公路橋梁沉降段路基路面設計要點分析

張志偉

（山西省公路局 朔州分局，山西 朔州 036000）

隨著我國公路建設的發展，很多技術取得了前所未有的突破。而交通業的發展又能夠促使社會經濟水平得到有效提升。因此，要實現社會經濟的進一步發展，還要加強交通行業的建設。但在當前的公路施工過程中，因為諸多因素的影響，導致公路路基路面的沉降狀況出現問題，從而影響車輛在公路路面的行駛安全性。為了確保公路沉降段路基路面施工的質量，還要在公路施工前，嚴格按照相關的規定和要求對公路沉降段路基路面進行合理設計。

1 公路橋梁路基發生沉降的原因

1.1 橋臺路堤缺乏足夠壓實度

由于公路橋梁具有一定的特殊性，因此，需要對橋臺路堤填土狀況采取相應的處理措施。但在進行填土處理的過程中，因為處理流程比較復雜，且有很多因素影響，導致公路橋梁填土處理過程中任意一個環節出現問題，都會降低橋臺回填的壓實度，從而造成公路橋梁沉降段出現沉降不均勻的情況[1]。 再加上路面有車輛行駛以后，容易導致路基變形，而且受到自然環境的影響，也會造成公路橋梁段路基不均勻沉降，從而使公路路面的平整度下降。 為確保高速公路的橋臺路堤壓實，可以先進行壓實石灰土靜力學特性實驗，實驗使用熟石灰進行，石灰土比例為干灰∶干土=10%進行分析，經實驗發現該石灰最佳含水量為17%，最大干密度為1.727 g/cm2，公路上所用的石灰土通常壓實度為95%。實驗后可分析其應力-應變曲線起始段，具體情況如圖1。

圖1 應力-應變關系曲線圖

1.2 橋頭沉降段結構缺乏合理設計

在設計公路橋梁沉降段路基路面時，還要在進行公路橋梁施工過程中，從多個角度來分析公路橋梁段路基沉降的原因，在明確具體原因的基礎上，采取合理的改善策略[2]。目前，從公路橋梁建設工程的角度來看，為了預防公路橋梁段路基路面沉降，在進行公路橋梁路基路面施工時，還要提高鋼筋混凝土板，使用粗粒料進行路基填充等方法來處理路基，同時對公路橋梁段路基結構進行合理調整，以便提升公路橋梁段路基的韌性。但從實際的公路橋梁路基施工情況看，這樣的填充方法并不能達到預期的施工效果，從而導致公路橋梁段路基路面沉降問題嚴重，容易造成車輛行駛中出現跳車的情況。

1.3 引橋地基處理質量未達標

根據當前公路橋梁路基路面沉降的實際情況可知，造成公路橋頭出現跳車問題的主要原因是路面沉降問題。如果出現公路橋梁段路基路面沉降，或者路基結構設計不合理，軟基處理效果不達標等因素都會引發各種問題。而在處理軟土時若出現誤差，或是對軟土的性質和深度判斷出現偏差，也會使軟基處理不當。在雨水的沖刷和侵蝕下，就會導致公路橋梁路基路面沉降不均勻。再加上公路橋梁施工中會受到各種因素的影響，使公路橋梁路面沉降現象呈現出多樣化的狀態。因此，當公路橋梁段路基路面出現問題時，尤其是在問題嚴重的情況下，很容易造成公路橋梁建筑工程施工的效果受到影響[3]。為了避免問題發生，還要在進行公路橋梁段路基路面施工時，加強提升施工技術水平。

2 公路橋梁沉降段路基路面的設計要點探析

2.1 公路橋梁沉降段軟基施工的設計要點

公路橋梁沉降段路基路面設計的問題，還需要施工單位從各個方面來考慮，以便為日后的公路橋梁施工奠定良好的基礎。另外，施工人員還要根據公路橋梁沉降段路基路面設計的實際情況來進行分析，再根據分析結果確定適合的設計方案。通常情況下，在進行公路橋梁建筑施工時，還要重視軟基施工的效果，因為軟基施工的穩定性會影響公路橋梁沉降段路基路面的施工質量。除此之外，在施工時還要減少因施工強度，或是軟基施工的穩定性，而引發的公路橋梁沉降段路基路面下降的風險。在施工期間施工人員一般會采取爆炸的方法加固軟基，但是因為加固方式不當，導致軟基結構受損[4]。而且，采用爆炸的方法雖然可以在短時間內提高軟基穩定性，可因為外部環境的原因，再加上時間久了也會導致路面破損，從而造成公路橋梁沉降段路基路面下降。

因此，在處理軟土地基時，還要考慮穩定和沉降等方面的要求，詳細的處理方法如下：首先要進行沉降計算和容許工后沉降處理。以分層總和法為依據，利用沉降系數m進行修正處理，工后沉降標準為橋臺與路堤相鄰處≤0.1～0.2 m，涵洞與通道處≤0.2 m，一般路段≤0.3～0.5 m。可根據固結應力法進行穩定驗算分析，固結快剪和快剪都是其中的重要考慮因素，同時要保證安全系數F≥1.2，若因地震因素而受到影響時，可降低F值，降低幅度以0.1為標準。在加載路基的過程中，還要格外重視路基中心表面沉降速率，若未出現特殊情況，路基中心表面沉降速率應控制在10～15 mm/d之間，此外，還要科學合理地控制坡角側向位移程度，使其保持在5 mm/d之內。在施工期間，路基中心表面會發生沉降現象，應保證路基中心表面沉降速率為10 mm/d，在符合此條件后，才能夠進行后續路堤填筑施工。排水固結區預壓時間可控制在10～12個月之間，復合地基時間控制在3～6個月為宜。當月沉降速率在5 mm內，這一狀態可持續2個月，再進行卸載處理，之后可以進行管線和路面等部分施工。具體的軟基施工流程如圖2。

圖2 軟基施工工藝流程圖

2.2 公路橋梁沉降段路基路面的設計要點

由于公路橋梁沉降段路基路面設計不合理，會引發路面地基下沉，及跳車的情況。因此，在進行方案設計前，還要結合實際考察的結果進行具體分析。合理的路基路面結構設計，既可以保障公路橋梁沉降段路基路面的結構穩定性和承載力，還可以確保車輛在公路上的行駛安全。公路沉降段大多在高邊坡填方路基和軟基段，以及路橋連接等地方，路橋連接點普遍采取鋪設土工格、混凝土搭板等進行過渡，如果搭板的地基穩定性和平整性不佳，都會導致公路橋梁路基結構強度不足，從而導致公路橋梁沉降段路基穩定性下降，造成路基路面沉降。因此，在施工時還要在搭板內加筋，將其放置于穩定的水平面上，保證搭板的處理效果。在進行路基路面結構設計時，可以在此處強化路基處理，以提升路基的穩定性，如圖3所示。

圖3 公路路基結構

另外，還要合理設計公路橋梁路基路面使用的材料。在進行設計前，要做好規劃范圍內的相關工作，對地質、氣象和水文等條件進行分析，以及公路橋梁建筑工程所在場地和地質結構，采取開挖土石方的方法，并進行合理調配，選擇適合的材料，確保公路橋梁沉降段路基的穩定性，提升路基結構強度。在選擇路基路面材料時，要選擇穩定性強，質量優良的填料，保證填料內部不會因為水分蒸發而出現空隙，導致路基路面沉降[5]。此外，還要確保填筑壓實材料含水率達標，以保證地基結構壓實度充足，增強公路橋梁沉降段路基路面結構承載力。

路基路面極易因為結構層性能較差，而導致路基路面沉降，只有性能高、填料輕質的材料才能確保路基路面結構層的穩定性。因此，合理選擇公路橋梁沉降段路基路面使用材料，對材料質量進行嚴格把控，才可以有效避免路基路面沉降問題的出現，確保車輛道路行駛的安全性。

2.3 公路橋梁沉降段路基路面工藝方案合理設計

在進行公路橋梁沉降段路基路面設計時，還要嚴格按照規定來控制高等級公路橋梁沉降段路基的剩余沉降量。而高填方和軟土地基段，需要長期的沉降才可以使地段更穩定。同時，需要對施工的進度進行合理規劃，提前進行施工。要從整體上考慮公路橋梁建筑工程的造價成本和施工工期等因素，以免出現深挖和高填等不良現象。特別是在進行選線的時候，還要明確線位上的結構問題，在修建路基的時候不適合修筑填土高度超過20 m的路基。以麻昭高速擴改公路為例，對其試驗路段路基填筑過程進行沉降分析，由圖4和圖5可以看出，經過板樁處理后的觀測點沉降量增大，對部分觀測點回彈現象及人與儀器誤差等因素忽略不計，這是因為板樁部位鋼筋混凝土板自重明顯大于填筑土體質量。后期開始施工，板樁處沉降量逐漸呈現出減小趨勢，板樁能承受上方土體荷載量，從而減輕了下方地基受力，最終降低了土體固結過程中的沉降。

圖4 路基填筑過程無板樁與有板樁路段持續沉降觀測曲線

圖5 路基填筑過程試驗段持續沉降觀測曲線

軟基處理方案的經濟合理化對保障路基的穩定性有重要作用，但傳統的換填方式不但會導致原狀土狀態受到破壞，還會增加工程的工作量和工程造價成本，延長工程工期，而且也無法確保公路橋梁沉降段路基路面的施工質量。現階段強夯、粉噴樁、漿噴樁和剛性樁等施工技術方案，還在公路橋梁沉降段路基路面施工的過程中接受實踐檢驗，在進行設計時還需要結合實際的情況，選擇經濟合理的軟基處理方案，從而提升基礎的承載力，降低路基路面沉降造成的行車風險。

2.4 公路橋梁沉降段路基路面排水設計方案優化

公路橋梁沉降段路基路面出現問題的主要影響因素之一來自于水，且多數是因為設計不合理導致道路積水，而積水無法有效從道路紅線范圍內排出，造成路基兩側積水嚴重。而積水長期排不出去，或是過水的涵洞位置設置不合理，會導致公路橋梁沉降段路基路面積水滲入路面之下的承重層，在水的軟化下承重層的穩定性下降[6]。高等級道路對道路質量有更高的要求，在進行設計的時候要對線位進行實地考察，對可能出現積水的路段，比如縱向最低點出水口、過水涵洞的位置和高度等，以及排水建筑物等匯水點進行現場排查，以免在需要過水涵洞的位置沒有進行合理設置。另外，在降雨量較大的地方選擇滲透性或是防水性較強的路基填料，能夠避免路基積水的問題出現，有利于提升公路橋梁沉降段路基路面的設計質量，降低因排水不暢而引發的公路橋梁沉降段路基路面沉降問題。

3 結語

公路橋梁路基路面沉降問題是影響車輛行駛安全的關鍵因素，要提高公路橋梁的施工質量，確保行車安全，還要對易出現公路橋梁路基路面發生沉降問題的路段進行全面分析，在進行設計時采取有效的處理措施，改善公路橋梁路基路面沉降的現象，提升公路橋梁沉降段的行車安全，實現公路橋梁建設的經濟與社會效益。