市政路橋建設(shè)中的沉降段路基路面施工工藝

鄭捷敏

（廣東水電二局股份有限公司，廣東 廣州 510627）

0 引言

路基和路面沉降是市政路橋建設(shè)中的常見問題，其中路面不均勻沉降和橋頭跳車現(xiàn)象尤為明顯，當(dāng)車輛行駛至沉降段時(shí)顛簸感增強(qiáng)，車輛對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的沖擊作用迫使結(jié)構(gòu)受損。由此可見，須深入探討路橋沉降段的施工技術(shù)，從根本上避免路基路面沉降問題的發(fā)生。

1 工程概況

某市政新修建了一處道路，該道路整體為東西走向，總長1.6km左右。該道路是城市主干道，雙向八車道，道路配置有寬60m的紅線，預(yù)設(shè)行車速度60km/h。全線有半互通式立交橋和大橋各一處。經(jīng)過分析，全線應(yīng)及時(shí)進(jìn)行軟土路基處理作業(yè)。

2 路基路面設(shè)計(jì)

2.1 路基強(qiáng)度

土基回彈模量E0的數(shù)值參照原有實(shí)地工程勘測資料和規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)獲取，土基回彈模量E0≥30MPa，土基頂面的彎沉值l0＝300（0.01mm）。

2.2 橋頭路基設(shè)計(jì)

當(dāng)在軟土地基路線處進(jìn)行橋頭作業(yè)時(shí)須注意，針對(duì)肋板臺(tái)或扶臂臺(tái)，承重臺(tái)的底部標(biāo)高應(yīng)稍高于復(fù)合地基處樁體頂部的高程，當(dāng)復(fù)合地基的強(qiáng)度符合預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，即可進(jìn)行橋臺(tái)作業(yè)[1]。針對(duì)柱式臺(tái)或座板臺(tái)，復(fù)合地基處須保證查收后將土回填至預(yù)設(shè)標(biāo)高，當(dāng)回填作業(yè)時(shí)通常由小型振動(dòng)壓路機(jī)進(jìn)行操作，以對(duì)稱薄填的方式來完成回填作業(yè)并碾壓至預(yù)設(shè)壓實(shí)度、回填至路床指定高程，等壓實(shí)時(shí)長足夠后再進(jìn)行樁基及橋臺(tái)作業(yè)。對(duì)用水泥樁處理圓管涵的線路來說，須將路基底部樁體之間的距離適當(dāng)縮短且至少配置兩排樁。

2.3 特殊路基設(shè)計(jì)

參照外業(yè)檢測資料，該項(xiàng)目的特殊路基通常用填方段深層軟土地基處理。依據(jù)軟土特征，在確保施工時(shí)長和資金效益最大化的前提條件下，該軟土地基設(shè)計(jì)規(guī)范如下：1）針對(duì)普通的軟土線路，以袋裝砂井+等載預(yù)壓治理；2）挨近原有碧桂路、匝道或橋梁進(jìn)行滿堂支架作業(yè)的周邊線段，以水泥攪拌樁+等載預(yù)壓治理；3）針對(duì)橋臺(tái)背面30m區(qū)域內(nèi)的軟土線段，以CFG樁+袋裝砂井+等載預(yù)壓治理；4）針對(duì)南方智谷B區(qū)地底挖掘線路，通常以水泥攪拌樁+等載預(yù)壓治理；5）難以符合高壓線作業(yè)凈高的線段，通常以高壓旋噴樁+等載預(yù)壓治理。

2.4 路面結(jié)構(gòu)層設(shè)計(jì)

在該項(xiàng)目路面預(yù)設(shè)年限以內(nèi)，一個(gè)行車線路上總計(jì)標(biāo)準(zhǔn)軸載當(dāng)量軸次是2.15×107。瀝青路面遵循《城鎮(zhèn)道路路面設(shè)計(jì)規(guī)范》（CJJ 169—2012）指定的理論方式來進(jìn)行涉設(shè)計(jì)；瀝青路面結(jié)構(gòu)總厚以“路面設(shè)計(jì)程序系統(tǒng)HPDS2012”（現(xiàn)有最新版本）為準(zhǔn)來進(jìn)行分析推算作業(yè)。路面結(jié)構(gòu)見表1。

表1 主線和匝道機(jī)動(dòng)車道路面結(jié)構(gòu)

對(duì)路面設(shè)計(jì)來說，須注意很多客觀要素，例如實(shí)地車流量狀況、現(xiàn)場地質(zhì)條件、土質(zhì)狀況和選定的建材質(zhì)量等。須在進(jìn)行實(shí)地作業(yè)前科學(xué)監(jiān)測該施工路面，經(jīng)多部門協(xié)商、研究來制定相關(guān)工程計(jì)劃，須以政府部門與專業(yè)人士的指導(dǎo)意見為準(zhǔn)，確保作業(yè)期間所有操作均符合施工要求。

3 市政路橋沉降段路基路面施工工藝

沉降段路基路面施工工藝流程如圖1所示。

圖1 市政路橋沉降段路基路面施工流程

3.1 填料參數(shù)配置

臺(tái)背填料宜采用級(jí)配良好的砂類土或天然砂礫，須控制填料中細(xì)粒的含量，任何強(qiáng)度不足的土以及強(qiáng)風(fēng)化石料均不可投入使用。以構(gòu)建模型的方法識(shí)別填料對(duì)路堤沉降的影響機(jī)制，經(jīng)計(jì)算后確定適宜的填料屬性參數(shù)，根據(jù)參數(shù)來采取填料質(zhì)量控制措施。填料的屬性參數(shù)見表2。

表2 不同類型填料的屬性參數(shù)

在壓實(shí)條件一致的前提下，材料性質(zhì)的特殊性會(huì)使不同填料的沉降量產(chǎn)生差異，其中以碎石為填料的路面中心沉降最大。綜合考慮填料質(zhì)量、材料供應(yīng)能力和運(yùn)輸條件等因素，對(duì)比可行性后，建議使用砂礫作為填料。填筑用砂礫須滿足的基本要求如下：粒徑在0.074mm以內(nèi)的顆粒不大于總量的5%；粒徑2mm～60mm的顆粒占總量的1/2以上；級(jí)配良好。在沉降段施工階段，嚴(yán)格控制路基的壓實(shí)度，憑借路基的穩(wěn)定性優(yōu)勢解決沉降問題。根據(jù)現(xiàn)行規(guī)范，橋頭路基壓實(shí)度須超過96%[2]。

3.2 過渡段施工

在沉降段長度控制方面，以倒梯形的方式過渡，將填土高度的3倍作為結(jié)構(gòu)底端長度，上部長度按1∶1的倒坡計(jì)算。業(yè)主充分關(guān)注現(xiàn)場施工狀況，要求設(shè)計(jì)單位結(jié)合工程現(xiàn)狀優(yōu)化沉降段結(jié)構(gòu)，用砂礫填筑沉降段，周邊的其他部分用細(xì)粒土填筑。從成本角度考慮，砂礫的價(jià)格約為細(xì)粒土的2.5倍，如果沉降段結(jié)構(gòu)的底端較長，填筑所用砂礫的數(shù)量增加，會(huì)導(dǎo)致成本上升。為了在保證沉降段施工效果的同時(shí)控制工程造價(jià)，須設(shè)定合適的底端長度，采用建模的方法分析，兼顧施工質(zhì)量和成本控制兩項(xiàng)要求。沉降段底端的長度取2m、4m、12m、18m和24m，路面寬度24.5m，壓實(shí)度為96%，臺(tái)背填土高度6m，坡度1∶1，計(jì)算路面上中心部位與填土高度頂部的豎向沉降量，基于計(jì)算結(jié)果繪制曲線，動(dòng)態(tài)分析指標(biāo)的變化趨勢。結(jié)果表明，豎向沉降量隨著沉降段結(jié)構(gòu)底端長度的增加而減少，在采取增加沉降段底端長度的方法后可以減少沉降量，橋頭結(jié)構(gòu)更具穩(wěn)定性，車輛行駛過程中的舒適性和安全性均能夠得到保證。

3.3 搭板設(shè)置

3.3.1 搭板的設(shè)置方法

用科學(xué)的方法設(shè)置搭板是保證沉降段施工質(zhì)量的重要措施，施工人員須嚴(yán)格遵循設(shè)計(jì)要求與行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，做好搭板尺寸的規(guī)劃、搭板布設(shè)位置的調(diào)整及固定等相關(guān)工作，例如，搭板與路基頂面的標(biāo)高保持一致。為了使道路與橋梁平順銜接，搭板的頂面標(biāo)高與路基路面的標(biāo)高須一致。具體到工程設(shè)計(jì)中，搭板及路面連接部位的標(biāo)高可以在設(shè)計(jì)值的基礎(chǔ)上適當(dāng)增加，方便在后續(xù)施工中順利形成預(yù)留反向坡。

3.3.2 連接橋臺(tái)與搭板

當(dāng)豎向錨栓臨近臺(tái)端時(shí)，最好將其布設(shè)在連接橋臺(tái)臺(tái)背與搭板處，根據(jù)現(xiàn)場布設(shè)情況搭配水平拉桿限制錨栓，避免搭板滑動(dòng)。按75cm～80cm的間距依次設(shè)置22號(hào)鋼筋，通過鋼筋起到加固的效果。在安裝支座前，在連接橋臺(tái)與搭板施工部位設(shè)厚度1cm～2cm的油氈墊層，相鄰支座的油氈墊層間距約為80cm。當(dāng)搭板由于穩(wěn)固性不足而移動(dòng)時(shí)，易導(dǎo)致路面結(jié)構(gòu)受損，為了避免這個(gè)問題，將牛腿邊緣和臺(tái)端上邊緣設(shè)為倒角形式。沉降縫隙中的雜物須清理干凈，填入麻絮、玻璃纖維等材料，灌注稀瀝青材料并填縫。對(duì)沉降縫隙采取多項(xiàng)處理措施后，阻隔雨水向內(nèi)部的滲透，避免搭板與橋臺(tái)的連接部位遭到雨水的侵蝕[3]。

3.3.3 搭板的具體設(shè)置要點(diǎn)

嚴(yán)格依據(jù)規(guī)范設(shè)置混凝土搭板，控制搭板的位置，確認(rèn)位置無誤后采取穩(wěn)固措施。為了確?；炷谅访嫫秸群捅砻嫫露鹊暮侠硇裕扇C(jī)械設(shè)備規(guī)范化作業(yè)的方法，用壓路機(jī)對(duì)路基路面進(jìn)行充分碾壓。碾壓期間，作業(yè)人員控制各個(gè)碾壓階段的溫度與速度。當(dāng)對(duì)薄弱基層做壓實(shí)處理時(shí)，搭板頂面與基層頂面中間預(yù)留10cm。在瀝青混凝土施工前，對(duì)原碎石基層做鑿除處理，控制鑿除的深度，清理鑿除產(chǎn)生的雜物，為臺(tái)背回填和瀝青混凝土灌注創(chuàng)設(shè)良好的條件。

3.4 臺(tái)后填筑

當(dāng)后臺(tái)填筑時(shí)，妥善選擇基床及路堤的填筑材料，借助優(yōu)質(zhì)的填料進(jìn)行有效填筑。沉降段和橋臺(tái)的填筑采取水平分層的方法，逐層把控填筑質(zhì)量，在臺(tái)后2m的位置填土，將橋臺(tái)基底施工作業(yè)落實(shí)到位。

后臺(tái)填筑須嚴(yán)格依據(jù)施工規(guī)范進(jìn)行，施工流程須合理，施工方法須科學(xué)可行。不應(yīng)該從路堤頂開始松土傾倒，否則背墻土壓力將在短時(shí)間內(nèi)急劇增加，進(jìn)而誘發(fā)滑動(dòng)面和填土大幅度沉陷的問題。

針對(duì)橋臺(tái)基底應(yīng)力不高的情況，根據(jù)現(xiàn)場勘察結(jié)果來確定比原地面更高的基底，對(duì)該部分做打樁處理，而后填土作業(yè)。須注意的是，當(dāng)填土出現(xiàn)沉陷現(xiàn)象時(shí)，樁體的加固效果受到抑制，可能產(chǎn)生負(fù)摩擦力。為了規(guī)避該狀況，應(yīng)該先安排填土施工，經(jīng)一段時(shí)間的靜置后使土層完全沉陷，再將打樁作業(yè)落實(shí)到位，該方式便于樁身順利穿過填土層，發(fā)揮出樁體的加固作用。

為了確保擋土墻和橋臺(tái)在沉降段填筑過程中保持穩(wěn)定，配備了小型機(jī)械，在人工的輔助下在擋墻后方2m和橋臺(tái)處做填筑處理，橋臺(tái)周邊2m外的區(qū)域用大型機(jī)械逐層填筑并碾壓，嚴(yán)格控制各層的厚度和平整度，最終保證整體填筑層的穩(wěn)定性。

當(dāng)臺(tái)后填筑時(shí)，還須注意如下3點(diǎn)：1）在沉降段施工前，將聚積在橋臺(tái)基坑內(nèi)的積水清理干凈，用C10混凝土對(duì)基坑地表下面做回填處理，目的在于提高基坑底處和側(cè)壁的密實(shí)性。2）當(dāng)對(duì)沉降段與臺(tái)后相距3m內(nèi)的基層進(jìn)行填筑時(shí)，施工材料可選擇C10混凝土，控制填筑厚度，保證填筑的有效性。為了促進(jìn)積水高效排出，在基層頂部設(shè)適度的橫向坡，填筑后對(duì)基層底做充分的夯實(shí)，提高填筑部分的密實(shí)性。3）在臺(tái)背處施作厚度約為15cm的防水層，防水層和臺(tái)背緊密貼合，在這之后可以組織沉降段的分層填筑作業(yè)。

3.5 壓實(shí)作業(yè)

在路橋沉降段路基路面施工中須采取壓實(shí)措施，促進(jìn)填料的緊密結(jié)合，提高結(jié)構(gòu)的密實(shí)性。沉降段路基路面的壓實(shí)作業(yè)要點(diǎn)如下：1）準(zhǔn)確測定土壤和路基的含水量，根據(jù)測定結(jié)果評(píng)價(jià)水分和干容量的關(guān)系，為水泥和沙粒等材料的配置提供參考。各類填筑原材料的質(zhì)量須達(dá)標(biāo)，當(dāng)拌和時(shí)須控制材料的用量并充分拌和。2）合理控制碾壓程度，動(dòng)態(tài)調(diào)整碾壓長度；適配性能可靠的壓實(shí)機(jī)械設(shè)備，由專員規(guī)范操作，使壓實(shí)設(shè)備的運(yùn)行速度和壓實(shí)遍數(shù)各項(xiàng)指標(biāo)均具有可行性。碾壓段長度的控制視現(xiàn)場環(huán)境而定，當(dāng)風(fēng)速偏高或氣溫偏低時(shí)，縮短碾壓長度；當(dāng)氣溫偏高時(shí)，增加碾壓長度。3）壓實(shí)期間對(duì)壓實(shí)機(jī)械的碾壓輪適量噴水，避免瀝青混合料黏輪。大型機(jī)械設(shè)備難以觸及的邊角部位采用振動(dòng)夯板加以處理，保證填筑全范圍內(nèi)均得到碾壓，無任何漏壓現(xiàn)象。4）碾壓按照從兩側(cè)開始向中間推進(jìn)的順序進(jìn)行，前期非振動(dòng)碾壓，碾壓速度約為2km/h；后期振動(dòng)碾壓，在前述基礎(chǔ)上將碾壓速度增加至5km/h～6km/h，壓實(shí)機(jī)械勻速運(yùn)行。不同碾壓遍數(shù)產(chǎn)生的碾壓效果存在差異，為了保證碾壓的有效性并減少不必要的碾壓工作量，最好按照“非振動(dòng)碾壓3遍→弱度振動(dòng)壓實(shí)3遍→強(qiáng)度振動(dòng)壓實(shí)1遍→收光壓實(shí)（非振動(dòng)碾壓）”的流程有序進(jìn)行施工。各個(gè)碾壓環(huán)節(jié)環(huán)環(huán)相扣，嚴(yán)格控制中途間隔時(shí)間，保證碾壓的有效性。經(jīng)過逐步的碾壓后保證沉降段路基路面的壓實(shí)度和平整度。

3.6 排水管道施工

因?yàn)槎嗄甑慕涤昵治g很可能會(huì)影響地基土壤和填料的構(gòu)造，進(jìn)而影響地基的穩(wěn)定性導(dǎo)致路面塌陷，所以在道路橋梁建設(shè)中，既要考慮地下水和農(nóng)田排灌水對(duì)地基基礎(chǔ)的破壞，又要考慮雨水和雪水等地面水的破壞。當(dāng)進(jìn)行排澇工程時(shí)，應(yīng)考慮到道路上的雨水、地下水以及沿線地形等因素，適當(dāng)布置溝渠和排水管道。針對(duì)基坑滲漏不暢和容易積聚地面水的部位，應(yīng)找出問題的根源，結(jié)合路段的具體條件采取排水溝、暗溝和截水溝等措施，將積水合理引入或攔截在路基之外，保證排水設(shè)施滿足公路橋梁施工要求。

4 工序及工藝控制

在工序及工藝控制方面須注意以下5點(diǎn)：1）將施工前期的準(zhǔn)備作業(yè)落到實(shí)處，例如修建拌和站、建材準(zhǔn)備、提前處理基坑和基底。2）當(dāng)進(jìn)行砂礫填料拌和作業(yè)時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格注意其實(shí)際水分含量，控制其最佳含水量為±2%。3）將拌和完畢后的填料輸送至臺(tái)背處，先以裝載機(jī)進(jìn)行初平工序，再以平地機(jī)進(jìn)行終平作業(yè)，針對(duì)器械無法施工的區(qū)域，以人工的方式進(jìn)行找平，確保臺(tái)被區(qū)域路表保持平整。在攤鋪期間，臺(tái)背區(qū)域的施工坡度須與結(jié)構(gòu)物的坡度處于同一高度，方便臺(tái)背區(qū)域順利排水。在作業(yè)期間，須嚴(yán)格掌控鋪設(shè)厚度，總厚須低于25cm，當(dāng)實(shí)地主要以小型器械進(jìn)行壓實(shí)作業(yè)時(shí)，其鋪設(shè)厚度須掌控在15cm以內(nèi)。4）當(dāng)進(jìn)行碾壓作業(yè)時(shí)，先以振動(dòng)壓路機(jī)緩慢壓實(shí)路面，用較低的頻率將路面連續(xù)壓實(shí)2道，最后用壓路機(jī)進(jìn)行靜壓作業(yè)，直到去除所有車輪痕跡。在碾壓期間，應(yīng)嚴(yán)格控制填料中的水分含量，該水分含量須保持在最佳含水量±2%，壓實(shí)度須高于96%。針對(duì)器械難以觸及的區(qū)域，可引入小型器械繼續(xù)碾壓緊實(shí)，直至壓實(shí)度符合預(yù)設(shè)規(guī)定即可。臺(tái)背區(qū)域回填高度通常較高且有較多層數(shù)，需要進(jìn)行振動(dòng)碾壓才能確保壓實(shí)品質(zhì)。5）在檢測和查收完畢后，經(jīng)確認(rèn)品質(zhì)合格后可以繼續(xù)上層的相關(guān)作業(yè)。

此外，在沉降路線進(jìn)行作業(yè)期間應(yīng)重視下列關(guān)鍵點(diǎn)：1）臺(tái)背區(qū)域的回填作業(yè)與錐坡填土作業(yè)須同時(shí)進(jìn)行，按照預(yù)設(shè)寬度進(jìn)行一次性填筑；2）臺(tái)背回填區(qū)域的路床與路堤相關(guān)作業(yè)必須同時(shí)進(jìn)行；3）針對(duì)U型橋臺(tái)，須在梁板到達(dá)指定位置后再進(jìn)行臺(tái)背回填作業(yè)，以器具和背墻來規(guī)定作業(yè)方式，確保橋臺(tái)兩側(cè)對(duì)稱并平穩(wěn)地進(jìn)行相關(guān)作業(yè)；如果不符合安裝規(guī)定，在回填期間須將回填高度掌控在臺(tái)墻墻體高度的一半以下，以免臺(tái)體移動(dòng)；4）柱式臺(tái)背應(yīng)在柱體側(cè)面進(jìn)行回填作業(yè)來確保對(duì)稱性和平穩(wěn)性，當(dāng)將臺(tái)帽處土壤回填至底部表層時(shí)，再進(jìn)行蓋梁和臺(tái)帽的澆筑作業(yè)。5）臺(tái)背與路堤區(qū)域間相互連接的端頭為作業(yè)期間須掌控的關(guān)鍵內(nèi)容，當(dāng)實(shí)地施工時(shí)，須增強(qiáng)對(duì)該區(qū)域的碾壓和檢測力度，以免生成開縫，導(dǎo)致降水下滲和路基處生成病害。

5 結(jié)語

綜上所述，路橋沉降段易引發(fā)橋頭跳車現(xiàn)象，不利于車輛的安全通行和公路橋梁的正常運(yùn)營，在工程施工中須提高路橋沉降段路基路面的穩(wěn)定性。作為施工單位，須意識(shí)到路橋沉降段路基路面高質(zhì)量施工的意義，從結(jié)構(gòu)優(yōu)化、填料質(zhì)量控制和規(guī)范壓實(shí)等方面著手，建設(shè)穩(wěn)定可靠的路橋沉降段，最大限度減少差異沉降，維持沉降段的平整性與穩(wěn)定性。希望該文對(duì)路橋沉降段路基路面施工工藝的分析能為相關(guān)行業(yè)研究、工作人員提供一些參考價(jià)值。