路橋過渡段路基路面設(shè)計要點及沉降處理措施

文∕張艷軍、杜盛平

1 路面沉降的主要原因

1.1 軟土地基沉降

目前，我國道路橋梁施工速度加快，其設(shè)計工期也加快。在設(shè)計時，由于地質(zhì)勘探布孔較少，鉆探深度不足，未能發(fā)現(xiàn)橋頭軟基的存在，或者未能詳細探明軟基的范圍，軟土的力學(xué)性質(zhì)等指標(biāo)，導(dǎo)致橋頭地基處理時的遺漏，或者地基處理的設(shè)計方法不當(dāng)，導(dǎo)致軟基處理未能達到既定的效果和技術(shù)要求。在這種情況下竣工后，隨著車輛數(shù)量的增加，路基的沉降將繼續(xù)增加，并且路基將承受長期的大量的荷載壓力。起初，這種下沉相對較小，隨著車輪的連續(xù)滾動，交通量的逐年增加，路基路面收到的疲勞應(yīng)力越來越大，下沉現(xiàn)象將越來越嚴(yán)重，這將大大增加橋頭跳橋的風(fēng)險。

1.2 剛度差異

道路和橋梁剛度的差異也是過渡段路基沉降的重要原因。這主要是由于道路和橋梁結(jié)構(gòu)的巨大差異。道路由路基和路面組成，而橋梁結(jié)構(gòu)是剛性的，其載荷力和剛度遠遠高于道路自身。因此，當(dāng)車輛通過時，橋梁通常看起來不會變形，但是道路的路基有時會受到自重的壓力和車輛的長期荷載。這導(dǎo)致了道路和橋梁過渡段路基的不同程度的沉降。

1.3 過渡段勘測不準(zhǔn)確

在整個實施階段，以路橋過渡段路基路面設(shè)計為基礎(chǔ)，應(yīng)明確具體處理方式，并以過渡段路基路面的材料和工藝選擇為前提，正常情況下，可采用粗粒透水性材料填筑過渡段，也可采用搭板、加筋土法等。另外，在后續(xù)預(yù)設(shè)管理中，采取有效措施后，可以最大限度地提高整體強度。如果施工過程中存在著勘察設(shè)計不合理地現(xiàn)象，就不能準(zhǔn)確掌握資料，勢必增加施工難度。

1.4 設(shè)計方面的原因

過渡段出現(xiàn)沉降的因素有多種，還有如橋臺設(shè)計、壓實性施工與設(shè)計、過渡段搭橋設(shè)計等。過渡段設(shè)計對于公路橋梁工程的整體施工質(zhì)量起著決定性的作用，在現(xiàn)階段的路橋過渡段路基路面損壞問題中，大多數(shù)是由于設(shè)計階段考慮不周所致。任何一種問題都可能在設(shè)計過程中造成總體施工效果的偏差，給公路橋梁的建設(shè)埋下隱患。

1.5 施工技術(shù)的原因

雖然當(dāng)下建設(shè)主管部門加強了施工全過程的技術(shù)管理，但還存在一些施工單位單純?yōu)榱俗非笫┕に俣仍谑┕み^程中不能按照規(guī)范要求的工藝參數(shù)進行施工。因為過快的臺背填土速度，導(dǎo)致地基不能有充足的時間沉降、固結(jié)，這樣臺背擋土墻會因為受到人為填土擠壓造成變形。施工過程中回填土未按照路基施工規(guī)范進行分層修筑、碾壓、檢測。施工材料的采購和選擇沒有嚴(yán)格的控制，臺背排水施工也未按照標(biāo)準(zhǔn)實施，路基分層檢測的壓實度也不符合相關(guān)要求，這些都屬于施工的原因?qū)е侣坊访娌痪鶆虺两怠亩鴮?dǎo)致橋頭填土路基不穩(wěn)定，項目建成后出現(xiàn)較大的不均勻沉降。

2 過渡段路基路面設(shè)計要點

2.1 過渡段結(jié)構(gòu)設(shè)計

土工格柵是過渡段結(jié)構(gòu)設(shè)計的首選。土工格柵沒有特殊要求。只要施工規(guī)范，土工格柵就可以得到充分利用，與周圍土壤融為一體。同時，它可以大大提高土壤的承載力，避免土體的變形，從而大大提高路基的穩(wěn)定性。另外，土工格柵的合理設(shè)置可使其與土壤發(fā)生一定的摩擦，這種摩擦可有效減緩平臺背面方向的應(yīng)力，提高過渡段的承載能力，從而使沉降路基大大減少。通過科學(xué)合理地施工方法，可以大大減輕駕駛負荷后路基變形的現(xiàn)象。

2.2 路橋過渡段路堤填料的選擇

路橋過渡段路堤填料設(shè)計，要根據(jù)項目實際情況進行材料的選擇，原則上應(yīng)選用干容重較大的砂類土或透水性較好的材料。要保證選擇的材料具有良好的級配水穩(wěn)定性和壓實特性。當(dāng)采用細粒土?xí)r應(yīng)材料技術(shù)措施對填料進行改良，比如在土中摻入砂、礫石、碎石等，或采用無機結(jié)合料進行處治。泥炭、淤泥凍土以及含草皮、樹根、生活垃圾、雜物和含水量過大的土作填料不得用于路堤填筑。施工前可對各種土壤作對比試驗。試驗項目包括：土壤的液限和塑限聯(lián)合測定，實施篩分和擊實試驗，各種土壤在相同壓實機具下，達到同等壓實度時的壓實遍數(shù)與松鋪厚度的關(guān)系。根據(jù)試驗結(jié)果選出最適宜的土壤作為過渡段路堤的填料。

2.3 路橋過渡段路基路面壓實設(shè)計

對于路橋施工過程中的路面路基壓實環(huán)節(jié)一般使用三種技術(shù)方式，分別是：預(yù)應(yīng)力管樁施工技術(shù)、現(xiàn)澆混凝土管樁施工技術(shù)、強夯法加固技術(shù)。預(yù)應(yīng)力管樁技術(shù)是當(dāng)前最先進的施工技術(shù)之一，它通過先張法預(yù)應(yīng)力工藝和離心成形相應(yīng)的法制通過一個細長的空心筒來實現(xiàn)混凝土的預(yù)制構(gòu)件。一般在土地地基松軟的地方，會根據(jù)其松軟程度來選擇好相應(yīng)的加固位置，通過打樁來進行合適的預(yù)制構(gòu)件安裝。現(xiàn)澆混凝土管樁技術(shù)是目前市政道路施工中最常用的技術(shù)之一，通過沉管樁以及振動沉模壁防滲墻的兩種施工方式來提升軟土路基的堅硬程度。通過兩種技術(shù)的綜合使用，能夠?qū)⒐軜秲?nèi)澆筑混凝土更加結(jié)實，使其達到設(shè)計強度，并且能夠?qū)㈨敳恳约巴獠可皩又g承載能力提升。

2.4 臺背排水設(shè)計

排水問題在路橋設(shè)計工程中尤為重要，如果沒有做好臺背排水設(shè)計工作，則可能出現(xiàn)較為嚴(yán)重的下滲現(xiàn)象，從而降低路面結(jié)構(gòu)層的整體穩(wěn)定性。并且可能會產(chǎn)生較為嚴(yán)重的錯臺現(xiàn)象和跳車現(xiàn)象。因此，設(shè)計人員在臺背排水的設(shè)計過程中，應(yīng)該充分考慮臺背的填料類型、當(dāng)?shù)亟涤曩Y料和路橋工程的具體滲水量等因素，從而合理設(shè)計排水方式，常規(guī)工程設(shè)計中一般會在臺后設(shè)置泄水盲溝，并有一定坡度，溝底用黏土夯實以利于排水。

2.5 過渡段路基路面搭板設(shè)計

（1）如何更加合理地進行過渡段路基路面搭板的設(shè)計，制定一個切合實際的設(shè)計方案是研究過程的重中之重。通過學(xué)習(xí)借鑒西方發(fā)達國家的一些先進理念以及成功的實戰(zhàn)經(jīng)驗，結(jié)合當(dāng)前我國公路路橋過渡段路基路面搭板施工情況，不難發(fā)現(xiàn)，在路橋過渡路基路面搭板設(shè)計研究中，提高搭板的承載能力是提升路橋過渡段路基路面搭板施工質(zhì)量的核心思路。在實際施工過程中，雖然路橋搭板的設(shè)計對路橋施工質(zhì)量有著很大的提升作用，但是同時也不可否認(rèn)的給工程施工增添了不少難度。不同工程項目有著不同的特殊性，一概而論的設(shè)計理念很難滿足不同的實際施工情況，搭板的設(shè)計與實際施工要求大相徑庭的情況時常發(fā)生，所以說這樣的情況下工作人員在實際的操作中就不會進行搭板設(shè)計。為了增大路橋荷載及車輛通行的安全性，在橋梁設(shè)計中，設(shè)計人員應(yīng)將搭板設(shè)計作為重要內(nèi)容。

（2）在路橋過渡段路基路面搭板設(shè)計研究過程中，不同的實際施工狀況相應(yīng)的產(chǎn)生不同的施工問題，如何處理不同的特殊情況，保障路橋工程強度和安全性，需要工作人員對現(xiàn)場問題仔細分析、認(rèn)真探討、科學(xué)研究，制定一套合理地技術(shù)方案。一般來說，在路基路面設(shè)計施工過程中常見問題就是搭板軟弱的情況。目前來看，水泥粉噴樁復(fù)合地基優(yōu)點是能明顯改善軟弱地基的承載能力，施工高效、縮短工期，缺點是項目的造價也不可避免的相應(yīng)增加。然而使用塑料排水板法會有更加有效地加固效果，同時工廠統(tǒng)一生產(chǎn)的排水板使得施工質(zhì)量更容易控制，施工操作方便，成本較低；因而塑料排水板法在實際施工中廣泛使用。具體情況具體分析，制定具體的技術(shù)方案是保障地基承載能力符合設(shè)計的基礎(chǔ)。此外，每個項目的橋臺路基結(jié)構(gòu)也是不一樣的，在這樣的條件下，如何降低結(jié)構(gòu)突變的影響，是保證車輛通行的重要因素，同時也是設(shè)計的關(guān)鍵。

2.6 過渡段橋臺路基的邊坡防護

工程設(shè)計人員在設(shè)計路橋過渡段路基路面結(jié)構(gòu)的過程中，應(yīng)充分考慮到當(dāng)?shù)氐慕邓攸c。道路橋梁工程多為露天施工，其會受到雨雪天氣的影響。如工程受到雨水因素的侵蝕或沖刷，則會引發(fā)路基路面垮塌的問題，進而損害路橋路面結(jié)構(gòu)的安全穩(wěn)定性。然而在實際的結(jié)構(gòu)設(shè)計中，路橋過渡段路堤邊坡防護設(shè)計存在著較多不足，無法及時排出工程中的積水，繼而也引發(fā)了路面變形問題。對此，為了避免路基路面填筑施工的過程中發(fā)生滑坡問題，應(yīng)采取適當(dāng)?shù)芈返踢吰路雷o措施。

3 路基路面沉降處理措施

3.1 提升路橋過渡段路基路面承載力

在進行橋頭路堤施工時，應(yīng)注意一般民用復(fù)合材料形成的加筋路堤不會增加基礎(chǔ)的承載能力，也不能有效防止地基沉降。只有當(dāng)基礎(chǔ)本身具有強大的載荷力并且在路堤的自重載荷下發(fā)生大的沉降時，才能充分利用民用復(fù)合材料的增強性能。因此，在具體施工中，施工人員應(yīng)盡量將施工場地與適當(dāng)措施相結(jié)合，并采用加固、排水等方法增加基礎(chǔ)承載力，以進一步加強過渡段質(zhì)量。

3.2 過渡段的變形控制

路基橋梁施工完工后，路橋最大連接率應(yīng)為100%，允許沉降指標(biāo)為100mm，最大縱坡不應(yīng)超過0.5%。否則，很容易導(dǎo)致道路和橋梁過渡段的變形。為避免這種現(xiàn)象的發(fā)生，工作人員要求在施工期間嚴(yán)格控制施工質(zhì)量，嚴(yán)格按照相應(yīng)的施工規(guī)章制度，妥善處理橋臺與路基之間的剛度差異，增加路堤荷載的概率。當(dāng)局部縱坡發(fā)生時，有必要及時調(diào)整過渡板的傾角，避免縱向坡度增大。只有這樣才能避免路橋過渡段的沉降和路面的局部縱坡指數(shù)，從而有效控制路橋過渡段的變形，提高路基施工質(zhì)量。

3.3 路橋路面問題處治措施

考慮橋臺與臺背路面在結(jié)構(gòu)、材料、剛?cè)岷兔浛s等方面存在的不同，為了讓其在縱向和橫向都能逐漸平順過渡，一般可采取以下這兩種方法。（1）預(yù)留反向坡度，即搭板與橋臺連接處標(biāo)高一致，而與路面連接端則高于設(shè)計標(biāo)高，形成一個預(yù)留的反向坡，坡度大小根據(jù)路橋之間的沉降差而定，此法的關(guān)鍵在于考慮路線縱斷面平順的前提下，確定沉降差和預(yù)留反向坡度。（2）在路堤設(shè)置一個過渡路面，當(dāng)不設(shè)置搭板或由于對地基和路基處理很困難或不經(jīng)濟時，可設(shè)置過渡路面，待沉降穩(wěn)定后再換鋪正式路面，常用的過渡路面有預(yù)制水泥混凝土、六棱塊和條石等。

4 結(jié)語

本文從設(shè)計和施工角度對路橋過渡段產(chǎn)生沉降的原因進行了分析，總結(jié)了避免沉降發(fā)生的設(shè)計要點和施工注意事項，并且針對每一個問題提出了可行的處治措施。綜上所述，在路橋過渡段施工中路基路面施工是核心地位，通過對路基路面結(jié)構(gòu)的有效設(shè)計能夠在當(dāng)前的施工中發(fā)揮出重要的作用。所以，在進行設(shè)計的過程中，一定要考慮現(xiàn)場的情況，選擇合適的設(shè)計方案，對施工工藝和施工環(huán)節(jié)進行嚴(yán)格的控制，通過一系列有效地措施來保證路橋過渡段路基路面施工效率和質(zhì)量。創(chuàng)新施工技術(shù)，提高施工準(zhǔn)確性來推動路橋過渡段路基路面的可持續(xù)發(fā)展。