公路橋梁沉降段路基路面的標準化施工技術(shù)研究

毛成斌

（懷化通達建設(shè)工程有限公司，湖南 懷化 418000）

0 引言

沉降是公路橋梁常見的一種質(zhì)量病害，它是在荷載作用下，地基土受到不均勻壓縮形成的豎向變形或下沉。沉降問題不僅會影響車輛的正常行駛，還會損壞橋梁結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致橋梁的整體承載力降低、使用壽命縮短[1]。為有效避免沉降問題，參建企業(yè)應(yīng)在工程設(shè)計階段優(yōu)化施工設(shè)計、明確技術(shù)手段，在施工階段落實標準化施工，以消除沉降隱患，提高施工效率和質(zhì)量，獲得良好的經(jīng)濟效益和社會效益。

1 公路橋梁沉降的危害

公路橋梁發(fā)生沉降病害會產(chǎn)生諸多危害：

第一，局部發(fā)生較小的沉降，肉眼難以察覺，而這種局部沉降可能導(dǎo)致路基結(jié)構(gòu)變形、開裂。若是橋梁基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞，其強度、承載力等指標會降低，沉降范圍會不斷擴大，甚至會引發(fā)塌陷、傾倒等重大事故（見圖1）。

圖1 公路橋梁沉降實物圖

第二，橋梁發(fā)生沉降后，會導(dǎo)致路面平整度不足，車輛行駛時容易發(fā)生跳車現(xiàn)象，會影響行車安全性和舒適性[2]。

第三，沉降問題會不斷發(fā)展，如果沒有及時采取維護措施，會縮短道路橋梁的使用壽命。

2 公路橋梁沉降段路基路面的標準化施工技術(shù)

2.1 搭板施工技術(shù)

搭板是防止橋端連接部分發(fā)生沉降而采取的技術(shù)措施，它位于橋臺或懸臂梁板端部和填土之間，隨填土沉降轉(zhuǎn)動，行車時可起到緩沖作用，能夠避免路面凹凸不平影響行車舒適度。對搭板進行受力分析（計算模型見圖2），通過改變模型板的尺寸、荷載，對搭板的應(yīng)力、位移變化進行分析。結(jié)果顯示：在搭板結(jié)構(gòu)中設(shè)置路肩，可減小搭板底部的彎拉應(yīng)力；適當增加板厚，板底最大彎拉應(yīng)力、豎向位移均會減??；搭板長度和寬度變化，對受力和位移的影響不大[3]。

圖2 搭板受力分析的計算模型圖

搭板施工技術(shù)要點如下：第一，采用鋼筋混凝土搭板結(jié)構(gòu)，臺后填土要選擇透水性材料，分層回填并壓實，進行防水處理。第二，臺后地基若是軟土，根據(jù)設(shè)計要求進行加固處理，預(yù)壓環(huán)節(jié)動態(tài)觀測沉降變化，確保在搭板施工完成前達到預(yù)壓沉降控制值。第三，在搭板下路堤處設(shè)置排水構(gòu)造，一般采用現(xiàn)場澆筑工藝。第四，搭板和橋臺連接時，使用螺栓進行固定，防止滑動、跳動。還要檢查鄰板和支架是否完整，側(cè)拉桿與偏移位置是否相重合，防止縱向滑動。第五，在端部安裝橡膠材質(zhì)厚氈墊，間距控制為80cm；為避免倒角損壞涂層，可旋轉(zhuǎn)底座和蓋板。第六，對于結(jié)構(gòu)上的空隙，先用玻璃纖維材料充填，再用瀝青密封，防止水體滲漏。

2.2 灌漿施工技術(shù)

灌漿法是處理橋梁沉降的常用技術(shù)方案，主要通過填充巖土的裂縫、孔隙，提高巖土的整體性、強度和剛度，避免發(fā)生滲漏。灌漿施工技術(shù)要點如下：第一，漿液配制。使用普通硅酸鹽水泥和自來水進行配制，兩者比例為1.5∶1；如果施工時遇到陰雨天氣，可適當添加一定比例的水玻璃。第二，鉆孔。孔位一般按照梅花形布置，使用液壓鉆機鉆孔，按照從內(nèi)向外的順序展開作業(yè)。其中,孔深＜4m 的一次成孔，孔深≥4m的分段成孔。第三，注漿。采用間隔注漿法，按照先外圍后中間的順序進行，根據(jù)試驗段參數(shù)確定注漿壓力。例如，初始注漿時壓力為0.2MPa，主要起滲透作用；最終注漿壓力控制在0.5MPa，主要起擠密作用。注漿過程中嚴格控制注漿量、注漿速率，當注漿率＜1L/min 時，繼續(xù)注漿10min 結(jié)束[4]。第四，封孔。注漿完成后，使用濃稠的水泥漿封孔；漿液凝固后，用水泥砂漿抹平。根據(jù)設(shè)計要求，采用荷載法、聲波法、取樣法等檢驗注漿質(zhì)量。

2.3 路基處理技術(shù)

不良路基是導(dǎo)致橋梁發(fā)生沉降的一個重要原因，施工時對路基進行加固處理，能顯著降低工后沉降概率。常用的路基處理技術(shù)有強夯法、換填土層法、加載預(yù)壓法、加筋土法等，加固原理和適用范圍見表1。

表1 常用的路基處理技術(shù)

以軟土路基為例，采用強夯法進行處理時，需注意如下技術(shù)要點：

第一，選用合適的起重機，根據(jù)加固要求確定夯錘重量，夯點一般設(shè)置為梅花形，夯擊總能量控制在2000kN·m 以上。第二，夯前檢查夯錘的質(zhì)量、落距等參數(shù)，對夯點進行復(fù)核，出現(xiàn)偏差及時糾正；夯完檢查夯坑位置，測量每個夯點的夯沉量。第三，為保證強夯施工的安全性和精準度，由測量人員進行沉降位移觀測，監(jiān)測路基的變形情況，根據(jù)測量數(shù)據(jù)指導(dǎo)現(xiàn)場作業(yè)，控制好填筑速率，預(yù)測工后沉降值，對比設(shè)計要求調(diào)整后續(xù)施工方案。

2.4 臺后回填技術(shù)

臺后回填是橋梁路基路面施工的重要組成部分，回填材料、施工質(zhì)量直接影響橋梁結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。臺后回填施工技術(shù)要點如下：第一，待橋涵結(jié)構(gòu)達到設(shè)計或規(guī)范強度，及時進行臺后回填施工，回填級配碎石的處理范圍見表2。第二，一般情況下，填筑材料選擇透水性材料，最大粒徑控制在10cm 以內(nèi)。第三，回填完成后，使用重型碾壓機械進行壓實，局部機械壓實不到的地方，使用小型夯實機具。分層回填，每層最大壓實厚度≤15cm，使用小型夯實機具的部位的鋪設(shè)厚度≤10cm[5]。第四，留下原始施工記錄，現(xiàn)場驗收和施工資料的簽認同步進行，針對臺階開挖、基地清理等隱蔽工程，要留下影像資料。第五，臺后回填完成，預(yù)留1 年的工后沉降期。如果工期緊張，可采取超載預(yù)壓、補強等技術(shù)措施，當路基沉降量達到90%以上，才能進行路面施工。

表2 橋涵結(jié)構(gòu)臺后回填級配碎石的處理范圍

3 提高公路橋梁路基路面施工質(zhì)量的措施

3.1 優(yōu)化沉降段施工設(shè)計

要想避免橋梁沉降，提高路基路面施工質(zhì)量，首先要優(yōu)化沉降段的施工設(shè)計方案。落實地質(zhì)勘察工作，全面掌握地質(zhì)特征，對路基路面的承載力進行計算分析，嚴格執(zhí)行規(guī)范標準要求。設(shè)計施工方案時，積極應(yīng)用新材料、新工藝，以有效提高路基承載力。

3.2 科學處理軟土路基

施工期間遇到以軟土路基為代表的不良路基時，應(yīng)采用科學的加固處理方案。一方面，結(jié)合現(xiàn)場實際情況，根據(jù)路基土的性質(zhì)和物理力學特征，選擇對應(yīng)的處理技術(shù)；另一方面，對比不同方案的優(yōu)缺點，兼顧處理效果和經(jīng)濟成本，達到降本增效的目標。

3.3 加強道路變形控制

影響道路變形的因素較多，其中雨水滲透會破壞路基土的結(jié)構(gòu)，影響填料的穩(wěn)定性[6]?；诖?，需要采取有效的雨水控制措施，如根據(jù)地質(zhì)勘查結(jié)果，明確地下水位和影響范圍，采取有效的排水防水措施，綜合考慮降水、地表水、地下水的影響，對水工構(gòu)筑物進行修復(fù)維護等，最大程度地降低道路變形量。

3.4 落實現(xiàn)場施工管理

現(xiàn)場施工管理是提高施工質(zhì)量的必要手段，結(jié)合公路橋梁工程的特點，在沉降段路基路面施工中，應(yīng)該將人員、機械、材料三個要素作為管理重點。例如，安排專人進行現(xiàn)場指揮，落實安全技術(shù)交底；開展人員培訓教育活動；對機械性能、材料質(zhì)量進行嚴格驗收、科學存儲等。

4 工程案例分析

4.1 工程概況

某公路工程其中一標段起止樁號為K25+040—K47+150，線路全長22.11km。道路紅線寬度為48m，整體呈東西走向，采用雙向四車道，設(shè)計行車速度60km/h。其中，包括多個橋梁、涵洞等構(gòu)造，現(xiàn)場勘察發(fā)現(xiàn)地形變化大，存在軟土路基，為避免橋梁發(fā)生沉降，遂編制專項施工方案。

4.2 沉降段路基路面施工方案

結(jié)合該工程實際情況，采用設(shè)置搭板結(jié)構(gòu)+橋臺軟基處理+優(yōu)化路基填筑技術(shù)方案，施工方法如下。

4.2.1 設(shè)置搭板結(jié)構(gòu)

設(shè)置搭板結(jié)構(gòu)，將沉降區(qū)域的路面從厚度上的突變轉(zhuǎn)變?yōu)閯偠壬系臐u變，避免運行中受作用力影響發(fā)生持續(xù)沉降。根據(jù)該工程橋梁結(jié)構(gòu)的參數(shù)，計算得出搭板的傾斜度為8°；調(diào)整搭板頂層標高，與正常路段的標高保持一致。施工時，預(yù)留反向斜坡，利用道路的方向斜坡進行標高設(shè)計，避免搭板間距過小，上部受到壓力而損壞。此外，準確計算路基頂部與搭板之間的距離，對間距＜10cm 的部位，鋪設(shè)瀝青混凝土找平，以提高搭板臺背的整體強度。

4.2.2 橋臺軟基處理

沉降段存在軟土路基，必須采用加固處理技術(shù)，以滿足路基的強度要求，降低工后沉降量。該工程中，經(jīng)方案對比最終采用噴漿攪拌法，基本工藝流程如下：測量定位軟土路基水平面—噴漿攪拌下沉—攪拌過程中緩慢提升—再次下沉—重復(fù)攪拌下沉和提升的步驟—直至路基強度滿足設(shè)計要求。軟基處理完成后，重點控制路面結(jié)構(gòu)的厚度和平整度，由測量人員進行實時測量，每間隔5m 設(shè)置一個監(jiān)測墩，嚴格控制高程值。在路面表層攤鋪作業(yè)環(huán)節(jié)，使用鋁合金導(dǎo)杠對基準面進行衡量，嚴格控制路面的平整度。

4.2.3 優(yōu)化臺背回填

軟基處理完成后，對臺背回填方案進行優(yōu)化，有效控制變形和沉降，提高路基的抗壓能力和承載力。該工程采用臺階開挖法，使用礫石、8%的石灰土作為回填材料?；靥钭鳂I(yè)使用推土機、重型碾壓機、小型夯機等機械設(shè)備，最終達到壓實度要求，同時使路面保持良好的整潔度。

4.3 施工效果評價

為了驗證沉降段路基路面的施工效果，在該工程的道路、橋梁部位分別選擇3 個試驗段，常規(guī)工藝是單純進行軟基處理，優(yōu)化工藝是設(shè)置搭板結(jié)構(gòu)+橋臺軟基處理+優(yōu)化路基填筑。施工完成后，對比沉降實測值見表3，根據(jù)實測結(jié)果可知，采用優(yōu)化工藝能顯著降低沉降量，滿足路基路面變形控制要求，避免發(fā)生沉降問題。

表3 橋涵結(jié)構(gòu)臺后回填級配碎石的處理范圍

5 結(jié)語

綜上所述，公路橋梁沉降是一種常見的病害，主要影響因素為設(shè)計、施工、環(huán)境等。以搭板施工技術(shù)、灌漿施工技術(shù)、路基處理技術(shù)、臺后回填技術(shù)為例，詳細介紹了沉降段路基路面的施工技術(shù)方法，并總結(jié)質(zhì)量控制措施，希望上述案例可為同類工程項目提供參考，更好地實現(xiàn)預(yù)期管控目標。