淺析路橋過渡段施工技術及防范措施

徐煜軒

（中鐵一局集團廈門建設工程有限公司，廈門 361009）

一、路橋過渡段不均勻沉降的危害

路橋過渡段的不均勻沉降導致路面的不平順主要有幾何不平順和剛度不平順，前者是路橋過渡段的線路幾何狀態(tài)發(fā)生不良，路橋間的沉降差使路面產生折角；后者是路橋間剛度不同，結構抵抗變形的能力不同，過渡段在車輛動荷載作用下發(fā)生變形。如果路橋過渡段的沉降差達到一定程度，必然會導致路面折角(坡差)超過允許值，破壞線路的平順，危害行車安全和乘客的舒適性，并且沉降差會使車輛高速通過時產生對路面結構較大的附加應力作用，當車輛從橋臺上下來，由于沉降差異導致的最大沖擊力位于路基一側，行車速度越快，沖擊力的最大值距橋臺就越遠。這種沖擊力又使過渡段內產生翻漿、路基下沉變形等病害；當車輛向橋臺方向運行時，由于車輛通過橋頭時產生的跳動與沖擊，從而對橋梁和道路造成附加的沖擊荷載，加速橋臺、橋頭搭板、支座和伸縮縫的破壞，同時也加劇車輛的機件和輪軌的磨損，增加維修費用。此外沉降差還可能導致路基排水不良，積水下滲到路基內部從而降低土體強度，使沉降量加大，嚴重時會產生沉陷和坑槽。

二、路橋過渡段產生不均勻沉降問題的原因

2．1 物理因素

1)動力作用。路基地基在路基路面自重和車輛荷載的作用下會產生地基沉陷，是引起過渡段不均勻沉降的重要原因。2)剛度差異。道路是柔性(剛性)路面與柔性路基的組合，由于橋梁結構剛度比道路的剛度大得多，經過車輛荷載長時間的作用，橋跨結構變形很小且基礎以下部分不會產生明顯變形，而作為路基填料的土基部分在自身重力和外部荷載的作用下，會產生彈性變形和永久變形。

2．2 設計因素

1)橋頭搭板設計欠妥。采用搭板結構的路橋過渡段，橋頭跳車現象依然明顯。其原因有三方面:a．根據橋臺的類型、接縫的種類、壓實方式等設計的搭板不合理，在施工中橋頭路堤處于高填方，路橋間相對沉降量大，而搭板長度不足以起到順坡作用，車輛行駛時往往出現橋頭跳車現象。b．搭板強度不夠，產生斷板引起橋頭線形突變，出現橋頭跳車。c．當搭板壓實后再鋪筑橋和橋臺時將導致路橋過渡段的壓實非常困難。2)排水設計。路橋過渡段排水系統(tǒng)設計不好也將導致沉降，當填土和路基材料的含水量太高或級配不適時土的承載能力將降低，也將導致土基沉降和搭板下沉。此外，橋頭路堤邊坡防護措施及臺背防水和排水設施的不適當，促使臺背填土流失，路基強度降低，在行駛車輛長期作用下，過渡段填土塑性變形，誘發(fā)橋頭路堤不均勻沉降。3)地基勘探。在施工圖的設計方面，對地基的探測和物理力學性質研究不全面，造成橋頭路基處治遺漏或采取的處治方法不當。或者采用的軟土地基處治理論計算方法和軟土地基的實際情況有差距，使軟土處治不能達到預期效果。

2．3 施工因素

1)路基壓實不足。在墊層和基層施工時，由于橋臺身的影響，壓實機械不能接觸與超過臺身，導致臺身后一定范圍內的墊層和基層壓實度低于設計規(guī)范要求值。通車后，在車輛荷載的長期振動作用下，墊層和基層壓實度隨之增加，路面結構層產生壓縮，其厚度相應變薄引起沉陷。這種沉陷量通常較小，但在通車后不久迅速產生，在有軟土地基沉降的條件下起著加速橋頭跳車的作用。2)施工控制。在施工過程中，由于路橋過渡段的位置特殊，場地狹小，又常使臺后填料不易達到最佳的壓實效果，竣工后沉降較大。而橋梁作為重點控制工程一般優(yōu)先進行施工，路基由于被認為施工難度較小而放在最后，經常在路橋結合處的路基填土沒有經過很長的堆載壓密時間，導致交付后運營的路面沉降變形較大。若在施工中對橋頭沉陷病害認識不夠，沒有嚴格把握填料質量關，按照分層填筑、分層碾壓、分層檢測三種方法施工，也可能產生路橋過渡段的差異沉降。

三、路橋過渡段處治措施

3.1 橋頭搭板優(yōu)化設計

已建高速公路的大量調查資料顯示，橋頭搭板對于過渡較小的沉降差效果雖然明顯，但是較多的情況又增加了一些新的病害:在路堤橋臺銜接處盡管沒有明顯跳車，但沉降差從橋臺處轉移到路基和搭板之間或者在枕梁處發(fā)生局部下沉而引起二次跳車現象；重載交通作用下的搭板由于脫空而發(fā)生折斷，不但不能消除跳車現象，還會導致路面開裂，雨水下滲使土基受到破壞；搭板和橋臺的銜接端拱起也會使路面破壞。因此，橋頭搭板的長度、坡度等參數，不僅要根據舒適度、安全來確定，更要結合經濟條件、路橋條件、實際荷載及其未來發(fā)展趨勢和要求、搭板材質和受力特征、搭板與路基和橋臺之間的關系等綜合考慮。

3.2 軟弱地基處理

通過多年的工程實踐與總結，現在高速公路的軟基處理中比較常用的有兩類:1)復合地基法；2)排水固結法。復合地基法包括水泥攪拌樁、粉噴樁和鋼渣樁等；排水固結法包括袋裝砂井、塑料排水板、超載預壓和真空堆載預壓等。攪拌樁復合地基在大大減小地基總沉降量的同時，還能使之在較短時間內趨于穩(wěn)定，但是它的工程造價較高，并且施工質量不能得到完全保證；排水固結法工程造價相對很低，但是預壓工期較長，工后沉降較大。

3.3 土工格網加筋

土工網的錨固作用只能阻止橋頭較短距離內路堤填土的沉降，而對橋頭路堤其他區(qū)域只能減小部分的路基壓縮變形，不能消化由于地基沉降所產生的變化量，而地基沉降在大多數橋頭跳車中起著主要作用。所以，土工網對于減小由于橋頭壓實度偏低造成的附加變形比較有效，它適用于地基條件較好情況下的橋頭跳車處理。

3.4 采用擠密樁復合地基

采用擠密復合地基的方法來處理路基填土，是利用在填筑完畢的路基上成孔，通過擠密作用，使路基土密實度提高，然后在孔內填入材料并振動壓實成樁。隨著路基向橋臺的靠近，可通過減小樁間距或者樁變長的方式，使路橋過渡段剛柔得到過渡。因為樁的擠密與置換作用，路堤填土的密實度提高，應力減小，路堤整體剛度增大，進而減小了路堤的壓縮變形。

3.5 設置柔性橋臺

柔性橋臺從作用機理上來看基本等同于加筋土擋墻。采用柔性橋臺結構來降低橋臺的剛度，縮小橋臺與路堤的剛度差，使它銜接處的行車荷載壓縮變形與填土固結沉降均勻過渡，達到消除路面縱坡突變，防止產生橋頭跳車。

3.6 采用輕質填料

輕質填料采用粉煤灰和泡沫聚苯乙烯EPS材料，粉煤灰具有強度高、自重輕、透水性能良好和壓縮性小等優(yōu)點，用它填筑路堤，可以有效地減小橋頭路堤的總沉降，并且具有足夠的承載力，在滿足上部路面結構層與行車荷載作用的強度要求的同時，還符合剛度要求。

3.7 臺背換填

根據“剛柔過渡”原理選用半剛性材料進行臺背回填。臺背一定范圍內采用模量比較大，易壓實、排水性能好的材料進行換填，例如級配碎石與砂粒等是一種應用比較廣泛的臺背填筑方法。從作用機理上看，它屬于剛柔過渡原理的一種。這些填料經壓路機壓實后，壓縮模量較大，且水穩(wěn)定性好，能夠減小路基的壓縮變形。此外，由于路堤的沉降由地基沉降和路基沉降構成，通過臺背回填可以使路基自身的變形減小，但它不能消化地基所產生的沉降，所以臺背回填方法應與其他處治方法相結合，才能較好地過渡路堤和橋臺的沉降差。

3.8 臺后填筑

對整個臺背填筑從地基開始應采取適當的加固措施，采用砂性土、砂礫、碎石土填筑，必要時用石灰或水泥進行穩(wěn)定處理，也可采用半剛性材料填筑，以此減少路基工后沉降，同時相應提高壓實度要求。臺背回填處的壓實宜選用小型壓實機具，分層壓實厚度宜薄，一般應在10cm～15cm范圍內。

結語

由于路橋過渡段的不均勻沉降與路基條件、荷載條件、環(huán)境條件有關，其質量受設計、施工影響，而隨著橋梁的大量應用，路橋過渡段的病害問題將越來越突顯。因此，必須重視其病害問題，在設計和施工階段積極采取有效措施防止和減緩不均勻沉降的影響。此外，還應該加強路橋建設工程從業(yè)人員的崗位培訓和專業(yè)知識的教育，以提高路橋建設工程從業(yè)人員的整體專業(yè)技術水平。在施工中，嚴格按照預定的施工組織計劃、施工方案和技術措施，進行精心的管理和操作，全面保證路橋過渡段施工的進度和質量。

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