道路橋梁沉降段路基路面施工控制技術研究

商 耀

（寧波市建設集團股份有限公司，浙江 寧波 315000）

道路橋梁沉降段路基路面施工是一項系統性的工作，涉及方面較多，如地質情況、地形地勢、水文氣象等。由于這些因素在實際施工中難以掌控，導致沉降段路基路面使用過程中產生一定程度的沉降問題，影響道路橋梁工程的整體質量。為提高道路橋梁工程質量，更好地滿足人們日益增長的出行需求，應加大道路橋梁工程沉降段路基路面施工技術的研究力度。

1 工程案例

1.1 工程名稱

海濱市跨港大橋沉降段施工。

1.2 工程背景

海濱市位于沿海地區，受地質條件復雜性和長時間的潮汐影響，部分地段土壤容易發生沉降。為了連接城市主體和新開發的經濟區，市政府決定建設1 座跨港大橋，如圖1 所示。

圖1 橋梁工程平面圖

在大橋中間部分，地質勘探顯示存在沉降敏感區域，可能影響橋梁的穩定性和壽命。

1.3 工程挑戰

橋梁沉降段長度達500m，為橋梁總長度的1/5；地下水位較高，且受潮汐影響，變化頻繁；土壤中含有大量的有機質，易造成土壤壓縮和沉降；橋梁建設期間不能影響港口的正常作業。

2 道路橋梁沉降段路基路面施工中存在的問題

2.1 結構設計不合理

在海濱市跨港大橋沉降段施工案例中，道路橋梁沉降段施工結構設計不合理問題表現得尤為明顯。第一，橋墩的基礎深度和承載設計不能充分應對沉降敏感地帶的地質復雜性，導致橋梁一段時間后表現出加速沉降的跡象，威脅橋梁的整體穩定性和承載能力。第二，梁板跨度和厚度存在設計疏忽，導致在特定載荷下，橋面迅速出現裂縫和局部變形，不僅影響了橋梁的使用壽命，還對公眾安全構成潛在威脅。第三，排水系統的設計缺陷表現得尤為明顯。由于結構設計不完善，沉降段橋面經常積水，不僅增加了路面滑動風險，還因積水長時間停留加速了路面材料的破損。第四，接縫設計缺乏前瞻性。雨水和污物容易滲入橋梁結構，進一步加速內部材料（混凝土和鋼筋）的腐蝕過程，不僅削弱了橋梁的內部結構，還為結構損壞埋下隱患。第五，鋼筋和預應力筋的連接方式不合理。在面對地震或強風等外部壓力時，由于連接設計不合理，橋梁結構容易出現破裂或錯位。縱觀海濱市跨港大橋案例，無論是基礎、梁板、排水系統、接縫，還是連接方式，都存在嚴重的安全問題。

2.2 軟基處理不到位

橋梁軟基由高壓縮性和低強度土壤組成，正常情況下，需要進行預壓或采取其他加固措施，以保證路基穩定。然而，在此案例中，軟基處理顯然未達到工程要求。首先，預處理階段的地質勘察沒有充分識別和評估軟基的性質和厚度，直接導致后續處理方案缺乏針對性。其次，預壓和加固方案執行不到位，使得軟基仍然保持高壓縮性，導致地基沉降速度不均，橋梁整體結構不穩定。再次，沒有合理解決軟基內部的排水問題。由于軟基中的黏土含量較高，排水性能差，如果排水處理不到位，將可能在大雨等濕潤條件下，導致軟基進一步液化，加速沉降過程。最后，由于軟基處理不到位，無法有效控制橋墩和橋梁結構沉降過程中的變形，不僅影響了橋梁的外觀和使用功能，而且可能引發結構裂縫和破壞，直接威脅行車安全。總而言之，海濱市跨港大橋案例中軟基處理不到位的原因包括地質勘察不準確、預壓和加固方案執行不到位、排水問題的忽視、軟基內部不均勻且處理不當，以及缺失橋梁結構變形控制，使得軟基沉降和液化問題成為整個橋梁施工和使用過程中的嚴重隱患。

3 道路橋梁沉降段路基路面施工控制技術要點

3.1 合理設計施工方案

在道路橋梁沉降段路基路面施工控制過程中，結合當地實際情況，合理設計沉降段路基路面施工方案至關重要，不僅能提高道路橋梁工程的施工質量和施工效率，還能保證工程的安全性和穩定性。

首先，考慮到港口附近的特殊地質條件，詳盡的地質勘測可以為后續施工提供關鍵的數據支持。雷達探測數據揭示，橋址地下15m 深處存在厚達5m 的軟土層。為了保證橋梁的穩定性，需要仔細計算其允許沉降量，此案例中被設定為25mm。有了這些關鍵數據，可以確定施工技術，如深挖法配合加筋處理成為首選策略。其次，土壤的持續監測。可采用T-25 型號的土壤測試儀，保證跨港大橋的主橋墩穩固建立在均勻強度的土層上。對于土壤的壓實，K30 型號的土壤壓實設備可保證土體的壓實度，以達到最大干密度。面對軟土層時，可以考慮用預應力錨桿進行加固，其具有300kN 的高抗拉強度，并有150kN 的預應力，可為橋梁提供堅固的基礎。再次，為了應對跨港大橋的巨大承重和長期受力，可在路基施工中廣泛應用C40 混凝土，以確保其強度滿足要求。現場可以部署R-400 型混凝土試驗機監測混凝土的強度。因PA-13 型號的瀝青混凝土能夠提供良好的摩擦力，可以提高駕駛安全性，是路面的理想選擇。最后，可通過T12 鋼筋和A10 型預應力筋來保證橋梁的穩定性。特別是沉降段，可以考慮使用M500 型伸縮縫，以便在橋梁沉降或溫度變化時進行微調，從而避免潛在結構變形帶來的安全風險，見表1。

表1 沉降或溫度變化時的微調方向

3.2 科學開展軟基作業

如果施工區域存在軟弱地基，需要及時采取有效措施處理地基，以保證其穩定性和耐久性。因此，在施工過程中，施工人員應考慮長時間的潮汐影響和地質復雜性，高度重視軟基處理工作，并采取有效措施，保證工程質量，以及橋梁基礎的穩定性和工程壽命。具體措施如下：第一，采用預壓加固法。預壓加固法是傳統且效果顯著的方法，其利用材料的自重（如砂、礫石）對軟土進行壓實，從而加速土的固結，降低其壓縮性。在具體操作過程中，首先，要選定合適的預壓材料。由于海濱城市特殊的地質環境，可以使用粒徑為5～15mm 的礫石作為預壓材料。其次，決策鋪設厚度。基于地質勘探數據，預壓礫石的厚度應設定在2.5～4m 之間，以保證有效的預壓效果。最后，是預壓時間。考慮到地區潮汐影響和土壤特性，預壓時間應為5 個月，且每10d 進行一次沉降速率檢測。第二，注入固化材料。注入固化材料是相對高效的方法，特別適用于沉降速率較快的區域。該方法要求將特定的固化劑（如水泥漿或特定的化學泡沫）注入土壤與原土混合，從而增強其強度。首先，是注入深度。根據地質勘探數據，注入深度應在15～20m 之間，以有效固化整個沉降敏感區域。其次，是材料選擇。可以使用硅酸鹽和高濃度水泥漿混合物。硅酸鹽可以與土壤中的游離氧發生化學反應，形成硅酸鹽凝膠，增強土壤的穩定性。再次，是注入量和比例。土壤需注入120L/cm3的固化材料，其中，硅酸鹽和水泥漿的比例為1∶3。最后，強調實時數據監測。無論采用哪種技術，都必須進行持續的沉降監測，可通過設置沉降觀測井或使用數字化地表監測系統完成。例如，可以每周測量并記錄每個觀測點的沉降量，見表2。

表2 數據監測

一旦沉降數據超出預定范圍或沉降速率加快，應立刻調整施工策略或采取其他控制措施。

3.3 標準選擇施工材料

路基路面施工材料的選擇是整個施工過程的重點。在此過程中，需保證施工材料滿足國家規定的質量標準，注重材料質量與性能等方面的檢查與把控，以保證路基路面的施工質量與進度。首先，路基填筑材料至關重要。考慮到土壤的穩定性和強度，可使用具有良好抗壓縮、抗剪切和彈性模量性能的土壤。具體來說，土壤的最大干密度應不低于1.85g/cm3，以保證其在橋梁重壓下不會發生過度沉降。最優含水量應控制在13%～17%之間，水分條件可以使土壤達到最大干密度，進一步保證路基的穩定性。土壤的California Bearing Ratio（CBR）值應大于10%，以保證土壤具有良好的承載能力。其次，路面材料的強度、耐久性和防水性尤為關鍵。考慮到沿海地區的潮汐影響，改性瀝青混合料成為首選。瀝青的含量為5.0%～5.5%，可以保證混合料的強度和防水性能達到標準。同時，集料級配應滿足《公路瀝青與瀝青混合料試驗規程》（JTJ 031—2000）的相關要求，以保證道路的使用壽命和抗壓性。最后，考慮到沉降敏感區域的橋墩和基礎，材料選擇應更謹慎，高強混凝土是首選材料，強度等級應不低于C40。混凝土可以承受更大的壓力，其抗滲性能達到S6 等級，使其在沿海濕潤環境中穩定性更長久。此外，為了進一步加固橋墩和基礎，可以使用HRB400 級別的鋼筋，增強結構的穩定性。

4 結語

綜上所述，道路橋梁沉降段路基路面施工過程中會出現諸多問題，影響道路橋梁工程的整體質量。因此，必須加強施工技術研究，并采取相應措施進行控制，從而保證道路橋梁沉降段路基路面施工質量。