橋梁沉降段路基路面設計研究

張建剛、劉先鐘

（中交長江咨詢集團有限公司，江西 南昌 330000）

0 引言

在我國，隨著經濟與社會的發展，交通事業的發展速度也在不斷加快，特別是公路橋梁建設不斷深入，很多先進技術的研發和應用取得了很大突破。在公路橋梁建設環節，因很多因素干擾和影響，造成公路路基沉降問題時有發生，極大地威脅著道路交通安全性，也會阻礙交通事業的發展和進步。為了提升橋梁工程的路基路面沉降控制水平，必須加強設計分析，改善橋梁的通行狀態，促進道路交通水平的提升，進而推動現代社會高速發展。

1 公路橋梁路基發生沉降的原因

1.1 橋臺路堤填土的壓實度不足

橋梁項目與其他的工程類型有著很大的差異，因其較特殊性，應對橋臺路堤填土狀態選擇合適的應對措施，避免負面因素的干擾和影響，保障道路交通的安全性。在填土處理環節，因工序較為煩瑣，且受到較多因素的干擾和影響，一旦施工工序出現問題，會導致壓實度不合格，極易造成橋梁沉降不均勻的問題，威脅橋梁運行的安全性。此外，因車輛荷載而出現的路基變形問題、因自然環境侵蝕而出現的路基不均勻沉降問題，都會導致路面結構平整度下降，威脅交通安全。為了保證橋臺路堤達到壓實度要求，現場應采用壓實石灰土靜力學特性試驗，按照10%的比例加入熟石灰進行處理，經觀察發現最佳含水量為17%時，最大干密度可達到1.727g/cm3，石灰土的壓實度達到95%。如不能解決橋臺路堤填土壓實度不足的問題，將極大地影響橋梁運行效果和道路的通行質量[1]。

1.2 橋頭沉降段設計不合理

在橋梁工程項目的沉降段路基路面設計環節，需從橋梁的實際情況出發，組織專業技術人員進行分析，明確路基路面沉降形成的原因，選擇合適的應對措施。施工過程中，可通過粗粒料來完成路基填充處理，全面提升鋼筋混凝土板的性能，達到路基的性能標準，從而保證公路橋梁路基滿足工程運行標準。

目前，公路橋梁路基路面施工中，沉降路段結構設計不合理的問題較為常見，沉降的問題難以有效預防和改善，車輛通行時易發生跳車問題，威脅駕乘人員的生命安全。

1.3 引橋地基質量不合格

分析當前我國橋梁路基路面沉降情況，其中，路面沉降是橋頭發生沉降問題的主要原因。在橋梁工程設計中，路基結構如果設計不合理，地基質量就不能達到標準要求，而軟土路基處理效果不當還容易導致很多問題發生。如對軟土性質與深度方面判定出現偏差，極易導致軟土地基處理質量不合格；受雨水沖刷和侵蝕作用，橋梁路基路面會發生沉降不均勻的問題，影響道路通行的質量和效果。為了預防上述問題，應進一步提升路基路面水平，滿足橋梁通行需要[2]。

2 公路橋梁沉降段路基路面的設計要點探析

2.1 設計要點分析

在橋梁沉降段路基路面設計的環節，需圍繞現場施工情況進行分析，全面提高施工水平。施工人員要結合實際情況，了解橋梁沉降段路基路面設計要點和標準，確定最佳的設計方案，提高設計水平和效果；加強橋梁現場施工管控，提升軟土路基的處理水平，保持結構的密實度和穩定性，提高橋梁工程的質量水平，帶動社會經濟實現高質量發展。

此外，在現場施工中還要降低施工強度，消除軟土路基存在的問題，防止路基路面沉降段出現問題，提高橋梁工程的安全性。在現場施工環節，施工單位優先采用爆破的方式進行軟土路基的加固處理。該方式可快速對軟土路基進行處理，但也會受到外部自然環境的侵蝕混合影響，長期運行時會伴隨產生損壞問題，使得道路沉降問題更加嚴重，進而威脅到橋梁的安全性。因此，在軟土地基的處理中，須從穩定、沉降等方面進行分析，具體可采取如下處理措施：技術人員計算分析沉降量，加強沉降處理措施的應用。以分層總和法為依據，計算沉降系數并進行修正，一般來說，施工后的沉降標準為橋臺與路基相鄰部位控制在0.1m 以內，涵洞與通道控制在0.2m 以內，一般路段則控制在0.3～0.5m。結合固結應力展開穩定性計算分析，分析影響因素，確保安全性系數超過1.2，從而達到結構性能的標準[3]。

路基加載操作環節，要加強路基中心表面沉降速率的控制，如沒有特殊情況，沉降速率應控制在10～15mm/d，還要合理計算分析坡角側向位移的速度，控制在5mm/d 以內。現場施工作業時，路基中心表面會出現沉降方面的問題，應確保路基中心表面沉降速度為10mm/d。上述條件達到要求后，可為后續路堤填筑施工提供基礎條件。排水固結作業范圍內，預壓時間控制在10～12 個月，復合地基時間在3～6 個月。如果月沉降速率不超過5mm，該狀態保持2 個月，然后進行卸載處理。對管線以及路面等結構部分的施工處理，具體作業流程如圖1所示。

圖1 軟基施工工藝流程圖

2.2 加強橋梁沉降段路基路面的結構設計

很多橋梁沉降段路基路面設計方案如存在缺陷，投入使用后易發生路基路面沉降嚴重的問題，發生跳車的危害較大，干擾橋梁項目的通行效果，并產生嚴重的危害和影響。基于此，在開始方案設計前，須綜合分析現場具體情況，展開全面考察與分析，了解各個方面的影響因素，確定合適的設計方案。提高橋梁沉降段路基路面的設計水平，可以達到該部位上的承載力與穩定性的標準，滿足道路交通行駛安全性的要求。經過對橋梁運行情況分析可以確定，沉降問題主要出現在高邊坡填方路基與軟土路基的部位上，以及路橋的連接部位。對于路橋連接部位來說，其主要施工方式是鋪設土工格、混凝土搭板等方式進行過渡，如果這些施工形式中存在平整度、穩定性不合格的情況，極易導致路基結構強度性能不達標，最終導致其穩定性降低，路基路面會出現嚴重的沉降問題。因此，在現場施工時還要在搭板內加筋處理，并放置在穩定的水平面上，以達到搭板結構性能標準。在路基路面結構設計環節，選擇最佳的路基處理方式，可促進結構穩定性提升，見圖2[4]。

圖2 公路路基結構

除此之外，針對橋梁沉降段路基路面的運行要求，選擇最佳的施工材料。在方案設計開始之前，做出合理的規劃與設計，分析研究地質、氣象、水文等條件，分析現場地質結構形式，選擇應用開挖土石方的施工方式，并合理調配施工材料，確定最佳材料類型，以確保橋梁沉降段路基路面的穩定性合格，路基強度性能合格。在材料選擇過程中，設計人員綜合分析材料的穩定性、質量與性能符合要求，確保填料內部不會因水分蒸發而產生空隙，提升路面抗沉降效果。此外，要確保填筑材料的含水率符合要求，提升壓實度，確保結構性能合格，促進橋梁沉降段路基路面的總體性能提高。路基路面施工中，極易發生穩定性不足的問題，進而產生路基路面的沉降問題，所以應使用性能優越、填料輕質的材料，滿足結構穩定性要求。因此，應確定最佳橋梁沉降段路基路面設計方案，選擇性能合格的材料，加強材料質量和性能控制，控制沉降量，提高交通通行水平。

2.3 工藝方案合理設計

在橋梁沉降段路基路面的設計環節，根據國家標準和規范要求，加強沉降量的控制，按照高標準的要求確定設計方案，提升沉降控制水平。在高填方以及軟土路基的施工后，經過長期的使用才會達到穩定性的要求。因此，在現場施工時要制定合理的施工計劃，加強現場施工質量管理和控制，更好地提升結構的穩定性。此外，加強現場施工造價和成本的控制，落實施工工期管理，防止存在深挖或者高填方等不良情況。在線路選擇時，還需確定線路結構的科學性與合理性，建設路基的環節不宜修筑填土高度超過20m的路基結構。如某高速公路改擴建項目，對現場進行沉降量分析，得出的結論見圖3和圖4。其中，經過板樁處理后觀測點沉降量增大，考慮到部分觀測點的回彈現象與人為操作儀器誤差可以忽略不計，說明板樁結構的鋼筋混凝土板自重明顯超過其填筑土體的重量。在后續的施工環節，板樁沉降量逐步減小，可以承載上部土體的荷載，下方地基受力會減小，最終可以減輕固結方面的沉降反應[5]。

圖3 路基填筑過程無板樁與有板樁路段持續沉降觀測曲線

圖4 路基填筑過程試驗段持續沉降觀測曲線

在橋梁沉降段路基路面設計中，軟基處理方案的選擇和控制極為重要，保持經濟性、合理性尤為關鍵，達到路基結構的穩定性標準。傳統換填方式容易造成原狀土形態發生改變，導致項目成本升高、工期延誤以及工程量增加，還會引發很多的質量問題。當前，對于橋梁項目的軟基施工來說，強夯樁、粉噴樁、漿噴樁、剛性樁等施工方式比較常見，提高軟基處理效果，可確保橋梁沉降段路基路面的施工質量合格，在設計時應該結合現場情況做出調整，選擇最佳的軟基處理方案，提升基礎結構承載性能標準，提高交通安全水平。

2.4 排水設計方案優化

在橋梁沉降段路基路面的設計與施工中，排水方案的選擇和施工是人們關注的重點。如一些路面出現積水無法排出的情況，會造成路表積水嚴重，威脅道路運行的安全性。一旦積水滲入承重層內，還會造成承載性能不合格。高等級的道路項目對于質量要求較高，在設計環節需做好線位的考察和分析，對容易發生積水的路段，比如縱向最低點出水口、過水涵洞位置等，以及排水結構物的匯水點等，進行全面檢查，確保設置達到合理性要求。此外，對于降雨量比較大的位置應使用滲透性或者防水性較高的路基材料，防止路基積水問題的發生，對于提升橋梁沉降段路基路面的運行水平有積極意義，還能減少沉降的問題發生率，提升綜合效益。

3 結語

橋梁沉降段路基路面設計中，按照我國的國家標準和規范要求進行設計，切實提升橋梁工程的質量水平，滿足現場施工要求。因此，設計人員分析現場施工情況，做好全面勘查和分析，確定最佳的橋梁沉降段路基路面設計方案，提高設計水平，達到橋梁工程的運行標準，滿足橋梁通行安全性、高效性要求，帶動我國經濟社會實現高質量發展。