路橋過渡段沉降差控制方法探討

陳惠水

（揭陽市建筑設(shè)計院有限公司，廣東 揭陽 522000）

1 引言

在經(jīng)濟(jì)社會不斷發(fā)展的利好背景下，為了更好地促進(jìn)不同城市和地區(qū)之間的文化交流和經(jīng)濟(jì)發(fā)展，我國路橋工程項目建設(shè)數(shù)量和規(guī)模不斷增加和壯大，隨之面臨的困難和問題也逐漸暴露出來。其中，路橋過渡段不均勻沉降差異較大的問題成為影響交通安全性的重要因素之一。如果在路橋過渡段存在持續(xù)性的沉降或沉降差異較大的問題，不僅會造成路面顛簸，而且很有可能會在汽車行駛速度較快的情況下引發(fā)橋頭跳車現(xiàn)象，影響了道路行車的安全性，縮短了路橋的使用壽命。因此，在新道路建設(shè)時，建設(shè)各方必須重視路橋過渡段不均勻沉降問題，并且找準(zhǔn)發(fā)生不均勻沉降的原因，以其為切入點(diǎn)，尋找解決路橋過渡段不均勻沉降的技術(shù)措施，實(shí)現(xiàn)對施工質(zhì)量的控制，盡可能地提升路橋過渡段的通行安全性。

2 路橋過渡段的設(shè)計要點(diǎn)

2.1 嚴(yán)格控制橋頭搭板時沉降值

通過對小轎車（速度為60~80 km/h）通過路橋過渡段和記錄司乘人員震感的調(diào)查結(jié)果顯示：

1）橋頭搭板長度縱向變化值Δ1越大，司乘人員感受到的汽車跳動越強(qiáng)，行車的舒適性越差；

2）橋臺與臺后填土施工完成后，如果因沉降產(chǎn)生的搭板縱坡變化值在0.4%~0.6%，司乘人員行車時的舒適性不會因此受到影響；

3）根據(jù)在不同縱坡下司乘人員的行車感受得出：橋頭搭板施工后，如果因沉降產(chǎn)生的搭板縱坡變化值趨于穩(wěn)定，路面和搭板面之間的允許縱坡差為Δ2=0.3%，即在路橋的搭板施工中，過渡段差異沉降值應(yīng)控制在[Δ1]=0.3%。

現(xiàn)階段，盡管我國就路面與橋梁搭板之間的縱坡差未做明確規(guī)定，但是，根據(jù)大量施工現(xiàn)場的相關(guān)資料和相關(guān)文獻(xiàn)，可以基本確定出路面與橋梁搭板之間的縱坡差限值，即[Δ2]=0.2%。

綜合考慮在工程項目建設(shè)完成后因橋臺沉降引起的縱坡差，以及交付使用時橋面和搭板面的縱坡，路橋過渡段縱坡的允許變化值為[Δ]=[Δ1]+[Δ2]=0.3%+0.2%=0.5%。

將以上[Δ]取值結(jié)果帶入該公式，可以得出路橋過渡段搭板允許的工后沉降值Sa的計算公式為：

式中，α1為橋臺基礎(chǔ)工后沉降值占基礎(chǔ)總沉降值比例系數(shù)；α2為考慮橋臺基礎(chǔ)形式的系數(shù)；L為搭板長度。

2.2 確保路橋過渡段的緩和性

路橋工程組織和實(shí)施的過程中，由于路面與橋梁的梁體結(jié)構(gòu)之間所能承受的荷載不同，因此，當(dāng)同一輛汽車行駛在路橋過渡段時，由道路及橋梁基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)傳遞的應(yīng)力也有所差異，這就可能導(dǎo)致路橋過渡段沉降幅度過大。因此，在設(shè)計階段，要求道路及橋梁基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)具備較大的承載能力，能夠有效應(yīng)對大量的外來應(yīng)力。根據(jù)國家相關(guān)施工技術(shù)規(guī)范，路基沉降差應(yīng)嚴(yán)格控制在5 cm之內(nèi)，在橋梁與路面的過渡段，應(yīng)將其沉降差嚴(yán)格控制在0.5%之內(nèi)。

2.3 合理設(shè)計搭板的長度與強(qiáng)度

合理控制搭板的長度與強(qiáng)度對控制橋頭及橋臺的沉降具有重要意義[1]，能夠滿足不同數(shù)量車輛通行的實(shí)際要求。實(shí)踐證明，將搭板的長度控制在5~8 m較為合適。

項目，是一個特殊的將被完成的有限任務(wù)，它是在一定時間內(nèi)，滿足一系列特定目標(biāo)的多項相關(guān)性工作的總稱。項目管理是在一個確定的時間范圍內(nèi)，為了完成一個既定的目標(biāo)，并通過特殊形式的臨時性組織運(yùn)行機(jī)制，通過有效的計劃、組織、領(lǐng)導(dǎo)與控制，充分利用既定有限資源的一種系統(tǒng)管理辦法。[1]

首先，在設(shè)計過程中，應(yīng)在道路橋梁的過渡段考慮到路面下沉?xí)r出現(xiàn)的縱坡變化，并且根據(jù)這一變化確定搭板的長度，以滿足過渡段沉降控制要求；其次，搭板的長度必須覆蓋整個橋臺結(jié)構(gòu)；然后，在設(shè)計搭板強(qiáng)度時，應(yīng)考慮到路橋過渡段的受力特征，并根據(jù)橋臺及路基結(jié)構(gòu)之間沉降差最大的區(qū)域確認(rèn)搭板的長度。同時，考慮搭板可能承受的最大應(yīng)力，避免后期搭板在運(yùn)行過程中出現(xiàn)開裂問題。

2.4 考慮路橋過渡段的變形問題

變形控制是影響路橋沉降差最關(guān)鍵的因素之一，變形控制的根本目的是保證將沉降控制在允許范圍之內(nèi)。根據(jù)相關(guān)路橋施工技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范，需要對路橋過渡段的關(guān)鍵部位的沉降差控制在5 cm之內(nèi)，全程監(jiān)控并且掌握路橋過渡段的沉降狀況，再根據(jù)沉降規(guī)律繪制相應(yīng)的曲線圖，為后期控制路橋過渡段的變形提供數(shù)據(jù)支撐。

研究證明，當(dāng)路橋過渡段的縱向坡度超過某一特定區(qū)域時，車輛在通行過程中會產(chǎn)生較大的顛簸，因此，在路橋過渡階段，要求沉降幅度嚴(yán)格控制在5 cm之內(nèi)，為車輛通行的安全性提供保障。

3 橋臺施工控制措施

3.1 臺背地基處理

臺背過渡段沉降是由眾多因素引起的，對于這一問題的處理，需要從臺背地基處理入手，并針對不同的影響因素采取具有針對性的解決措施。臺背地基施工中，分為天然地基和人工地基兩種，天然地基指的是地基中的天然土層，但是如果天然地基的土質(zhì)過于軟弱，需要通過人工方式進(jìn)行加固，這種經(jīng)過處理的地基叫作人工地基。目前，軟土地基處理方法主要包括換土法、超載預(yù)壓法、排水固結(jié)法、深層攪拌樁法（見圖1）及加固橋頭軟基等。

3.2 提高臺背填土施工質(zhì)量

在臺背區(qū)域內(nèi)選擇摩擦角大、壓實(shí)速度快、強(qiáng)度高以及透水性好的填土，從而提升填土的壓實(shí)性能，滿足路基壓實(shí)度要求。同時，由于減輕路基自重可以緩解地基的承載能力，減少沉降，提升行車安全性，還可以使用輕質(zhì)的材料填筑臺背，比如粉煤灰，大大降低路堤對地基的豎向壓力及側(cè)壓力。

近些年來，在臺背回填中，一些企業(yè)還采用泡沫丙乙烯作為路橋過渡段施工填料，雖然可以大大減輕堤體的重量，成功避免路橋過渡段的沉降問題，但缺點(diǎn)是其在汽油和柴油的作用下具有溶解的傾向，同時價格比較昂貴。

4 路橋過渡階段的施工控制措施

4.1 重視對路橋地基的處理

地基處理是本工程項目施工過程中最重要和最基礎(chǔ)的一項工作，只有加大對地基處理的重視程度，才能確保地基的承載能力符合相關(guān)要求和標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)前，在路橋過渡段的地基施工處理技術(shù)主要包括預(yù)壓法、夯實(shí)法和置換法等，針對不同的施工區(qū)域土質(zhì)狀況，應(yīng)采用不同的地基施工技術(shù)。因此，在工程實(shí)踐過程中，必須結(jié)合工程的實(shí)際狀況以及所處地質(zhì)環(huán)境合理選擇施工方案。

4.2 利用土工格柵控制路橋過渡段的沉降差

為了將路橋過渡段的沉降差控制在合理范圍內(nèi)，可以有效利用土工格柵施工技術(shù)。在特殊的施工狀況下，土工格柵能夠幫助路橋過渡段承受更高的外部荷載，還能將路橋過渡段所承受的外部荷載進(jìn)行分散化處理，避免在汽車行駛到路橋過渡段后，外部荷載集中到路橋過渡階段的某一點(diǎn)而造成顯著的沉降差。此外，土工格柵不僅對路橋過渡段填土結(jié)構(gòu)變形有約束作用，還可以防止其在早期出現(xiàn)縱向移位，從根本上保證路橋結(jié)構(gòu)的安全性和穩(wěn)定性。同時，土工格柵具有彈性系數(shù)較高的特征，這一特征能夠有效緩解道路橋梁過渡階段不均勻沉降問題[2]。

4.3 注重對路橋過渡階段的壓實(shí)施工

壓實(shí)施工也是路橋過渡施工階段最重要的環(huán)節(jié)之一。要保證壓實(shí)效果，首先，要選擇合適的填料，并且對填料進(jìn)行專項試驗，在此基礎(chǔ)上選擇相應(yīng)的回填材料，保障壓實(shí)施工的整體質(zhì)量。要綜合考慮路橋過渡段的施工成本，遵循就地取材的原則，嚴(yán)格控制路橋松鋪厚度，將填料的松鋪厚度控制在約20 cm，并且對不同層次的填料進(jìn)行標(biāo)記，便于施工后進(jìn)行二次質(zhì)量檢測。在本項目的具體施工過程中，還要重點(diǎn)檢查施工區(qū)域土層的壓實(shí)度及土層內(nèi)部的含水量，確保壓實(shí)度達(dá)到路橋建設(shè)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)[3]。

4.4 根據(jù)項目實(shí)際情況合理選擇填料

1）選擇合適的填料。為切實(shí)保障壓實(shí)施工的整體質(zhì)量，可以使用摩擦角大、強(qiáng)度高和透水性能良好的材料，如砂礫、礫石、石灰穩(wěn)定土等，這些填料壓實(shí)速度快，加載后可在較短的時間內(nèi)完成變形。

2）可以使用輕質(zhì)填料，如泡沫聚苯乙烯、聚苯乙烯泡沫（EPS）材料或著粉煤灰等。EPS符合路橋過渡段的剛度要求，將其用來填筑路基可減小地基的附加應(yīng)力；粉煤灰和普通的細(xì)粒土相比，具有自重輕、強(qiáng)度高以及壓縮性好等的特點(diǎn)，在相應(yīng)的工藝條件下，可形成高強(qiáng)度的符合新材料。需要注意的是，使用的粉煤灰在符合級配要求的情況下，粒徑含量應(yīng)大于45%，燒失量應(yīng)小于12%。

3）嚴(yán)格控制粉煤灰的含水量，在具體的壓實(shí)過程中，嚴(yán)格按照分層填筑、碾壓、檢測等方式施工。

4）為保證碾壓到位，應(yīng)當(dāng)使用小型壓實(shí)機(jī)具，每層填筑高度嚴(yán)格控制在1~15 cm。

5）碾壓過程中單位壓力不得超過土的強(qiáng)度極限，避免土體遭到破壞。

6）壓實(shí)初期，土體較為松散，應(yīng)輕壓慢速進(jìn)行，隨著土層的逐步密實(shí)，再逐漸提高壓強(qiáng)及速度。

5 結(jié)語

綜上所述，造成路橋過渡段沉降差較大的原因是多種多樣的，因此，施工團(tuán)隊?wèi)?yīng)通過科學(xué)的設(shè)計和施工方案控制路橋過渡段的沉降差，利用土工格柵技術(shù)、壓實(shí)施工技術(shù)以及地基處理技術(shù)等保障路橋過渡段的平穩(wěn)性。