某橋梁橋頭軟基路基路面的結構設計與施工

陳懷平

廈門市祥信龍建筑工程有限公司（361000）

某橋梁橋頭軟基路基路面的結構設計與施工

陳懷平

廈門市祥信龍建筑工程有限公司（361000）

結合工程建設實例中軟基路段沉降問題進行分析探討,提出了解決路橋過渡段的沉降問題，從橋頭地基處治設計、橋臺臺背排水處理和路面橋頭搭板處理等方面探討了一些結構設計和施工方法，以有效防治橋頭跳車，希望與同行商榷。

路橋過渡段；結構；設計；施工

對于高等級道路，橋頭引道不均勻沉降量大于2 cm就能感覺到跳車，5 cm以上就會感覺到嚴重跳車，此時橋頭跳車不僅影響行車的安全、速度、舒適及人們對高等級道路的總體評價，影響道路使用性能和運輸效益的發揮，同時也影響車輛的使用壽命，嚴重的可能導致交通事故的發生。因此，橋頭跳車已成為高等級道路營運中急需解決的問題。

1 工程概況

本工程橋梁全長754.0m,兩端接線長506.0m。所經過路段主要為海灣灘涂，在其道路影響范圍內的路基土主要自上而下由填筑土、淤泥、淤泥混砂、黏土、中粗砂、亞黏土等構成，該路段上部路基淤泥土層厚度較大，工程性能較差，淤泥、淤泥混砂在地震作用下有產生震陷的可能,不能作為路基土使用，須進行軟基處理。

2 橋頭地基處治設計

本次研究調查了橋頭兩端路段，用激光平整度測試儀進行現場測試,調查平整度σ值。在橋頭，由于軟土地基沉降引起的橋頭跳車現象依然存在，分析原因主要有兩方面，一方面是施工圖的設計方面,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。另一方面是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，不能滿足《道路軟土地基路堤設計和施工技術規范》的技術要求。因此，深入現場和歷史資料調查取證，總結經驗，做到技術措施有效可靠。

2.1 橋端軟土路基處治設計方案

因該工程工期要求及地基土層情況橋端軟基設計中考慮了以下兩種路基處理方案：

1）對于南端引道橋臺軟土層厚大于3.0m且軟土底下一層為亞黏土，該橋頭路段采用粉噴樁加固路基的處理方式。粉噴樁樁徑為0.50m,凈距1.50m，按正三角型布置，水泥摻入量為土重的15%，樁長為打穿軟土層至其下持力層0.50m為止。2）對于北端橋臺附近的軟土層厚大于5.0m且最底層軟土底層為滲透系數高的中粗砂，北橋端引道路段采用砂石擠密樁預壓固結排水路基的方式。擠密樁采用直徑為377mm的振動沉管成孔，凈距1.25m，按正三角型布置，砂石比例為3：7，樁長為打穿軟土層至其下持力層0.50m為止。

2.2 軟基路段優化措施

國內高速公路軟土地基處治大多數采用排水固結法，但仍然存在軟基路堤不均勻沉陷、橋頭跳車現象,除軟基路堤設計與施工細節欠妥之外，一個主要原因是未能保證充分的軟基排水固結時間,往往在沉降尚未穩定的情況下就進行路面施工。因此，為了保證軟基排水固結的施工質量,消除軟基路堤不均勻沉陷的現象,必須采取下述措施：1）盡可能地提前軟土地基路段的施工時間，尤其是橋臺地段的施工時間，爭取更長的預壓時間，以減少軟基路堤工后沉降量。2）根據軟土的地質條件、土層性質和路堤填筑高度，一般路段采用袋裝砂井或塑料排水板處理，采用不同的施打長度和施打密度，其間距在鄰近橋頭路段附近適當加密；在橋臺處設置攪拌樁過渡層，并在攪拌樁過渡段末端與袋裝砂井或塑料排水板加密區交接處設置土工織物砂墊層，以協調變形。

2.3 確保公路工程的地基和路基條件

從路橋過渡段的路基路面工程實施可知，路橋過渡段的變形控制必須解決兩個問題：1）嚴格控制過渡段內路基的工后沉降量；2）將路橋交界處的錯落式沉降變成連續的斜坡式沉降，因此，其變形控制主要是控制路基工后沉降和路橋間差異沉降。在橋頭引道路堤填筑過程中，采用土工合成材料加筋路堤并不能提高地基承載力，也不能有效地阻止地基的沉降。只有當地基具有足夠的承載力，在路堤填土自重荷載與車輛荷載的聯合作用下不致破壞而產生較大的沉降時，土工合成材料的加筋才會產生明顯的效果。根據交通部《公路軟土地基路堤設計與施工技術規范》（JTJ 017-96）規定,路橋連接處最大容許工后沉降為10 cm。只有要求根據沉降曲線換算的工后沉降量小于容許工后沉降值，并且要求連續2～3個月觀測的沉降量每月不超過6mm，才能進行路面施工。

2.4 加強路堤填料的選擇實施

不同土壤在相同壓實機具下達到同等壓實度時的壓實變數和松鋪厚度的關系，從試驗結果比較各種土壤的技術指標,選出最適宜的土壤作為填料。由于基層質量不好而引起的干縮比較小，但對于礦質集料粒徑過小,細集料較多的則容易產生裂縫。在橋臺后5～10m范圍內應填筑工程性質良好的填料。填料應強度高、易壓實、透水性好，如砂礫土、碎石土、中粗砂以及強度較高的工業廢渣等。如采用非滲水性土，應在土中加入石灰、水泥等穩定材料進行處理。近年來，有采用泡沫混凝土及泡沫苯乙烯等工程塑料作為橋頭填料，可以大幅度減少地基沉降，將是有潛力的橋臺填筑材料。從經濟角度考慮應就地取材，選擇當地干容重較大的砂礫土或其他透水件較好的材料。

3 橋臺臺背排水處治設計

本次場地豎向設計在參考規劃標高的基礎上，根據現有地形條件、已設計相交道路控制點標高及排水規劃，結合《城市道路設計規范》和城市道路排水最小縱坡要求來確定道路各主要控制點標高。

從以往經驗來看，橋臺臺背路基下沉很多是由于排水不暢造成，因此在這里著重臺背排水設計方面的處理。道路橋頭路堤的施工可知，臺背路堤填土常采用砂類、滲水性土作為填料，不考慮防水和排水設施，通常對橋臺處于長期浸水路段，采用漿砌片石護坡，而其他橋臺路段，只在錐坡范圍設置漿砌片石護坡,臺背設置防格網草護坡或草皮護坡，但是從道路改建、水毀和收尾工程偵查過程發現,許多橋頭路堤沉降較嚴重的地方，常伴隨錐坡和護坡水毀，分析其原因，雨水對路堤的沖刷和侵蝕，方格網草防護等路堤邊坡防護措施未能起到保護路基免受雨水侵害的作用，所以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，誘發橋頭路堤不均勻沉降，出現橋頭跳車現象。在橋路過渡段如果路面排水處理不當，會造成水沿臺背下滲，影響路基路面穩定性，因此，應根據臺背填料類型、降雨資料及滲水量等選擇適宜的排水力式，以疏干臺后下滲的水分。

該項目采用一種較成功的做法是基底作必要的處理后，填筑橫坡為3%～4%的夯實黏土土拱，在土拱上挖一條成雙向坡的地溝，地溝尺寸一般寬為40～60 cm，深為30～50 cm。然后在臺背后全寬范圍內滿鋪一層隔水材料(可用油氈或下墊尼龍薄膜上蓋油氈)。在地溝內四周鋪設有小孔的硬塑料管，塑管直徑一般不小于10 cm,其上小孔孔徑為5mm,布成梅花形，間距控制在100m以內。塑料泄水管的出口應伸出路基外或橋頭錐坡外。然后在硬塑料管四周填筑透水性好、粒徑較大的砂石材料，再分層填筑臺后透水性材料，直到路基頂面。橫向盲溝的設置與上相仿，即取消泄水管，以滲透系數較大的透水性材料如大粒徑碎石填筑地溝。用土工布包裹盲溝出口處，并對其作必要的處理。地下水位豐富時可在臺后填方中設透水層。透水層的厚度以1～2m為宜，并要高于原地面不少于0.5m，使地基沉陷后，原地面和地下水位不高于透水層。透水層以上的承載層一般用普遍土或石灰土填筑，高度至路槽底約10 cm左右時用整體性和水穩性好的材料加以封閉，并在靠橋臺邊做50 cm×50 cm斷面的泄水盲溝(周邊做厚10 cm的反濾層)，以便將橋面滲水引入橋涵進出口排泄。橋臺背面應設置防水涂層以避免滲水對結構物的侵蝕。

4 橋頭搭板設計

該路段橋頭過渡段多采用搭板結構，而設置搭板后的橋頭跳車現象依然存在，分析其原因有兩方面：①根據橋梁的長度，橋頭設置搭板長度分為大中橋搭板長度81m,小橋及涵洞搭板長度5m,而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接作用，車輛行駛時往往出現橋頭跳車現象；②搭板強度不夠，產生斷板引起橋頭線形突變，出現橋頭跳車。

根據橋頭路堤與橋臺相對沉降量預計值，車輛行駛要求的順適程度,合理地確定搭板長度。國內資料表明，搭板長度一般為6～8m，到目前為止，搭板的設計未有統一模式，一般按照下述原則確定其長度：1）路面設計使用年限內，由于道路下沉引起路面縱坡變化,要求搭板隨路堤沉降后傾角在1/200～1/300范圍內變化;2）搭板的長度能跨越橋臺臺背難以壓實的土體，或跨越按計劃在臺背預留的土方缺口長度；3）根據搭板的受力狀態，用彈性地基或簡支梁計算搭板長度。按上述計算的搭板長度為20～30m。因此，可參考此計算方法，結合工程具體情況，合理確定搭板長度。搭板強度的設計，應根據搭板與臺背填土可能脫空的最不利狀態處理，同時考慮搭板節段的劃分以及枕梁位置對搭板強度的設計影響。采用長搭板可緩和橋頭錯臺，但不能消除沉降和樁體的負摩擦力。為了盡量減少錯臺，上述一些方法可以并用,也可通過修整鋪裝來調整錯臺。

5 結論與感想

結合該項目的工程情況，對路橋過渡段產生不均勻沉降問題進行探討，通過系統的科學管理和嚴格遵守《道路軟土地基路堤設計和施工技術規范》，目前順利地完成了橋頭軟土地基施工，經測量,橋頭的沉降量均在規范允許的范圍內，達到了預期目的。筆者認為設計人員應對每一個工程都要進行具體細致的分析，分析路橋過渡段產生不均勻沉降的原因，減少路橋間的不平順，防止或避免橋頭跳車現象，增加車輛運行的舒暢性，提高社會經濟效益。

[1]CJJ 37-90，城市道路設計規范[S].

[2]CJJ 77-98，城市橋梁設計荷載標準[S].

[3]廖翔鵬．淺析高等級公路橋頭跳車原因及施工措施[J]．科技咨詢,2006（27）.