梁工程使用期間因路基壓實(shí)度不達(dá)標(biāo)而在承受上部行車(chē)荷載時(shí)產(chǎn)生過(guò)大伸縮量、出現(xiàn)路基沉降與橋臺(tái)沉降等問(wèn)題，必須嚴(yán)格控制路基壓實(shí)環(huán)節(jié)質(zhì)量。在路基填筑完畢后，對(duì)填筑質(zhì)量進(jìn)行全面檢查，如檢查路基虛鋪厚度是否達(dá)標(biāo)、表面平整度與差值、路基填料含水率等，并客觀分析溫度等外部因素對(duì)路基質(zhì)量造成的影響。隨后，施工人員使用小型振動(dòng)設(shè)備對(duì)路基開(kāi)展壓實(shí)作業(yè)，綜合分析所選振動(dòng)設(shè)備型號(hào)、路基厚度、壓實(shí)度要求與路基填料種類(lèi)等因素，計(jì)算最佳壓實(shí)遍數(shù)，分多次連續(xù)開(kāi)展壓實(shí)作業(yè)，直至到達(dá)壓實(shí)遍數(shù)。最后，對(duì)路基壓實(shí)度進(jìn)行檢查，如果在局部死角部位存在漏振問(wèn)題，則對(duì)漏振點(diǎn)開(kāi)展補(bǔ)振作業(yè)，必要時(shí)可增加壓實(shí)遍數(shù)，直至路基表面平整度、標(biāo)高與壓實(shí)度等參數(shù)全部達(dá)標(biāo)。

2.5 臺(tái)后填筑

在臺(tái)后填筑環(huán)節(jié)，根據(jù)工程設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)情況來(lái)選擇優(yōu)質(zhì)填料，一般情況下選用中粗砂與砂礫土等力學(xué)性能優(yōu)異的材料作為填料即可，以及在填料制備期間摻加適量石灰來(lái)提高填料水穩(wěn)定性能。隨后，在現(xiàn)場(chǎng)明確劃分橋臺(tái)后部填筑作業(yè)范圍，一般情況下以橋臺(tái)后部5.5～10.5m 區(qū)域作為填筑區(qū)即可，按照臺(tái)階形式或是斜坡形式來(lái)填充橋臺(tái)后部，在兩側(cè)同步開(kāi)展填筑作業(yè)，以此來(lái)維持橋臺(tái)后部結(jié)構(gòu)穩(wěn)定狀態(tài)。最后，待橋臺(tái)后部填充完畢后，對(duì)填筑層表面標(biāo)高、平整度進(jìn)行檢查，確定無(wú)誤后開(kāi)展臺(tái)背壓實(shí)作業(yè)，選用靜壓方法即可，從路段兩側(cè)向中心部位延伸碾壓，使用小型動(dòng)力設(shè)備壓實(shí)死角部位，到達(dá)碾壓遍數(shù)后，檢測(cè)道路表面壓實(shí)度，在壓實(shí)度不小于95%時(shí)，即可結(jié)束臺(tái)后填筑作業(yè)。

3 市政道路橋梁工程沉降段路基路面施工質(zhì)量控制

3.1 控制路基路面壓實(shí)度

路基路面壓實(shí)度不達(dá)標(biāo)是引發(fā)沉降段問(wèn)題出現(xiàn)的重要原因，如果在施工期間沒(méi)有嚴(yán)格按照技術(shù)方案內(nèi)容開(kāi)展夯實(shí)碾壓作業(yè)，或是將壓實(shí)度不達(dá)標(biāo)的路橋直接投入使用，在后續(xù)受到上部行車(chē)荷載等因素影響，有較高可能出現(xiàn)沉降現(xiàn)象。因此，在各節(jié)段路基路面填筑碾壓完畢后，施工人員都需要對(duì)路基路面壓實(shí)度進(jìn)行檢測(cè)，根據(jù)路橋工程等級(jí)、填挖類(lèi)型與路床路基深度來(lái)明確壓實(shí)度標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)比檢測(cè)值與額定值，對(duì)壓實(shí)度不達(dá)標(biāo)的路段進(jìn)行補(bǔ)碾處理。例如，對(duì)于填方類(lèi)型的路基，要求路面底邊以下30cm 內(nèi)深度、30～80cm 深度的上下路床壓實(shí)度不小于94%，要求深度在80～150cm 的上路基壓實(shí)度不小于93%，要求深度超出150cm 的下路基壓實(shí)度不小于90%。

3.2 做好后期養(yǎng)護(hù)維修工作

根據(jù)市政道路橋梁工程投運(yùn)使用情況來(lái)看，受到地下水侵蝕、上部行車(chē)荷載等諸多因素影響，在路橋竣工交付后，會(huì)產(chǎn)生一定的沉降量，有可能出現(xiàn)路基路面不均勻沉降、路面不平等問(wèn)題。同時(shí)，在路橋工程中出現(xiàn)重載車(chē)輛違規(guī)行駛等狀況時(shí)，也會(huì)產(chǎn)生較大的工后沉降量。因此，需要著重開(kāi)展市政道路橋梁工程的后期養(yǎng)護(hù)維修工作，在工程竣工交付后，定期對(duì)路基路面沉降值、路面完好程度進(jìn)行檢查，如果存在路基沉降等質(zhì)量通病，則采取相應(yīng)維修措施。例如，當(dāng)出現(xiàn)地基不均勻沉降、引發(fā)路面層開(kāi)裂時(shí)，施工人員需要沿裂縫兩側(cè)進(jìn)行開(kāi)槽處理，挖除路面面層，在裂縫內(nèi)部填充水泥漿等材料加以填實(shí)，沿裂縫鋪設(shè)一層玻璃纖維土工格柵，在格柵上部重新施作路面層即可。

3.3 沉降變形觀測(cè)

考慮到路基路面沉降問(wèn)題有著成因復(fù)雜、前期缺乏明顯征兆的問(wèn)題，在施工期間，很難通過(guò)肉眼觀察到是否出現(xiàn)路基路面沉降問(wèn)題，因沉降量超標(biāo)而形成質(zhì)量安全隱患。因此，在沉降段路基路面施工期間，需要同步開(kāi)展沉降變形觀測(cè)作業(yè)，在沉降段及周邊范圍內(nèi)設(shè)立多處高程基準(zhǔn)網(wǎng)點(diǎn)，把相鄰網(wǎng)點(diǎn)間距保持在100m內(nèi)，定期對(duì)路基路面、路橋沿線(xiàn)建筑物與構(gòu)筑物的沉降值進(jìn)行測(cè)定，對(duì)比測(cè)定值與額定值，把測(cè)量精度控制在1mm。如果在沉降變形觀測(cè)期間，出現(xiàn)沉降值大幅增加或是現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境條件改變等異常狀況時(shí)，則提高沉降觀測(cè)頻率，并在路基路面沉降值臨近警戒值時(shí)采取調(diào)整方案內(nèi)容、增加填筑層壓實(shí)遍數(shù)、更換橋臺(tái)后部回填材料種類(lèi)等應(yīng)對(duì)措施。同時(shí)，在施工期間禁止在沉降段路基路面上堆放重物或是通行大型車(chē)輛，避免因路基路面過(guò)早承受上部荷載而出現(xiàn)沉降變形，或因此影響沉降變形觀測(cè)精度。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，路基路面沉降段是市政道路橋梁工程中的一項(xiàng)典型問(wèn)題，如果路基路面沉降量超標(biāo)，將嚴(yán)重威脅交通安全和縮短工程使用壽命。為此，施工人員必須認(rèn)真分析路基路面沉降問(wèn)題成因，制定一套面向沉降段的路基路面施工技術(shù)方案，嚴(yán)格把控各施工環(huán)節(jié)質(zhì)量，為交通安全與工程建設(shè)質(zhì)量提供有力保障。