路橋工程橋頭路段的沉降機理和施工技術要點

摘要：在簡述了某道路橋梁工程概況和施工過程中發生的各種不利因素的基礎上，分析了橋頭路段在路堤、臺背基礎、橋頭搭板等部位發生沉降的機理，詳細闡述了橋頭路段在路基排水、軟土基礎加固、路堤填充、橋頭搭板等方面實施的施工技術要點，達到了橋頭路段不發生沉降、提高質量、保證工期的目的。

關鍵詞：路橋工程；橋頭施工；沉降機理；技術要點

0 " 引言

道路橋梁工程線路長、地質條件復雜多變，南方地區受降雨和地下水豐富的影響，施工難度大、技術要求高。道路橋梁工程在投入運行后，路基路面沉降問題時有發生，尤其是橋頭路段沉降問題比較常見。橋頭路段發生沉降，不但影響行車安全和行車舒適度，還會對道路橋梁自身結構造成損害，甚至威脅車輛運行安全。為此，需要對橋頭路段沉降機理進行深入分析，提出橋頭路段施工技術要點，以期提升道路橋梁工程質量，創造安全行車條件。

1 " 工程概況

我國南方某道路橋梁改造工程全長1200m，路面紅線寬度為28m，橫斷面的機動車道寬度為20m，機動車道兩側的人行道寬度各為4m。該工程含有1座設計為2跨、總長度為42m的預應力鋼筋混凝土簡支梁跨河橋。該橋中部2根橋墩的底部采取鋼筋混凝土灌注樁加承臺結構，橋兩側的2座鋼筋混凝土橋臺底部亦采取鋼筋混凝土灌注樁加承臺結構。與2座橋臺相連接的2個橋頭路段的鋼筋混凝土橋頭搭板長度均為9m，采取鋼筋混凝土枕梁防沉降技術。

該路橋改造工程在施工過程中，不斷發生各種不利因素，給路基路面施工、特別是橋頭路段的路堤施工帶來不利影響。例如南方7、8月份頻繁受到臺風、降雨的干擾；換填土方均為黏性土，受降雨影響處理難度加大；施工區域面臨河流，也給橋頭路段土方換填施工帶來難度。這些不利因素，都給橋頭路段發生沉降埋下了隱患。

2 " 橋頭路段沉降機理

道路橋梁工程橋頭路段發生沉降的機理，可以分為路堤沉降、臺背基礎沉降、橋頭搭板沉降等3種類型。現對這3種類型的沉降機理，逐一進行分析。

2.1 " 路堤沉降

2.1.1 " 回填土黏性較大

路堤是指路基頂面高于原地面的填方路基。該道路橋梁工程在施工過程中，多采用黏性土作土方回填材料。采用黏性土作回填材料，因為其粘性較大，在回填土壓實過程中容易造成土體的密實度不足，從而導致路堤發生沉降。粘性土體受到施工過程中降雨等自然條件的影響，很容易增加粘性土體的含水量，此時如果施工工藝和技術措施不到位，就會造成粘性土體碾壓的密實度不足，從而導致路堤發生沉降。

2.1.2 " 回填土施工不規范

未按設計要求將回填土分層攤鋪、找平和碾壓，每層邊緣沒有設置臺階，分層過厚和壓實遍數不夠，回填土含水量偏多未經處理，回填土粒徑不符合設計要求，回填土中含有雜質等，都會導致路堤發生沉降。

2.2 " 臺背基礎沉降

2.2.1 " 回填土碾壓不到位

臺背基礎路段是沉降多發路段。臺背與橋臺銜接路段的基礎，與橋臺的臺身和道路基礎相連接。由于壓路機對臺背路段的回填土碾壓，容易產生碾壓不到位現象，可造成臺背路段回填土碾壓的密實度欠缺，回填土土體與橋臺混凝土銜接部位就會產生縫隙，容易滲水，從而導致臺背基礎發生沉降。

2.2.2 " 臺背基礎土體指標不合格

若是臺背路段回填土方碾壓的密實度不足，會造成土體留有較大的壓縮性；如果臺背路段土體含水量超標、會造成土體孔隙率加大、壓縮性增加。在這些問題存在的條件下，臺背路段的路基路面經過土體自身質量和車輛載荷的長期作用，會導致臺背路段的基礎產生沉降。

2.2.3 " 橋臺與臺背剛性差異

橋臺位于橋梁兩端，支承橋梁上部結構并和路堤連接。其功能除了傳遞橋梁上部結構的荷載到基礎外，還具有抵擋臺背后面的填土壓力、穩定橋頭路基、使橋頭線路和橋上線路可靠而平穩連接的作用。臺背指橋梁兩側橋臺與主體路基銜接的一段路基，由土方分層回填、分層碾壓而成，起到橋梁與道路承上啟下的作用。

臺背回填土完成養生后，與橋臺相比其剛性小、柔性大。橋臺是鋼筋混凝土澆筑而成，完成養生、混凝土達到規定強度之后，就形成了剛性體。因此，在臺背和橋臺長期承受相同載荷的情況下，會造成臺背和橋臺發生差異性沉降，即臺背路段的路堤會發生較多沉降。

2.3 " 橋頭搭板沉降

2.3.1 " 枕梁發生沉降

本工程的橋頭搭板是指一端搭在橋臺上、另一端置于枕梁上的鋼筋混凝土板，其作用是調節因橋臺與路堤的剛度差異較大而引起的沉降差。

橋頭搭板沉降一般是在路堤上的枕梁發生沉降的情況下產生的。在此情況下，路堤會出現彈性支撐，而周圍的土體則會承受相應的彈性應力，其中離橋臺較近的土體承受彈性應力較小，由此造成橋臺周圍路堤受力不均衡，從而導致橋頭搭板產生沉降。

2.3.2 " 動載荷不斷作用

道路橋梁在運行過程中，路面行車的動載荷不斷作用，動載荷峰值大都作用于橋頭搭板支撐的路基端部。當汽車行駛至橋頭搭板的末端位置時，對應路段路基所受到的縱向應力恰好為最大值，因此這一路段路基的塑性變形尤為顯著，極易導致橋頭搭板出現較多沉降。

3 " 橋頭路段施工技術要點

橋頭路段發生沉降，會加速橋梁伸縮縫的損壞，進而造成伸縮縫附近路面結構的損壞，甚至造成橋臺和臺背路段結構的損壞，最終導致橋梁和道路使用壽命大幅度降低。為了解決橋頭路段發生沉降問題，需要掌握橋頭路段的施工技術要點，以此為指導做好橋頭路段防沉降施工工作。

3.1 " 路基排水施工

3.1.1 " 制定應急預案

我國南方地區每年7、8月份降雨量充沛，是本工程重點關注和解決的問題之一。因此，要制定防水應急預案，以保證突發暴雨、大水情況下，有組織、有準備地進行應對，做到責任到人，達到消除水患的目的。

3.1.2 " 修建排水設施

在工程施工的同時，修建配套的排水設施，諸如排水管、盲溝、急流槽、截水溝等，這些排水實施可以提高路基沉降段特別是橋頭路段的排水效果。此外，還需重點檢查和加固橋臺下部和臺背路堤周圍的溝渠等排水設施。

3.2 " 軟土基礎加固施工

3.2.1 " 選用適宜的加固技術

修筑軟土基礎，是道路橋梁的重要施工階段。軟土基礎是沉降頻發區域，在進行軟土基礎施工時，需采用加固技術。軟土基礎常用的加固技術主要有水泥粉噴樁法、超載預壓法、排水固結法、高壓噴射注漿法等。經分析可知，水泥粉噴樁法在軟土基礎施工中的應用效果最好。應用水泥粉噴樁法施工，能提升軟土基礎的加固效果、縮短道路橋梁施工工期。

然而，應用水泥粉噴樁法這一加固技術，存在造價高的缺陷，因此應結合軟土基礎施工的具體情況，選用適宜的軟土基礎加固技術。

3.2.2 " 鋪設土工格柵

可使用土工格柵技術進行軟土基礎加固。土工格柵可以分擔軟土基礎其所承受的車輛載荷，有效提升軟土基礎的抗剪切強度和穩定性。土工格柵在水平鋪設時的彈性較好，當路基承受較大的車輛載荷時，能起到緩解軟土基礎變形的作用。

3.2.3 " 換填土方

橋臺和臺背處于河流、溝壑地段，其軟土基礎土體中含水量較高。為了滿足橋臺軟土基礎施工要求，通常需要換填土方。土方換填深度的確定是關鍵環節，這是因為換土深度與填土高度密切相關。例如填土高度低于4m時，對應的換土開挖深度可確定為0.6m。這2個數值需要在換填土方施工中，結合現場具體情況最終確定。當土方換填在雨季施工時，需要使用石灰土進行土方回填，以避免粘性土層無法曬干而發生的沉降。

3.3 " 路堤填充施工

3.3.1 " 路堤沉降類別和填充方法

在路堤土方填充之前，需要對路堤沉降段的沉降現象進行類別劃分。路堤沉降現象可分為瞬時沉降、固結沉降和次固結沉降，其中后2種沉降對路堤沉降的影響較為顯著。路堤土方填充可采取縱向分段、水平分層的填筑方法，在每段填土施工中，按照橫斷面全寬分出水平層次，逐層向上填筑，每層厚度為25～30cm，每側加寬30cm，放出邊線，全幅填筑。

3.3.2 " 路堤沉降填充材料選擇

為了有效減少路堤沉降現象，須重點從填充材料出發進行調控。例如選用輕型填充材料，可以起到緩解路基沉降的作用，同時可以在一定程度上緩解重復載荷累積所造成的變形。

在路堤填充施工時，對選取填充材料的要求很嚴格。例如選擇路與橋過渡路段的填充材料時，主要考慮填充材料的剛度。根據相關標準，須將填充材料的剛度保持在路基材料與橋臺材料的剛度之間。

在臺背路段填充施工時，除了關注填充材料的剛度外，對其密實度有著更高的要求。因此，在選擇臺背路段的填充材料時，應選用壓實性能好的路堤填充材料。此外需要結合對填充材料的檢驗結果，選取合適的填充材料，要保證填充材料具有優良的水分蒸發性能。

總之，路堤填充材料要結合施工現場實際情況進行分析，選擇最為合適的填充材料，提升路堤施工質量和效果，有效防止或減輕路堤發生沉降的問題。

3.4 " 橋頭搭板施工

3.4.1 " 合理配置橋頭搭板

在車輛通過道路橋梁時，會受到車輛載荷的作用，此時路基路面厚度、剛度等均會產生變化。設置橋頭搭板，可有效避免因道路負載變化造成路堤發生沉降的問題。根據交通部規劃設計院對橋頭搭板的推薦值，該橋選擇長度為9m、厚度為30cm、寬度為行車道寬度與硬路肩寬度之和的橋頭搭板。

橋頭搭板采用鋼筋混凝土結構，其鋼筋籠包括底板鋼筋、頂板鋼筋、橫向配筋和錨筋。為避免橋頭搭板出現滑移，橋臺預留的與橋頭搭板錨筋連接的接頭，通過焊接予以固定。該橋橋頭搭板的錨筋選擇22#鋼筋制作。

3.4.2 " 枕梁的配置

橋頭路段施工時，將枕梁與橋頭搭板合并為一項。枕梁布置在橋頭搭板靠近路基一側的端部路基中，枕梁上表面與路面底基層上表面在同一水平面。枕梁的主要作用是支撐橋頭搭板，可理解為是橋頭搭板的基礎。枕梁將橋頭搭板傳遞過來的載荷均布給枕梁下部的路基，可減小橋頭搭板豎向位移，調整橋頭搭板的縱向力，增加橋頭搭板的橫向抗彎剛度，減小橋頭搭板的橫向彎曲變形。

枕梁的長度等于橋頭搭板的寬度，其橫截面外形尺寸為40cm×40cm。枕梁采用鋼筋混凝土結構，其鋼筋籠包括底板鋼筋、頂部鋼筋、橫向配筋等。

3.4.3 " 橋頭搭板和枕梁施工要點

橋頭搭板和枕梁的鋼筋在加工場加工成圖紙規定的尺寸，在現場綁扎成鋼筋籠。鋼筋焊接時，單面焊的焊縫長度不得小于10d，雙面焊的焊縫長度不得小于5d，且隨焊隨敲打藥皮，使焊接后的焊縫成魚鱗狀，不咬邊，不夾渣，無氣泡。嚴格按照設計高程支搭模板，模板的內、外邊線必須順直、支撐必須牢固。

橋頭搭板和枕梁采用就地澆筑的方法進行混凝土澆筑施工。澆筑混凝土時，嚴格控制混凝土保護層厚度，不得出現漏筋或者保護層過厚現象。振搗混凝土時，堅持“快插慢拔”的振搗原則。混凝土初凝后，及時用塑料布覆蓋并適時澆水養護，使混凝土表面始終保持濕潤，養護時間不少于7d。

4 " 結束語

該道路橋梁改造工程的橋頭路段按照上述施工要點進行施工后，經過一年多時間的運行，沒有發生沉降現象。以點帶面，將橋頭路段施工技術要點靈活運用于該工程整體路基路面施工，同樣沒有發生路基路面沉降現象，取得了質量、效益雙豐收的預期效果，為今后開展同類型工程施工積累了有益的經驗。

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