道路橋梁沉降段路基路面設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析

牛濟(jì)民

摘 要 交通事業(yè)發(fā)展迅速，路橋工程也迎來(lái)了全新的發(fā)展機(jī)遇，工程建設(shè)規(guī)模日益擴(kuò)大，也暴露出設(shè)計(jì)和施工方面存在的問(wèn)題。部分項(xiàng)目設(shè)計(jì)之前，相關(guān)人員對(duì)于地質(zhì)勘探不足，布孔設(shè)計(jì)相對(duì)較少，鉆探過(guò)程深度不夠，難以及時(shí)發(fā)現(xiàn)橋頭位置軟基問(wèn)題是否存在，對(duì)軟土路基范圍、路基力學(xué)性質(zhì)相關(guān)指標(biāo)了解不詳細(xì)，導(dǎo)致設(shè)計(jì)或者施工當(dāng)中方法選擇不當(dāng)，使過(guò)渡段的路基和路面出現(xiàn)不同程度的沉降問(wèn)題。隨著車輛荷載增加，路基沉降對(duì)于道路橋梁的結(jié)構(gòu)造成破壞，產(chǎn)生的安全隱患不容忽視。因此，需要從設(shè)計(jì)階段入手，對(duì)于橋梁過(guò)渡段位置路基和路面進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，并采取有效處理措施。本文主要對(duì)道路橋梁沉降段路基路面設(shè)計(jì)要點(diǎn)進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞 道路橋梁工程 沉降段路基路面 設(shè)計(jì)要點(diǎn)

中圖分類號(hào)：U412 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-0745（2021）11-0057-02

現(xiàn)階段道路橋梁工程建設(shè)面積不斷擴(kuò)大，在實(shí)際建設(shè)與運(yùn)營(yíng)期間存在的各類問(wèn)題更加顯著。為降低沉降路段路基路面病害問(wèn)題發(fā)生概率，需要結(jié)合工程實(shí)際建設(shè)要求，不斷優(yōu)化設(shè)計(jì)方案內(nèi)容，切實(shí)保障工程實(shí)際效果，增強(qiáng)道路橋梁工程沉降段路基路面各項(xiàng)力學(xué)性能，保證道路橋梁工程穩(wěn)定、可靠地運(yùn)營(yíng)。

1 路橋過(guò)渡段結(jié)構(gòu)力學(xué)特點(diǎn)

過(guò)渡段屬于道路、橋梁二者連接部分，因此分析此結(jié)構(gòu)力學(xué)特點(diǎn)對(duì)于道路橋梁設(shè)計(jì)工作具有指導(dǎo)作用。設(shè)計(jì)人員應(yīng)該明確過(guò)渡段力學(xué)特征，對(duì)于道路橋梁的結(jié)構(gòu)展開合理設(shè)計(jì)。整體分析，道路工程通常是在巖土上方完成路基、路面等修建工作，進(jìn)而建設(shè)完整的交通平臺(tái)。橋梁也是在巖土上方修建，對(duì)于路橋過(guò)渡段，橋梁、道路的剛度存在明顯差異。路橋工程穩(wěn)定性是保證施工質(zhì)量的重要前提，決定著路橋施工安全。設(shè)計(jì)人員通常為保證橋梁施工安全，對(duì)于過(guò)渡段合理設(shè)計(jì)，控制此結(jié)構(gòu)路基和路面的沉降量，并明確結(jié)構(gòu)剛度要求、允許沉降量指標(biāo)等。路橋沉降段使用期間會(huì)受到自身壓縮性、車輛荷載等因素影響，導(dǎo)致道路使用期間長(zhǎng)期處于變形狀態(tài)，特別是當(dāng)過(guò)渡段沉降差增大時(shí)，就會(huì)導(dǎo)致車輛晃動(dòng)或者跳車等問(wèn)題出現(xiàn)，不但對(duì)行車安全產(chǎn)生影響，而且還會(huì)影響道路耐久性。所以，需要設(shè)計(jì)人員對(duì)于過(guò)渡段力學(xué)特點(diǎn)有明確掌握，進(jìn)而對(duì)于路基、路面等結(jié)構(gòu)展開標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)。[1]

2 路橋過(guò)渡段位置路基路面發(fā)生沉降原因分析

2.1 設(shè)計(jì)要素

在高速公路路橋及過(guò)渡段，造成橋梁路基及橋臺(tái)路面嚴(yán)重沉降的主要原因除以上具體論述外，還包括橋梁路基及橋臺(tái)的設(shè)計(jì)、壓實(shí)橋梁的施工與維護(hù)、過(guò)渡段橋梁搭板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等。橋梁施工中，根據(jù)實(shí)際施工情況，應(yīng)盡量?jī)?yōu)先選擇適當(dāng)?shù)匿佒r(shí)間和施工地點(diǎn)，人工鋪筑整個(gè)過(guò)渡段的主橋臺(tái)面，若不能完全壓實(shí)，將對(duì)整個(gè)過(guò)渡段的搭板壓實(shí)和施工效果產(chǎn)生極為不利的影響。所以，在建筑橋臺(tái)基層鋪筑板的施工設(shè)計(jì)過(guò)程中，盡可能做到橋臺(tái)搭板在壓實(shí)前已全部鋪筑完畢。另外，在我們進(jìn)行建筑施工的過(guò)程中，排水系統(tǒng)也是一個(gè)直接影響工程質(zhì)量的重要因素，完全不能忽視。如果某些填料在施工過(guò)程中總體含水率變得過(guò)高，或施工水平和配料的設(shè)計(jì)不完全符合要求，那么也會(huì)在很大程度上降低建筑土的承載力，使建筑土產(chǎn)生不同程度的膨脹沉降。[2]

2.2 剛度差異因素

由于道路、橋梁二者之間存在高度差異，可能導(dǎo)致路橋過(guò)渡段路面、路基等發(fā)生沉降。因?yàn)闃蛄簩儆趧傂越Y(jié)構(gòu)，道路由路基、路面共同組合而成，屬于柔性結(jié)構(gòu)，二者無(wú)論是在荷載能力方面，還是結(jié)構(gòu)剛度上都存在較大差異。車輛在上方行駛時(shí)，橋梁可能出現(xiàn)的變形問(wèn)題相對(duì)較少，而路基和路面可能受到自重影響出現(xiàn)不同程度形變量，因此導(dǎo)致路橋過(guò)渡段形變程度不同，可能增加交通安全風(fēng)險(xiǎn)。[3]

2.3 橋梁橋頭設(shè)計(jì)不合理

在道路橋梁工程中，橋頭結(jié)構(gòu)需要承受最大的行車荷載。如橋頭結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，會(huì)嚴(yán)重影響工程實(shí)際建設(shè)期間的總體質(zhì)量。在實(shí)際設(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)部門沒(méi)有結(jié)合施工現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)勘查文件，導(dǎo)致設(shè)計(jì)出的施工方案與施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況存在一定差異，嚴(yán)重影響橋梁工程整體建設(shè)水平，出現(xiàn)路基路面不均勻沉降問(wèn)題。

3 道路路基設(shè)計(jì)要點(diǎn)

3.1 道路路基設(shè)計(jì)原則

在道路橋梁工程實(shí)際施工與運(yùn)營(yíng)期間，填筑環(huán)節(jié)、施工機(jī)械設(shè)備及行車荷載均會(huì)對(duì)路面路基結(jié)構(gòu)造成不同程度的破壞，導(dǎo)致基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)與其他附屬設(shè)施相繼發(fā)生變形損壞，如橋臺(tái)、擋土墻等。因此為從根本上提升道路橋梁工程路基結(jié)構(gòu)各項(xiàng)力學(xué)性能，還需要著重關(guān)注路基穩(wěn)定性設(shè)計(jì)工作。針對(duì)存在于道路橋梁工程中的路基沉降問(wèn)題，需要做好軟土路基的填筑工作，路基沉降后再進(jìn)行其他構(gòu)筑物的施工，避免路基沉降問(wèn)題會(huì)使道路橋梁工程中的、擋土墻或橋臺(tái)等結(jié)構(gòu)出現(xiàn)變形問(wèn)題。[4]

3.2 道路路基設(shè)計(jì)高度

在道路橋梁工程路基結(jié)構(gòu)高度設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要重點(diǎn)關(guān)注高度設(shè)計(jì)工作對(duì)工程整體建設(shè)質(zhì)量帶來(lái)的直接影響。要求高度設(shè)計(jì)工作應(yīng)當(dāng)著重考慮工程實(shí)際施工效率、施工成本及施工難度。最大限度提升工程對(duì)土地資源的利用率，切實(shí)保障工程建設(shè)全過(guò)程的綜合效益。

4 沉降段路基路面設(shè)計(jì)的內(nèi)容

4.1 地基和路基的設(shè)計(jì)

通常而言，橋臺(tái)結(jié)構(gòu)利用混凝土材料制作而成，結(jié)構(gòu)剛度大，路基剛度小，所以設(shè)計(jì)地基、路基等結(jié)構(gòu)時(shí)，如果不能對(duì)橋臺(tái)、路基存在的剛度差異進(jìn)行妥善處理，就有可能出現(xiàn)路面沉降問(wèn)題，會(huì)導(dǎo)致橋頭跳車這一現(xiàn)象的發(fā)生。因此，設(shè)計(jì)階段應(yīng)該按照科學(xué)方法，盡量控制橋臺(tái)、路基存在的剛度差異，保證過(guò)渡段路基和路面在施工過(guò)程的質(zhì)量。具體而言，設(shè)計(jì)階段可使用增強(qiáng)過(guò)渡段強(qiáng)度的方法指導(dǎo)施工。在路堤、橋臺(tái)二者中間設(shè)置寬度50m漸變帶，并在其中填充級(jí)配材料，為過(guò)渡段強(qiáng)度提供保障。與此同時(shí)，還可填筑引道位置的路基，如果路堤屬于合成加筋材料，應(yīng)該采取有效措施提高其承載能力，在過(guò)渡段的路基處及時(shí)填土，保證路堤基礎(chǔ)承載力，以免其使用過(guò)程出現(xiàn)沉降。除此之外，還需注意道路橋梁工程若屬于高等級(jí)路面，應(yīng)該確保路橋過(guò)渡段沉降量處于5cm內(nèi)，控制坡度差低于0.4%，若超出此指標(biāo)，就會(huì)為施工質(zhì)量帶來(lái)嚴(yán)重影響。[5]

4.2 科學(xué)合理設(shè)計(jì)沉降結(jié)構(gòu)

我國(guó)道路橋梁建設(shè)規(guī)劃缺乏統(tǒng)一的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，直接導(dǎo)致規(guī)劃實(shí)施過(guò)程中各施工團(tuán)隊(duì)缺乏相關(guān)依據(jù)。具體施工過(guò)程中，施工單位通常會(huì)結(jié)合以往施工經(jīng)驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查結(jié)果進(jìn)行設(shè)計(jì)和施工。施工過(guò)程中，要高度重視帶材長(zhǎng)度和強(qiáng)度的設(shè)計(jì)，以避免占用。例如，提高土壤抗剪強(qiáng)度可以有效避免沉降，因此需要考慮沉降、沉降物和邊坡開口。地網(wǎng)的合理應(yīng)用可以滿足有效提高路基穩(wěn)定性、減少人行道沉降以及通過(guò)置換地面質(zhì)量避免地面路基位移現(xiàn)象的要求。規(guī)劃沉降段時(shí)，路基各段施工強(qiáng)度可能不同，強(qiáng)度不同的混凝土可以完成合理過(guò)渡，達(dá)到合理區(qū)域內(nèi)各路基間沉降值。一般來(lái)說(shuō)，沉降路基與橋梁的梯度差異大于51厘米，沉降差異控制在5厘米以內(nèi)。

4.3 特殊路基設(shè)計(jì)

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)勘察數(shù)據(jù)，本工程主要采用軟土地基，充分考慮工程整體質(zhì)量和效益的要求，分析軟土的特點(diǎn)，應(yīng)遵循以下原則：（1）沙袋+預(yù)壓處理應(yīng)適用于一般軟土路段的施工;（2）水泥攪拌樁+等荷載預(yù)應(yīng)力處理應(yīng)在目前的坡道附近，在橋梁施工的整體支護(hù)區(qū)域附近進(jìn)行;（3）對(duì)于反鏟后面30米內(nèi)的軟土部分，采用CFG樁+sack砂孔+預(yù)壓處理;（4）對(duì)智谷b區(qū)南部地下室開挖施工，采用水泥攪拌樁+預(yù)拌體預(yù)應(yīng)力;（5）道路段不能達(dá)到高壓線路的凈高度時(shí)，高壓噴射灌漿樁+預(yù)應(yīng)力等于荷載。

4.4 后臺(tái)填筑施工技術(shù)方面的要點(diǎn)

施工過(guò)程中，項(xiàng)目負(fù)責(zé)人應(yīng)更加重視自己的責(zé)任，選擇合理、符合規(guī)范的施工技術(shù)和材料進(jìn)行施工。道路和橋梁施工現(xiàn)場(chǎng)，工人應(yīng)使用輕質(zhì)背景填充材料，將其完全壓實(shí)，以減少沉降的可能性。在此基礎(chǔ)上，施工采用了背景混合模式，也可以更好地減輕人行道填土的負(fù)擔(dān)。應(yīng)當(dāng)注意的是，在實(shí)際施工過(guò)程中，工程機(jī)械和運(yùn)輸車輛都可能影響路基填筑，因此很有必要提高路基填筑的穩(wěn)定性。[6]

4.5 路橋路基路面沉降段施工過(guò)程控制

（1）搭板的設(shè)置。為了避免道路和橋梁路基中路面的沉降，可以設(shè)置導(dǎo)板?；炷猎O(shè)置可以使parallel板的頂面平行于路面，橋的底板與頂面匹配。還可以形成與正常路段頂部平行的板塊頂面，達(dá)到平穩(wěn)過(guò)渡到下沉橋梁的目的。具體調(diào)整過(guò)程中應(yīng)考慮車輛載荷的影響。此外，還應(yīng)考慮為施工選擇的材料、橋臺(tái)后部填充體的強(qiáng)度等;（2）基坑軟基施工。爆破方法、塑料排水板等方法在公路橋梁垃圾堆放場(chǎng)軟基施工中較為常見，主要原因是加固效果較好、施工時(shí)間較短、沉降量較大。但是費(fèi)用高，施工時(shí)間長(zhǎng)，這要求我們?cè)诰唧w設(shè)計(jì)中充分考慮實(shí)際情況，合理選擇施工方法，并在保證工程質(zhì)量的基礎(chǔ)上盡可能降低工程造價(jià);（3）人行道填實(shí)關(guān)鍵點(diǎn)。合理填筑道路和橋梁人行道可以有效提高人行道的強(qiáng)度，從而防止人行道脫落。一般來(lái)說(shuō)，專業(yè)人員填土?xí)r，有必要對(duì)當(dāng)?shù)赝寥肋M(jìn)行取樣分析，然后根據(jù)分析結(jié)果選擇最佳填料。一般來(lái)說(shuō)，填料的含水量較低，可以有效地防止路面因水的大量蒸發(fā)而脫落。通常，沙子或石頭被選作填充物;（4）優(yōu)化邊坡填充。為了確保選擇合適的邊坡材質(zhì)，需要依賴試驗(yàn)并根據(jù)試驗(yàn)條件選擇最佳填料。結(jié)合實(shí)踐，優(yōu)選砂等含水量低、透氣性好的材料，但不推薦土等材料;（5）后臺(tái)充填。實(shí)踐表明，輕質(zhì)充填材料具有較強(qiáng)的抗壓強(qiáng)度和良好的土壤阻嚇效果。因此，在實(shí)際選擇背景填充材料時(shí)，應(yīng)選擇橋臺(tái)和路基材料剛度控制之間的剛度，以提高緊湊性和透水性;（6）嚴(yán)格控制排水施工質(zhì)量。對(duì)于降水較多的地方，擅長(zhǎng)排水是防止公路橋梁地下沉降的重要。修建排水管道可以防止沉降段雨水積聚，防止雨水浸沒(méi)對(duì)路面的影響，同時(shí)還需要考慮地下水的位置并確定地下水位。

5 結(jié)語(yǔ)

總而言之，道路橋梁工程建設(shè)水平可直接影響地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展速率，為切實(shí)保障道路橋梁工程建設(shè)效果，還需要重點(diǎn)分析引發(fā)各結(jié)構(gòu)病害問(wèn)題的原因，不斷優(yōu)化實(shí)際設(shè)計(jì)方案。嚴(yán)格管控路基路面沉降問(wèn)題，選擇適宜的工程施工材料，選擇適當(dāng)?shù)墓こ淌┕ぜ夹g(shù)，增強(qiáng)路基路面結(jié)構(gòu)各項(xiàng)力學(xué)性能，切實(shí)延長(zhǎng)道路橋梁工程全生命周期。

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