防止公路沉降的設計施工技術

【摘要】 文章分析了橋臺與橋頭路堤的穩定與沉降控制措施。

【關鍵詞】 路橋 設計

Abstract : The article analyses the stability subsidence control measures of the reinforced embankment with bridge abutment.

橋梁由于采用樁基礎，自身的穩定與安全已不成問題，沉降量也很微小. 為了解決路堤與橋梁連接處的不均勻沉降，避免出現“駝峰”、“錯臺”等病害，消除樁的負摩擦阻力，必須解決橋與路的荷載不一致的問題。

1.預壓法

一般與豎向排水井、石灰樁等法并用. 其原理是首先采用與路堤相同的總荷載，對橋臺進行預壓，待地基沉降穩定后，再卸去橋臺處的預壓荷載，修筑橋臺。 此法有助于消除不均勻沉降和樁的負摩擦力，且適用于任何形式的橋臺. 此法在處理擋土墻基礎時也同樣使用。

2.平衡壓重路堤法

在預壓法的基礎上，采用樁柱式橋臺，在預壓完成后的壓重基礎上鉆孔置樁，修筑橋臺，則可不必挖除橋臺部分。 該法有助于消除不均勻沉降和樁的負摩擦力，避免橋臺發生縱向位移. 此法只適用于樁柱式橋臺。

上述兩種方法經常結合超載預壓法、鋪砂墊層法、塑料排水板法、袋裝砂井法、擠密砂樁法等一起使用，可加快地基沉降、縮短預壓時間和增強預壓效果.這兩種方法的優點是施工簡單、效果好，且節省投資;缺點是預壓時間長，且預壓期間不易安排施工。

3.反壓護道橋臺法

當橋臺與橋頭路堤的縱向穩定系數不足時，常采用反壓措施或延長引橋以提高其穩定性。

在軟土地區，由于基礎與軟土之間的摩擦強度，為保持橋臺縱向穩定的各種措施極低，在水平荷載作用下，橋臺沿橋孔方向的平行滑移是常見的。 通常采取的措施為:

3.1錨定法:在橋臺基礎上連接拉桿，另一端錨定在路堤內，以分擔橋臺所受的水平推力。

3.2拖板法:在橋臺基礎尾部以鉸接形式連接一鋼筋混凝土拖板，利用拖板上的路堤填土壓力，通過拖板與地基土的摩擦力分擔橋臺所受的水平力。

3.3支撐法:常用于小橋橋臺之間，基礎前設置鋼筋混凝土或素混凝土支撐. 以上各法在設計時必須詳細計算，確定其受力大小，并據此選擇結構尺寸，核算結構內力，以求安全。

4.橋臺臺背路堤加鋪土工格柵

在橋涵、通道等橫穿公路的構造物與構造物臺背的路基填土之間，往往因為剛度懸殊而產生階梯狀不均勻沉降，引起橋頭跳車現象。為了減少路基和構造物之間的不均勻沉降，將沉降差控制在一定的范圍內漸變，起到減少和消除橋頭跳車的目的。 采用帶孔的土工格柵和土工網和臺背聯接，分層鋪設對臺背填土進行加筋，可有效地改善填土的整體特性，使臺背局部土體的垂直應力和水平應力明顯減少，剪應力明顯提高，使其土體的抗剪強度充分發揮，同時有利于填土的壓實，提高壓實度，減少填土本身的沉降，在某種意義上使承載力有所提高。在路橋過渡段路基施工中采用土工格柵技術，當土工格柵與土一起承受車輛荷載和土體自身荷載的同時，具有下述3方面功能:

4.1由于土工格柵使土體的抗剪強度得到充分發揮，約束了土體的側向變形，控制路基填土的側向位移，增強了路基的整體穩定性，從而增大了路基的變形模量。

4.2由于土工格柵與路基填土的摩擦作用，使上部荷載在路基中重新分配，降低了橋臺臺背局部范圍土中的垂直應力，使路基土體承載力得到提高，從而減少沉降。

4.3由于水平攤鋪的土工格柵具有彈性，在車輛荷載的反復作用下，不會產生或減少變形的累積.由于在路橋過渡段鋪設土工格柵具有明顯的工程效果，因此在路橋過渡段高填方路堤可采用橋臺臺背回填加鋪土工格柵的結構型式. 土工格柵的設置間距和長度應滿足《公路土工合成材料應用技術規范》JTJ /T019 - 98的要求，通過計算確定. 土工合成材料應在相互平行的水平面上分層鋪設，最下一層宜鋪設在構造物基礎的頂面，最上一層宜鋪設在路基的頂面。同時土工合成材料應和構造物相互聯接，可采用嵌固聯接和錨固聯接，并作好臺背排水。

5.減少路堤和路面結構層沉陷的路面設計

針對目前高等級公路軟土地基處理較多采用排水固結法，結合橋梁引道存在不均勻沉陷而引起橋頭跳車現象，從提高軟基路堤的強度和穩定性、減少軟基路堤工后沉降的角度出發，施工設計階段和施工過程必須解決好下述若干問題:

5.1在施工設計階段，橋梁設計要盡可能考慮

設置橋頭搭板，在上部構造搭板與橋臺連接處作構造處理，使上部構造的橋面連續擴大到搭板內，減少橋臺處的變形因素. 同時，認真分析橋臺地基土層情況，確定如何使橋臺填土路堤更為密實的方法。鄰接搭板的路堤一定長度內，路基采用水泥穩定碎石層處理，并設置一層鋼筋網，使路基剛度逐漸過渡。

5.2軟基路堤施工時，必須嚴格按照施工設計的要求實施分級填筑路堤，根據路堤中心沉降速率和側向位移速率小于設計要求的原則選擇合適的填土速度，嚴禁填土前期慢而后期快的現象發生。

5.3在施工階段，橋梁臺背路基填土和路面基層的壓實度必須得到保證。 一般除用振動壓路機層層壓實之外，還必須對臺背路堤填土及路面墊層和基層增加輕型垂直夯實機械壓實或人工壓實，以達到較高的壓實度。

5.4軟基路堤填筑高度達到設計標高時，以路面重量預壓過程中，必須加強軟基路基沉降觀測，并且采用雙標準控制確定路面施工時間: ⑴要求根據沉降曲線換算的工后沉降量小于設計容許值; ⑵要求連續2～3個月觀測的沉降量每月不超過6 mm;上述兩個條件缺一不可. 這樣才能保證路面的使用性能，減少或避免橋頭跳車現象，有利于車輛行駛 .同時，結合具體工程情況，采用下述路面的處理設計方法:

①設反向坡度. 在橋臺與路堤的結合段預設反向坡度，類似于設置橋梁預拱度的方法. 坡度的大小視橋臺與路堤的沉降差而定. 有些地方在路面鋪筑之前預加拋高14～16 cm，待路面鋪完之后，其沉降量就能達到此拋高值的50%以上. 由于精確預估比較困難，只能通過逐步積累資料，走向完善.

②設置過渡路面. 當路基沉降規律難以掌握時，可在橋頭一段長度的范圍內鋪設過渡性路面，待路堤沉降基本完成后再改鋪原設計路面. 常用的過渡性路面有預制水泥混凝土六棱塊(邊長34. 6 cm，厚20 cm)和條石鋪砌(尺寸為25 cm ×25 cm ×40cm)等. 這種處理方法的優點是發現局部沉陷時，翻修處理速度快，但不易鋪砌平整，行車時有抖動感覺，并且雨水易通過砌縫滲入路基內.

③橋面與路堤的路面鋪裝混凝土一次完成. 這種方法可以解決路面與橋面混凝土連接的順適性.但此時應注意，在設計中應將臺帽背墻的頂面標高降低，使搭板的一端直接擱置在背墻的頂面上，使橋頭從原來的兩條接縫變化成一條接縫，以提高行車的舒適性.

④橋臺與路面間的接縫處理. 對于水泥混凝土路面，在橋臺與路面連接處容易產生橫橋向裂縫. 因此，為了防止雨水滲入路基導致路面破壞，填縫材料可采用玻璃纖維類的物質或麻織物等，然后再灌進較稀的瀝青。

結束語

從公路軟基路基路面工程實踐可知，對于路橋(涵)過渡段結構，只要對上述設計注意的若干問題引起高度注意，精心設計，精心施工，嚴格管理，就可保證公路路橋(涵)過渡段的設計質量和施工質量達到規范的設計要求，減少或避免公路路橋(涵)過渡段出現不均勻沉降，確保和提高軟土地基路基路面的使用性能和使用壽命。

(作者單位: 深圳市城市交通規劃設計研究中心有限公司)