路橋過渡段路基路面設(shè)計(jì)要點(diǎn)及控制沉降對(duì)策探討

趙弘正 鄧楊

摘要 近些年來，經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，高速公路里程不斷增加，但因工程施工環(huán)節(jié)路橋過渡段路基路面處置不當(dāng)，引發(fā)路基路面沉降，導(dǎo)致橋頭跳車的問題較為頻繁?；诖?，文章分析了路橋過渡段路基路面沉降誘因及其表現(xiàn)，明確了路橋過渡段路基路面設(shè)計(jì)要點(diǎn)，并基于工程沉降問題提出處置措施，為提高道路行車安全性奠定基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞 路橋工程項(xiàng)目；過渡段；路基路面設(shè)計(jì)；沉降控制

中圖分類號(hào) U416.02文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A文章編號(hào) 2096-8949（2023）10-0150-03

0 引言

橋頭與路基沉降差異影響行車舒適度的同時(shí)，還會(huì)降低道路通行能力與服役壽命，并引發(fā)交通事故，威脅行車安全，故需對(duì)橋頭路段軟土地基妥善處置，降低路基沉降以防止橋頭跳車，還需于項(xiàng)目設(shè)計(jì)、施工中重點(diǎn)防范，以提升路段質(zhì)量。

1 路橋過渡段路基路面沉降表現(xiàn)及成因

1.1 過渡段路基路面沉降表現(xiàn)

路橋過渡路面沉降為公路橋梁工程項(xiàng)目建設(shè)中的質(zhì)量通病，沉降類型如下：

（1）地基沉降：路橋過渡段在自重和外部荷載作用下，地基結(jié)構(gòu)受損，引發(fā)塌陷或不均勻沉降。

（2）路面沉降：施工工藝不規(guī)范或材料質(zhì)量不達(dá)標(biāo)，導(dǎo)致路橋過渡段結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性差，外力作用下路面結(jié)構(gòu)荷載出現(xiàn)水平差異，引發(fā)路面裂痕、變形或沉降。路橋過渡路面凹陷導(dǎo)致路面受損，車輛正常行駛中顛簸，產(chǎn)生較大沖擊與振動(dòng)力，這與路橋過渡路基局部不均勻沉降直接相關(guān)[1]。

1.2 過渡段路基路面沉降成因

引發(fā)路橋過渡段路基路面沉降的誘因眾多，最常見因素為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，表現(xiàn)如下：

（1）路橋路基過渡段多設(shè)置擋板結(jié)構(gòu)以防止路基路面不均勻沉降，改善結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，防止橋頭跳車影響行車安全。搭板設(shè)計(jì)于路基表層，荷載水平超過搭板承載力則導(dǎo)致其難以發(fā)揮預(yù)期水平。與此同時(shí)，道路排水設(shè)施不佳，導(dǎo)致搭板周邊積水則會(huì)導(dǎo)致路基回填后塌陷、變形，從而引發(fā)路基沉降。

（2）橋梁過渡段設(shè)計(jì)需做好前期現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)，數(shù)據(jù)獲取不準(zhǔn)確或勘測(cè)不到位，未對(duì)過渡段地質(zhì)信息、環(huán)境信息和地形特點(diǎn)綜合分析，將會(huì)導(dǎo)致路基路面結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)不合理，導(dǎo)致路橋過渡段路基結(jié)構(gòu)實(shí)際應(yīng)用中的承載力不足，引發(fā)沉降風(fēng)險(xiǎn)，影響通車安全[2]。

2 路橋過渡段路基路面設(shè)計(jì)要點(diǎn)

2.1 加強(qiáng)軟基綜合治理方案設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)目的：軟土路基對(duì)道路承載力、通車舒適度、行車安全產(chǎn)生了巨大威脅。軟基結(jié)構(gòu)松散、承載力不足，無法滿足路基路面的基本質(zhì)量要求，其含水量較高會(huì)影響路基填料性能，繼而引發(fā)不均勻沉降等質(zhì)量病害?；诖耍瑢?duì)該項(xiàng)目工程軟基處置方案進(jìn)行分析，通過提高路基填料密實(shí)度增強(qiáng)其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性與承載力，防止地基承載力不足引發(fā)的沉降問題，確保行車安全[3]。

設(shè)計(jì)原則：針對(duì)特殊路段路基軟基處置，需堅(jiān)持經(jīng)濟(jì)性和針對(duì)性的基本原則。經(jīng)濟(jì)性原則，即在項(xiàng)目設(shè)計(jì)中通過細(xì)節(jié)把控和關(guān)鍵點(diǎn)調(diào)整，合理控制施工成本，比如軟基處置可以采用強(qiáng)夯法替換換填法，降低生產(chǎn)成本以控制施工支出。針對(duì)性原則，則要求施工人員對(duì)軟基情況進(jìn)行合理分析，針對(duì)具體狀況采取有效的處置措施，提高相關(guān)方案的可行性，如濕陷性黃土可采用強(qiáng)夯法加固，12 m以上的軟基路段則可應(yīng)用高壓旋噴樁方案。

設(shè)計(jì)要點(diǎn)：

（1）軟基類型：根據(jù)某公路勘察報(bào)告顯示，該項(xiàng)目路基軟基可分為濕陷性黃土、淤泥質(zhì)軟土、亞黏土和淤泥構(gòu)成的軟土層三種。①濕陷性黃土軟基，深度為4～7 m，自重或附著力作用下，浸水后路基受損形成軟基。②淤泥質(zhì)軟土，深度可達(dá)6 m，主要分布于低地勢(shì)路基路段，地表水匯集作用下增加土層含水量從而形成淤泥質(zhì)地基。③淤泥亞黏土由淤泥土與黏性土之間相互作用形成軟基，最大深度可達(dá)19 m，該類型軟基具備范圍大和深度深的特點(diǎn)。

（2）處置方案。針對(duì)上述三種不同軟基類型，處置方案有所差異。濕陷性黃土多采用強(qiáng)夯法提升軟基土體承載力水平；淤泥質(zhì)軟基多應(yīng)用換填法或拋石擠淤法改善其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，淺深度、小范圍軟基多應(yīng)用拋石擠淤法；淤泥亞黏土軟基多應(yīng)用加筋處理法、高壓旋噴樁法、碎石樁法等處置，12 m以上多應(yīng)用高壓旋噴樁法處置，6～12 m多應(yīng)用碎石樁處置，淺層多應(yīng)用加筋法處置[4]。

2.2 橋頭搭板設(shè)計(jì)

目前，我國高速公路項(xiàng)目施工中為降低橋頭跳車風(fēng)險(xiǎn)，多應(yīng)用橋頭搭板加以預(yù)防。為防止搭板端部不均勻沉降引發(fā)公路縱坡變化，需結(jié)合項(xiàng)目實(shí)際情況確定最佳搭板長(zhǎng)度。

（1）臺(tái)背回填部位為欠壓區(qū)，密實(shí)度相對(duì)不足，其空間狹小難以應(yīng)用大型機(jī)械設(shè)備進(jìn)行壓實(shí)。壓實(shí)質(zhì)量可以達(dá)到項(xiàng)目設(shè)計(jì)要求的區(qū)域?yàn)閴簩?shí)區(qū)，詳情如圖1所示。

（2）為防止公路縱坡變化，在壓實(shí)區(qū)內(nèi)搭設(shè)搭板。搭板端部位于壓實(shí)區(qū)和欠壓區(qū)結(jié)合部位的臨界區(qū)，基于此獲得搭板的長(zhǎng)度計(jì)算公式如下：

式中，l、H——搭板長(zhǎng)度和臺(tái)背高度；b、i——回填區(qū)基地長(zhǎng)度與臨界區(qū)邊坡坡度，一般情況下i為常數(shù)值。

2.3 預(yù)設(shè)反向坡度

現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)結(jié)果顯示高速公路項(xiàng)目工程施工區(qū)地質(zhì)條件具備代表性，且具備該地質(zhì)背景的施工經(jīng)驗(yàn)時(shí)，可結(jié)合實(shí)測(cè)狀況及施工經(jīng)驗(yàn)以橋梁施工設(shè)置預(yù)拱度的方案進(jìn)行反向坡度的設(shè)計(jì)，有效縮短施工工期并確保工程質(zhì)量[5]。

（1）以項(xiàng)目區(qū)域路基路面縱斷面結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，可分為屋頂形縱斷面和坡面形縱斷面兩種，詳見圖2～3所示。

對(duì)圖2～3分析可知，預(yù)拋高區(qū)長(zhǎng)度l（l'）的計(jì)算公式如下：

式中，l、l'——屋頂形縱斷面和坡面形縱斷面長(zhǎng)度；Δhmax、Δi——屋頂形縱斷面和坡面形縱斷面的最大預(yù)拋高量和縱坡增量。

（2）屋頂形預(yù)拋高頂點(diǎn)需結(jié)合設(shè)計(jì)需求進(jìn)行曲線布設(shè)，去切線長(zhǎng)度t值為5 m，外距E值2 cm左右。橋頭預(yù)拋高參數(shù)建議值情況如表1所示。

（3）引發(fā)公路橋頭跳車的因素眾多，要結(jié)合工程項(xiàng)目特點(diǎn)和實(shí)際情況合理分析其誘因，以經(jīng)濟(jì)性原則為基礎(chǔ)，妥善運(yùn)用各種技術(shù)方案加以防治，徹底消除橋頭跳車安全隱患，確保通車安全。

3 路橋過渡段路基路面沉降處理對(duì)策

3.1 創(chuàng)新沉降處理方法

為提高道路行車安全性，防止橋頭跳車，需將過渡路段路基路面沉降指標(biāo)控制在5～10 cm范圍內(nèi)。為更好地解決該問題，提高道路通車舒適性，要不斷創(chuàng)新沉降處置方法，通過技術(shù)創(chuàng)新有效降低過渡路段路基路面沉降值。在實(shí)際項(xiàng)目施工中可應(yīng)用換填技術(shù)、土木格柵加固、水泥攪拌樁技術(shù)等方案提高路基路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，有效降低路橋過渡段路基路面沉降水平。換填技術(shù)中路橋過渡段路基路面結(jié)構(gòu)填料多選用聚苯乙烯、泡沫混凝土等輕質(zhì)材料，有效調(diào)整路橋沉降路段線性坡度值，也可以通過土木格柵加固或水泥攪拌樁技術(shù)應(yīng)用提高其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，減少路面沉降[6]。

3.2 完善搭板鋪設(shè)方案

路橋過渡段路基路面沉降處置中，可通過完善過渡段搭板鋪設(shè)方案的方式提高路橋結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，有效降低路基路面不均勻沉降。搭板結(jié)構(gòu)是預(yù)防和處置路基路面沉降的有效措施，可降低行車荷載對(duì)路基路面結(jié)構(gòu)的影響，一般項(xiàng)目實(shí)踐中多應(yīng)用雙層結(jié)構(gòu)。搭板鋪設(shè)長(zhǎng)度的計(jì)算公式如下所示：

式中，l0i——搭板長(zhǎng)度；α、li——搭板鋪設(shè)的長(zhǎng)度系數(shù)與第i層搭板長(zhǎng)度。

施工設(shè)計(jì)人員在獲得搭板長(zhǎng)度設(shè)計(jì)系數(shù)后，計(jì)算出搭板鋪設(shè)與土層沉降之間的關(guān)系，從而根據(jù)項(xiàng)目的要求與控制指標(biāo)確定每層搭板的鋪設(shè)長(zhǎng)度及鋪設(shè)間距值。通過仿真模擬獲取路橋施工環(huán)節(jié)過渡段搭板鋪設(shè)數(shù)據(jù)，結(jié)果顯示搭板布設(shè)不當(dāng)，無法發(fā)揮防止路面沉降的作用，以項(xiàng)目實(shí)際情況為基礎(chǔ)確定搭板鋪設(shè)長(zhǎng)度需大于4 m，各層搭板距離需結(jié)合搭板長(zhǎng)度合理確定[7]。

3.3 增強(qiáng)路基填料密實(shí)度

路基壓實(shí)是降低路橋過渡段路基路面沉降的有效措施，需于路橋工程項(xiàng)目建設(shè)中通過增加填料壓實(shí)度的方案提高路基結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，使路堤和橋臺(tái)填料厚度符合項(xiàng)目要求。路橋沉降段填料應(yīng)以復(fù)合材料為主，通過增加過渡段地基承載力降低不均勻沉降概率。壓實(shí)施工需選用合適的碾壓設(shè)備對(duì)填料分層碾壓、壓實(shí)，確保路基填料壓實(shí)效果以增強(qiáng)路橋過渡段路基結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性及提高其承載力水平。施工人員在碾壓過程中應(yīng)對(duì)路橋過渡段路基填料厚度、碾壓次數(shù)、碾壓時(shí)間等參數(shù)合理控制，并于碾壓結(jié)束后及時(shí)進(jìn)行密實(shí)度檢驗(yàn)，確保項(xiàng)目質(zhì)量合規(guī)[8]。

3.4 重視臺(tái)背排水

路橋過渡段排水不到位將引發(fā)路基路面沉降，需加強(qiáng)橋臺(tái)背排水設(shè)計(jì)的合理性，有效控制路基路面沉降水平。應(yīng)結(jié)合項(xiàng)目實(shí)際情況，充分考慮過渡段降雨、滲水、地形等特點(diǎn)，合理設(shè)置符合過渡段臺(tái)背特點(diǎn)的排水方案，避免過渡段路基、橋臺(tái)連接部位出現(xiàn)滲水現(xiàn)象，提高路基路面結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，降低不均勻沉降概率[9]。橋臺(tái)臺(tái)背填筑時(shí)，需結(jié)合地基結(jié)構(gòu)特點(diǎn)設(shè)置盲溝和排水溝，排水溝管道應(yīng)從土拱區(qū)域伸出橋頭路基，并結(jié)合路橋過渡段結(jié)構(gòu)合理設(shè)計(jì)。實(shí)踐中多應(yīng)用透水性能優(yōu)越的大粒徑施工材料對(duì)填筑塑料管周圍填充，并于過渡段橋臺(tái)區(qū)域設(shè)置盲溝將降雨積水排除，防止排水、滲水等因素對(duì)路基路面結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性產(chǎn)生影響，通過多層防范措施降低路橋過渡段的沉降風(fēng)險(xiǎn)[10]。

4 結(jié)論

綜上所述，路橋過渡段項(xiàng)目施工中，需有效防范路基路面沉降風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)施工區(qū)域軟土路基通過方案優(yōu)化、搭板設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)調(diào)整等方案，以提高路橋工程項(xiàng)目施工質(zhì)量，增強(qiáng)路基路面結(jié)構(gòu)承載力，降低沉降病害風(fēng)險(xiǎn)，確保通車安全。施工技術(shù)人員應(yīng)以過渡段路基路面特點(diǎn)為基礎(chǔ)，通過搭板鋪設(shè)、路基壓實(shí)等方案提高路基路面結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性與承載力，提高路橋過渡段服役壽命，為路橋工程項(xiàng)目建設(shè)質(zhì)量提升提供技術(shù)參考。

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