高速公路路基橋涵過渡段施工的安全質(zhì)量管控對策

劉志航

（廣東潮惠高速公路有限公司興汕建設(shè)管理處，廣東 汕尾 516600）

0 引言

高速公路線路通常包括橋梁、路基和隧道等結(jié)構(gòu)，這些結(jié)構(gòu)在強度、剛度以及變形量中存在較大的差異，該問題會給施工質(zhì)量帶來較大影響。在高速公路上，路基與橋涵之間連接的過渡段一直是這一類建設(shè)項目中最薄弱的環(huán)節(jié)。一方面，二者之間在剛度上存在較大差異，會造成公路的剛度突變；另一方面，二者之間的沉降差也會造成公路在后期運營中出現(xiàn)不平順的問題，嚴重影響公路整體使用效果。由于當(dāng)前很少有學(xué)者專門對過渡段的施工安全質(zhì)量管控進行研究，為改善該現(xiàn)狀，提升過渡段的施工質(zhì)量，該文以某高速公路為例，針對其路基橋涵過渡段施工提出相應(yīng)的安全質(zhì)量管控對策。

1 工程概況

為提高路基橋涵過渡段施工質(zhì)量，確保其具備足夠的安全性，以某高速公路建設(shè)項目為例，針對該公路路基橋涵過渡段施工提出相應(yīng)的管控對策。已知該高速公路建設(shè)項目沿線上一座橋梁建立在山坳結(jié)構(gòu)上，其現(xiàn)場施工條件復(fù)雜，且具有一定特殊性，因此針對該情況，在施工中采用預(yù)應(yīng)力混凝土T 型橋梁作為基本結(jié)構(gòu)，將其平面設(shè)置在半徑為1200m 的左偏圓曲線上。將該項目路基與橋涵的過渡段施工作為重點，其中包括了1 號橋臺過渡段和10 號橋臺過渡段。過渡段的全場為22.5m，填土高度為7.23m，邊坡坡度為1 ∶1.2。在各個過渡段層中將填料的厚度控制為30cm，誤差不超過±1cm，并設(shè)置3 層，及總厚度為（45±3）cm。該高速公路建設(shè)項目在設(shè)計階段對路基橋涵過渡段的差異沉降量標準設(shè)定為±5mm，如果超過該范圍，就說明施工存在不合理的問題，施工質(zhì)量無法滿足后期公路使用的要求。在具體施工過程中，按照地基處理、填料、施工工藝以及過程控制等環(huán)節(jié)施工。確定該工程項目的填筑材料包括灰土、碎石灰土以及級配碎石等。在施工中，遇到過度不平順的問題，為此，采用加筋土法進行處理，將角礫土作為主要填料原材料，加筋材料選用單向土工格柵。

2 高速公路路基橋涵過渡段施工的安全質(zhì)量管控對策

為提升高速公路路基橋涵過渡段施工的安全性，該文提出以下安全質(zhì)量管控對策，如圖1 所示。

圖1 安全質(zhì)量管控對策

2.1 控制過渡段兩側(cè)排水

為保證上述高速公路建設(shè)項目的質(zhì)量符合設(shè)計階段的差異沉降要求，針對其施工過程中進行管控。首先，針對該高速公路建設(shè)項目中的路基橋涵過渡段范圍以及兩側(cè)排水問題進行控制。在施工中，要求過渡段與其相鄰的路段路堤應(yīng)當(dāng)形成排水體系，以防止過渡段在實際施工中出現(xiàn)受水浸泡或沖刷的現(xiàn)象，保證后續(xù)施工順利進行。為進一步提高排水效果，需要在過渡段邊緣位置建設(shè)排水設(shè)施。

在設(shè)計排水設(shè)施時，需要對高速公路路基橋涵過渡段未來運行期的洪峰流量進行計算，如公式（1）所示。

式中：為徑流系數(shù)，為暴雨雨力，為流域匯流時間，為暴雨指數(shù)，為流域面積。在求得近幾年的洪峰流量后求出歷史洪峰流量的變率，如公式（2）所示。

式中：U為高速公路路基橋涵過渡段歷史年份中剔除最高值后遇到的最大洪峰流量，U為高速公路路基橋涵過渡段歷史年份中剔除最低值后遇到的最小洪峰流量，為統(tǒng)計總年長。

為保證過渡段兩側(cè)能夠快速排水，應(yīng)根據(jù)以上洪峰流量設(shè)計排水體系深度。在設(shè)計時，應(yīng)注意防止附近出現(xiàn)水土流失的問題，盡可能第不破壞施工區(qū)域原有的天然體系，盡量采用有利于地質(zhì)條件的布置方式，建立人工溝渠。對過渡段兩側(cè)路基的排水體系來說，還應(yīng)結(jié)合該高速公路建設(shè)項目所處地理位置的水文條件和道路等級進行調(diào)整。在建立排水體系時，應(yīng)做到就地取材，盡可能地減少排水體系對路面造成的破壞，并且避免水流入路面結(jié)構(gòu)中。通過上述管控對策，提升路基橋涵過渡段承受荷載和承受雨水共同作用的能力。在設(shè)置排水體系時，橫向位置應(yīng)布置在路基路肩外側(cè)或較低的路堤坡腳外側(cè)。在設(shè)置其縱坡時，應(yīng)保證其方向與路基橋涵過渡段路線縱坡一致，并且將其角度嚴格控制在0.5% 以內(nèi)。設(shè)置排水體系長度時，應(yīng)使其保持在合適區(qū)間，根據(jù)對該工程進行分析，可知在單向排水長度上每隔100 m～150 m 設(shè)置1 個出水口是合適的，可以避免出水不及時導(dǎo)致過渡段兩側(cè)因長時間無法排水造成路基橋涵受流水侵蝕出現(xiàn)質(zhì)量問題的情況發(fā)生。最后，在對過渡段進行施工時，需要同步進行相鄰路堤的施工，將其看作一個整體，從而進一步提高整體施工總質(zhì)量。

2.2 控制填料顆粒級配與含水量

在完成對過渡段兩側(cè)排水的控制后，需要從施工填料的角度出發(fā)，通過控制填料顆粒級配以及含水量，提高施工質(zhì)量。通過運輸車輛將拌和完畢的材料輸送到施工現(xiàn)場。在應(yīng)用這些材料進行施工前，需要對材料質(zhì)量進行抽驗，主要針對材料的顆粒級配以及含水量等參數(shù)數(shù)值進行測定。在抽驗過程中，每組材料都需要至少抽取一次。當(dāng)測定結(jié)果中的數(shù)據(jù)出現(xiàn)明顯變化，并超出規(guī)定范圍時，則需要立即進行抽樣復(fù)測，并將得到的測驗結(jié)果反饋給攪拌站。由攪拌站對填料的配比進行調(diào)整，保證最終施工中使用的填料質(zhì)量符合規(guī)定要求。在選擇原材料時，盡可能地選擇品質(zhì)優(yōu)良的材料，為級配碎石質(zhì)量奠定基礎(chǔ)。在過渡段填料時，很容易出現(xiàn)填料浪費以及容易出裂的現(xiàn)象，為此在確保填料質(zhì)量符合要求后，需要結(jié)合過渡段施工的具體填鋪厚度要求以及運輸車輛每次能夠輸送的材料量，對方格網(wǎng)面積進行測定，可選擇通過石灰撒線的方式，劃分填料區(qū)域方格網(wǎng)結(jié)構(gòu)。在填料時，應(yīng)嚴格按照方格網(wǎng)的規(guī)格進行填料，并確保方格網(wǎng)中每個邊界線都能夠超填10cm～15cm。級配碎石和級配砂礫石必須嚴格按照國家標準GB/T14684—2001，見表1。

與表1 中數(shù)字相比，砂的實際顆粒級配除4.75 mm 和0.60 mm 篩可以略有超出，但其超出總量應(yīng)小于5%。在過渡段的每層進行填料時，都需要重新確定填料的顆粒級配以及含水量，保證其參數(shù)符合標準要求，保證其具備均勻性以及穩(wěn)定性的基礎(chǔ)上，才能進行碾壓夯實。過渡段填料顆粒級配碎石填筑處理方法如圖2 所示。

圖2 過渡段填料顆粒級配碎石填筑處理方法

表1 GB/T 14684-2001 顆粒級配

2.3 控制過渡段壓實質(zhì)量

在進行基坑回填時，選用強度等級為C15 的素混凝土，通過攪拌站進行集中拌和，在進行密實處理時，采用插入式振搗器進行振搗。在回填完畢后，針對過渡段的基底進行處理，清除掉表面的松軟土以及腐殖土，利用振動碾路機進行密實。再針對地基的系數(shù)進行檢測，保證其符合控制標準（大于或等于60 MPa/m）后，才能夠進行后續(xù)施工工作。以上是控制過渡段壓實質(zhì)量的一般做法，但是在進行過渡段壓實過程中，很少會對填料水泥含量進行測定，只是進行壓實，再人為觀察壓實質(zhì)量，很容易導(dǎo)致壓實質(zhì)量存在問題。為解決該問題，需要在填筑過程中，每填高90 cm 就應(yīng)對左、右和中間位置進行填料水泥含量進行測定，保證水泥含量控制在試驗標準配比量的±1%。針對過渡段級配碎石填層的壓實標準：對地基系數(shù)來說，為保證實際施工中地基系數(shù)符合施工質(zhì)量要求，需要將其壓實度設(shè)置為大于150 MPa/m；動態(tài)變形模量壓實大于50 MPa/m；變形模量壓實應(yīng)大于80 MPa/m。每壓實一層都需要對其孔隙率進行檢測。在壓實區(qū)域選取3 個測點，分別位移過渡段左側(cè)、右側(cè)和中間。每填高25 cm，都需要對其動態(tài)變形模量進行測定，同樣按照上述方式選擇3 個測點，針對過渡段的壓實不符合上述標準的區(qū)域，需要使用碾壓機對其進行反復(fù)壓實，通過該方式解決以往目力檢測壓實質(zhì)量的問題。在進行壓實處理時，需要先進行靜壓處理，再采用振動碾壓的方式完成4 次壓實處理，振動壓路機需要采用50t 以上的，使振動頻率應(yīng)貼近基底土層狀態(tài)，最后，再進行一次靜壓。在過渡段壓實處理施工過程中，碾壓次數(shù)應(yīng)在8 次以內(nèi)，如果超出8 次仍然沒有達到預(yù)期的壓實效果，就需要對壓實位置進行開挖，并再次檢驗填料質(zhì)量。為進一步提高壓實質(zhì)量，還需要對壓實過程中碾壓的順序進行調(diào)整，采取先向兩側(cè)碾壓，后中間碾壓，先緩慢碾壓，后快速碾壓的方式進行壓實，壓實交接位置需要互相重疊壓實，并針對靠近橋臺的區(qū)域進行橫向碾壓。

3 管控效果

該文針對某高速公路建設(shè)項目中的路基橋涵過渡段施工提出了3 個方面的質(zhì)量管控對策，為驗證上述內(nèi)容是否合理，根據(jù)該工程項目的基本施工條件，將這3 個方面的對策應(yīng)用于該建設(shè)項目中，并采用對過渡段承載能力進行檢測的方式，分析管控效果，在對過渡段承載能力檢測時，采用灌砂法和環(huán)刀法相結(jié)合的方式，在過渡段的施工區(qū)域內(nèi)，每間隔5 m 設(shè)置1 個監(jiān)測點，共設(shè)置10 個監(jiān)測點，其中5 個位于過渡段左側(cè)，另外5 個位于過渡段右側(cè)。針對各個監(jiān)測點的承載能力進行測定。為方便論述，針對各個監(jiān)測點進行編號，分別為GDL-01、GDL-02、GDL-03、GDL-04 和GDL-05、GDR-01、GDR-02、GDR-03、GDR-04 和GDR-05。在檢測過程中，利用分離式千斤頂進行加載，并利用油壓表對其應(yīng)力進行記錄，利用百分表對沉降值進行測定。其中油壓表的測定精度為0.3 級，百分表的分辨率為0.01 mm。為了量化過渡段的沉降能力，將K30作為評價量化指標。K30 為荷載強度與標準沉降的比值，通過該量化結(jié)果評價過渡段承載能力，測定得出的K30 數(shù)值越大，則說明過渡段的承載能力越強；反之若測定得出的K30 數(shù)值越小，說明過渡段承載能力越弱。根據(jù)上文，針對10 個測點的K30 數(shù)值進行計算，并將得出的結(jié)果記錄見表2。

表2 管控對策實施后的質(zhì)量效果記錄表

通常情況下，在正常高速公路建設(shè)項目中，符合質(zhì)量要求的路基橋涵過渡段K30 值應(yīng)大于150.0 MPa/m。從表2 中的數(shù)據(jù)可以看出，各個測點的K30 值均超過這一標準數(shù)值，說明各個測點上的承載能力均符合要求。因此，以上數(shù)據(jù)可以證明，在應(yīng)用上述3 個方面的管控對策后，可以明顯提升過渡段的承載能力，保證施工質(zhì)量。

再對施工完畢后過渡段的差異沉降量進行記錄，通過上述論述可知該高速公路建設(shè)項目在設(shè)計階段對路基橋涵過渡段的差異沉降量標準為±5 mm，將這一標準作為評價指標，進一步對過渡段的質(zhì)量進行驗證。在過渡段上平均劃分5 個區(qū)域，每個分區(qū)對應(yīng)編號I、II、III、IV 和V。針對每個區(qū)域利用HR8066 型號沉降監(jiān)測儀對其沉降量進行測量。HR8066 型號沉降監(jiān)測儀的測量精度為±0.1 mm，電源為5 V～24 V。將HR8066 型號沉降監(jiān)測儀測量結(jié)果記錄，并繪制成表3。

從表3 中的數(shù)據(jù)可以看出，采用該文上述3 個方面的對策對該高速公路建設(shè)項目中路基橋涵過渡段的施工質(zhì)量進行控制，5 個區(qū)域的沉降量均在標準范圍內(nèi)，并且隨著天數(shù)的增加，各個區(qū)域的沉降值并沒有出現(xiàn)明顯增加的趨勢。因此，上述結(jié)果說明，該文提出的管控對策很好地控制了過渡段沉降量。

表3 路基橋涵過渡段沉降量記錄表

綜上所述，該文提出的管控對策在實際應(yīng)用中能夠提升路基橋涵過渡段的施工質(zhì)量，以此保障公路的安全。

4 結(jié)語

對高速公路建設(shè)項目來說，其施工要點較多，路基與橋涵過渡段的質(zhì)量控制難度較大，若控制不合理則會造成跳車和錯臺問題產(chǎn)生，進而造成高速公路的通行服務(wù)質(zhì)量降低。針對這一問題，該文以具體高速公路建設(shè)項目為例，針對其路基與橋涵的過渡段施工提出了3 個方面的管控策略，并采用對過渡段承載能力和沉降量測定的方式，驗證了管控對策的可行性，通過該文研究，為保障高速公路路基橋涵過渡段施工安全提供一定的幫助。