有關公路橋梁沉降段路基路面的施工技術研究

何楊閩，傅程輝

0 前言

隨著國內公路工程的迅速發展，人們對高等級公路的安全性和舒適性的要求越來越高。對公路工程的調查分析表明，由于橋臺與路基的剛度差異性，以及路基沉降等原因，極易在橋梁引道處等軟土地基路段產生沉降差，導致路面不平順，從而容易引起橋頭跳車現象的發生，致使車輛行駛的舒適性與安全性沒有保障。因此，本文的主要研究目的是：怎樣在路橋之間設置適當長度的沉降段，減少路橋間不均勻沉降，避免橋頭跳車現象的發生，保證汽車行駛的安全性與舒適性。

1 路橋沉降段軟基路基產生不均勻沉降的原因

1.1 橋頭引道地基處治達不到要求

通過對公路產生橋頭跳車現象產生的原因分析表明，在軟基路段一般產生橋頭跳車發生的原因是地基沉降。而產生地基沉降的主要原因是在設計施工圖時，布置的地質鉆孔過少，鉆探深度達不到要求，從而未能發現軟土地基，或者未能勘探明確軟基存在的范圍和深度，以及其物理力學性質等，從而導致在處理橋頭路堤軟土地基時，沒有采用合適的措施或者方法。另一方面，當采用的軟基處治理論或者計算方法和選用的計算參數與軟基實際情況不符合時，致使軟基處治設計滿足不了實際的需求，也能致使橋頭軟土路基產生不均勻沉降。再者，經過長期雨水的侵蝕，會造成路堤填土流失,以及其強度的降低，這也是一個產生不均勻沉降的原因。

1.2 橋臺臺背路堤壓實度不滿足要求

按照標準要求，在公路建設中，幾乎所有橋梁、通道和明涵等都需要對其進行臺背填土處治。由于臺背填土壓實度受諸多工程管理因素的影響，比如施工的用料、順序、機械、經驗和施工作業面等，在工程實踐中普遍存在臺背填土壓實度達不到設計要求的現象，這也是造成路橋沉降段產生不均勻沉降的一個主要原因。此外，還有一個原因是路基路面在長期的公里荷載，以及自然原因的作用下，形成土基的塑性變形，致使路橋之間出現差異沉降，影響路面的平整性。

1.3 橋頭引道沉降段結構設計不合理

在常見的橋頭引道路基工程中，常用的處理路基的方法一般是粗粒料填筑法、鋼筋混凝土過渡板（即搭板）和加筋土法等。用這些方法處理的目的是降低路橋間的剛度變化，以及沉降差異，提高路基的整體強度，從而保證路面的平整性，避免橋頭跳車現象的產生。從實際的公路工程建設中常用的處理路橋沉降段路基的方法分析表明，搭板結構是橋頭引道沉降段最常采用的方法。然而，采用搭板結構時，搭板經常斷裂，依然會出現橋頭跳車現象。

2 路橋沉降段的結構設計

2.1 設計合理的路橋沉降段結構型式

在路橋沉降段的搭板長度和強度設計方面應合理。截止到目前，國際國內仍沒有一個統一的路橋沉降段搭板設計標準。對此，只能根據橋頭路堤和橋臺的相對沉降量，以及人們對車輛行駛的舒適程度等實際情況來設計搭板的長度。

在路橋沉降段路基施工設計中，必須采用土工格柵技術。土工格柵技術有以下好處：土工格柵與土一起承受車輛荷載和土體自身荷載，能充分發揮土體的抗剪強度，減小土體的側向變形，控制路基填土的側向位移，從而增強路基的整體穩定性；土工格柵與路基填土的摩擦作用促使荷載可以在路基中重新分配，降低了橋臺臺背局部范圍的受力，提高路基土體的整體承載力，從而減少沉降；水平攤鋪的土工格柵具有彈性，在車輛荷載的經常作用下，會大大減少變形的累積。

2.2 嚴格控制路橋沉降段路面的變形

對路橋沉降段的路基路面工程實踐研究分析表明，要控制路橋沉降段的變形，必須解決兩個問題:一是嚴格控制沉降段內路基的工后沉降量和變路橋交界處的錯落式沉降為連續的斜坡式沉降。二是在設計時，可根據沉降曲線換算計算出工后沉降量，換算后的工后沉降量應小于10 cm，且要在觀察二到三個月中，每個月沉降量不超過6 mm時才可進行路面施工。

2.3 路橋沉降段的地基條件與路基條件

在填筑橋頭引道路堤過程中，常用的采用土工合成材料加筋路堤方法既不能提高地基承載力，也不能有效防止地基沉降。土工合成材料的加筋只有在地基具有足夠的承載力，路堤填土自重荷載與車輛荷載的聯合作用下而不會產生較大的沉降時才會產生良好的效果。因此，高等級公路路橋沉降段的地基條件應是：保證路基的工后沉降小于10 cm，沉降差小于5 cm，沉降坡差小于0.4%，路基條件應達到《公路路基設計規范》（JTJ013-95）要求。

2.4 合理設置緩和沉降段

由于結構型式的不同，橋臺剛度大的混凝土結構與柔性的填土路基結構和瀝青混凝土路面結構強度不一致。因此，在進行軟土地基和地面上的路堤處治時，需要設置強度不同的沉降段。世界銀行貸款項目為確保路堤強度過渡，要求使用不同的級配填料，在剛性橋臺和柔性路堤之間設置長度不小于50 m的強度漸變段。如果無能力設置50 m漸變段，則建議設置漸變段的長度不要小于30 m。若橋頭引道無軟土地基，路橋沉降段的差異沉降控制標準為5 cm以內，沉降坡差控制在0.4%，則設置的強度漸變段長度最短應為13 m。

3 路橋沉降段軟基路基路面的施工

3.1 橋臺軟基的施工

橋臺軟基的施工技術主要有水泥粉噴樁復合地基法，超載預壓法，塑料排水板法，強夯法和爆破法等。水泥粉噴樁復合地基加固軟土效果好，施工工期短，但工程造價高；超載預壓施工方便，但施工工期長，路橋過度段沉降量大。以上各種方法都有各自的特點，選擇施工方法時應根據當地工程實際情況。為了盡可能消除軟基路堤不均勻沉降的發生，應盡可能地對軟土地基路段進行處治，特別是橋臺地段應盡可能地進行長時間的預壓，提高工程質量，減少工后沉降。

3.2 路橋沉降段的施工組織

完成橋臺結構后，應盡快地對沉降沉降段路堤與一般填土路堤進行施工。在對沉降段路堤與一般路堤的碾壓時，應使用具有同等壓實度能量的壓實機械，填筑碾壓到大致相同的高度。應同步填筑與碾壓在路堤與橋臺連接部位的路堤與錐坡。使用大型機械預壓填土困難時，應改用小型振動壓實機械。此外，對特殊的施工點，如深層軟土地基和橋頭高路堤，必須優先安排施工，進行靜置預壓直至符合規范為止。

3.3 路堤填料的選擇

在填筑路橋沉降段路堤之前，要合理地選擇填料。可以先選取不同的土壤做實驗，進行比較分析，從實驗結果中，選擇出效果最好的土壤作為沉降段路基的填料。選擇填料時應注意，宜選用干容重較大的砂類土壤或滲水性能好的土壤，嚴禁選擇沼澤土、淤泥、含雜物及含水量大的土壤作為填料。

3.4 填筑臺后

橋梁引道發生的路堤沉降主要有兩種形式：地基沉降，以及路面與路基本體發生的壓縮變形。一般情況下，路面上的壓縮變形對路堤沉降的影響不大，一般不予考慮。從時間上劃分，路堤沉降有三種：瞬時沉降、固結沉降和次同結沉降。其中固結沉降和次固結沉降是引起橋頭跳車現象產生的重要原因。填筑材料的質量與填充材料本身對路堤沉降產生較大影響。研究表明，輕型材料可有效地減輕地基沉降，減小壓縮變形。一旦材料被壓實后，壓縮模量得到提高，可以在一定程度上減少由反復荷載產生的累積變形。因此，在選取臺背材料時，應嚴格仔細，選擇滿足要求的高質量的材料。填筑的范圍一般是橋臺后5～10 m。選取材料時應按照以下原則：首先，由于路橋沉降段屬于剛柔沉降段，因此填料的剛度應介于路基材料與橋臺材料的剛度之間。其次，應選擇易壓實的填筑材料，因為臺后對壓實度有很高的要求，但是由于客觀條件的限制，臺后不易被壓實。最后，填料還要求有良好的透水性。

3.5 做好排水施工

在氣候濕熱多雨，年降雨量大的地區，排水工程做不好,在地表水和地下水的長期侵蝕下，容易導致路基坍塌和翻漿，瀝青路面松散，剝落和龜裂，水泥混凝土路面斷裂等公路病害。因此，在這些地區進行臺背路堤的施工時，應嚴格按進行照《公路排水設計規范》（JTJ018-970）的技術標準施工，應重視填土的排水，避免水對填土的浸泡和沖刷。其具體的方法是：設置充足的橫向排水管和盲溝。若施工點的水位較高，不便直接填筑臺背路堤時，可采用碎石設計成盲溝。這樣可使施工填土不至于浸泡，而且滿足填筑壓實度的要求，能取得良好的施工效果。

3.6 嚴格進行軟基路堤沉降監測

通過沉降監測，能及時發現軟基路堤的沉降率，提高軟基路堤的強度和穩定性。軟基路堤施工時，必須嚴格按照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，進行分級填筑路堤，避免填土前慢后快的現象發生。通過沉降監測，準確確定路面的施工時間。在軟基路堤填筑高度達到設計標高的前提下，在路面重量預壓過程中，必須加強軟基路堤沉降監測，并且采用雙標準，確定路面施工時間。在連續二到三個月觀測的沉降量每月不超過6 mm。保證根據沉降曲線換算的工后沉降量小于設計容許值。只有滿足上述兩個條件，才能保證公路路面的性能，避免橋頭跳車現象，有利于車輛行駛。

4 結語

路橋工程的實踐表明，在橋頭引道處和剛性橋臺和柔性路堤之間的強度漸變段易產生不均勻沉降，導致橋頭跳車現象的發生。這是當前公路工程建設中的一個突出又急需解決的問題。但是，依據實際的工程地質條件，恰當地設計工程結構，處理好路橋沉降段地基，在沉降段結構施工時，制定出合理的現場管理制度，加強各個環節的控制，保證每道工序的工程質量，能極大地減少或防止路橋沉降段的不均勻沉降，避免公路橋頭跳車現象，提高公路使用使用壽命及汽車行駛的安全性，促進交通運輸業的發展，為經濟發展做出貢獻。

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