路橋過(guò)渡段路基沉降填土方案及施工技術(shù)

韓 勝 利

(河北建設(shè)集團(tuán)有限公司，河北 保定 071000)

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路橋過(guò)渡段路基沉降填土方案及施工技術(shù)

韓 勝 利

(河北建設(shè)集團(tuán)有限公司，河北 保定 071000)

通過(guò)理論計(jì)算，研究了填土為石灰土和素土?xí)r的路基沉降規(guī)律，并結(jié)合工程實(shí)例，分析了路橋過(guò)渡段路基的沉降原因，從搭板設(shè)置、地基處理、臺(tái)后填筑等環(huán)節(jié)，提出了路橋過(guò)渡段路基路面的施工技術(shù)。

路橋過(guò)渡段，路基沉降，填土，施工技術(shù)

1 簡(jiǎn)介

隨著技術(shù)的發(fā)展，我國(guó)公路道路建設(shè)里程增加迅速，道路等級(jí)不斷提高。在建設(shè)公路時(shí)，造成差異沉降的主要原因是涵洞、通道和橋梁等。差異沉降常引起車輛通過(guò)橋頭時(shí)的跳車現(xiàn)象[1]。差異沉降主要造成引道路面在臺(tái)背回填處的沉陷或斷裂，從而導(dǎo)致在引道路面和橋面間出現(xiàn)縱坡變化或臺(tái)階。橋頭跳車輕則降低行車舒適性，重則對(duì)行車安全造成影響。同時(shí)，橋頭跳車還會(huì)產(chǎn)生附加的沖擊荷載，從而對(duì)道路和橋梁的橋頭搭板、橋臺(tái)、支座及伸縮縫產(chǎn)生破壞。肖澤林[2]，王在杭[3],孟凡會(huì)[4]使用有限元方法對(duì)路橋過(guò)渡段路基沉降進(jìn)行了數(shù)值模擬。肖安陸[5]，劉偉[6]對(duì)路基填料和沉降控制策略進(jìn)行了探究。本文對(duì)橋頭處引道路堤的沉降進(jìn)行了計(jì)算，利用了割線模量和分層總和法。并以某高速公路全段路橋過(guò)渡段的沉降為實(shí)例，提出了路橋過(guò)渡段路基路面施工技術(shù)。

2 路基沉降計(jì)算與分析

臺(tái)背地基土層剖面如圖1所示，頂面受壓10 kPa～70 kPa(計(jì)算中取P=50.0 kPa)，計(jì)算中心處路基的沉降量，其中矩形均布荷載(長(zhǎng)L=6 m，寬B=3 m)。

其中,填土為石灰土，壓實(shí)度90%、含灰量10%(質(zhì)量比)、齡期30 d。石灰土側(cè)限割線模量—壓力之間的關(guān)系(實(shí)驗(yàn)測(cè)得)為：

Esoi=0.038 6P+7.155 9,R2=1.0

(1)

其中，Esoi為側(cè)限割線模,MPa；P為壓力,kPa。

沉降計(jì)算步驟如下：

1)分層。取每層hi=0.4B，即層厚1.2 m。

2)自重應(yīng)力計(jì)算。每層平均自重應(yīng)力，頂面和底面自重應(yīng)力。

3)附加應(yīng)力計(jì)算。每層平均附加應(yīng)力，頂面和底面附加應(yīng)力。

4)壓縮層厚度Zn。其中，σsn=0.1σcn。σsn為平均附加應(yīng)力;σcn為自重應(yīng)力。

5)第i層沉降量計(jì)算ΔSi。

(2)

其中，Eso1i為平均自重應(yīng)力對(duì)應(yīng)的側(cè)限割線模量；Eso2i為平均附加應(yīng)力與平均自重應(yīng)力之和對(duì)應(yīng)的側(cè)限割線模量；A=7.2,通過(guò)實(shí)驗(yàn)所得；ΔPi為附加應(yīng)力；Hi為土層厚度。

6)計(jì)算荷載作用中心總沉降量S。

(3)

其中，n為壓縮層厚度內(nèi)分層的總數(shù)。

根據(jù)上面步驟，就可以得到荷載作用中心沉降量如表1所示，總沉降量為0.94 cm。重復(fù)上述步驟計(jì)算出填土分別為壓實(shí)度95%石灰土和壓實(shí)度95%的素土?xí)r路基沉降量分別為0.78 cm和1.03 cm。

表1 用分層總和法計(jì)算路基最終沉降量表

通過(guò)上述計(jì)算和表1可知：

1)增加石灰土的壓實(shí)度(壓實(shí)度由90%提高到95%)，可以減少路基沉降約17%。即提高壓實(shí)度可以顯著減小路基沉降。

2)壓實(shí)度為95%時(shí)，填充石灰土比素土路基沉降減少32.6%。即臺(tái)后用石灰土換填可以更顯著地減小路基沉降。

3 路橋過(guò)渡段路基路面施工技術(shù)

工程實(shí)例概述：某K4+038.50分離式立交高速公路，上下橋方向填土高度均為6 m。路橋過(guò)渡段調(diào)查結(jié)果為：上橋1方向有裂縫貫通，寬約1 cm，錯(cuò)臺(tái)約1 cm，有輕度跳車感覺(jué)；下橋1方向有寬約1 mm貫通裂縫，無(wú)跳車感覺(jué)，無(wú)錯(cuò)臺(tái)；上橋2方向無(wú)跳車感覺(jué)，無(wú)裂縫，無(wú)錯(cuò)臺(tái)；下橋2方向裂縫貫通，寬約3 mm，無(wú)錯(cuò)臺(tái)，無(wú)跳車感覺(jué)。

3.1 路基沉降原因分析

地基沉降和路基壓縮組成臺(tái)后沉降。假設(shè)同深度處地基沉降相同，則橋頭跳車的主要因素是路基沉降。以下幾點(diǎn)是影響路堤壓縮變形的因素：1)臺(tái)后填土高度大，則相對(duì)壓縮較大。2)雨水滲入路基與臺(tái)背連接處。3)平行施工通道、路基和橋涵。路基填土工后沉降較大，橋涵地基沉降小。4)不合適的臺(tái)背排水設(shè)計(jì)，填料不合格。5)施工時(shí)工序、工期安排不當(dāng)，臺(tái)背填土壓實(shí)不夠。6)橋臺(tái)基坑回填土用料不當(dāng)，橋頭和錐坡填土壓實(shí)不合格。7)壓實(shí)機(jī)械配套不符，壓實(shí)質(zhì)量較差。

3.2 施工技術(shù)

施工時(shí)，主要有四方面施工技術(shù)，搭板設(shè)置、不設(shè)置搭板引道施工、地基處理和臺(tái)后填筑。下面分別對(duì)這四個(gè)方面進(jìn)行敘述和分析。

1)搭板設(shè)置。一般有四種搭板設(shè)置的方法：a.搭板的范圍內(nèi)，路面厚度逐漸變化，如圖2a)所示。但是存在實(shí)際施工困難的缺點(diǎn)。b.圖2a)中搭板與面層a面平行。搭板頂面高度等于基層頂面標(biāo)高或面層底標(biāo)高。優(yōu)點(diǎn)：施工簡(jiǎn)單，滿足剛?cè)徇^(guò)渡。c.方法三如圖2b)所示，施工簡(jiǎn)單，滿足剛?cè)徇^(guò)渡。圖中的b值一般大于8 cm。d.預(yù)留反向坡度。搭板高度不高于橋臺(tái)連接處的同時(shí)提高路面連接端高度，形成一個(gè)預(yù)留的反向坡，坡度大小根據(jù)路橋之間的沉降差值確定。

2)不設(shè)置搭板引道施工。在臺(tái)后填筑采用高壓實(shí)度和高強(qiáng)度的填料時(shí)，或者采用鋪土工格網(wǎng)、填筑聚乙烯塊等結(jié)構(gòu)措施時(shí)可以不設(shè)置搭板施工。

3)地基處理。對(duì)軟基應(yīng)該根據(jù)實(shí)際情況選用不同的處理方法。如粉噴樁、換土、高壓噴射注漿、排水固結(jié)、振動(dòng)碎石樁和深層攪拌等。修筑高路堤時(shí)，應(yīng)增強(qiáng)地基土、減輕回填材料或用基樁處理厚軟土層。換土處理對(duì)孔隙和含水量比較大，且含有有機(jī)物質(zhì)的粘性土層。一般粘土，進(jìn)行開(kāi)挖翻曬處理。填土高度和開(kāi)挖深度具有一定關(guān)系。填土高度小于(大于)4 m時(shí)，開(kāi)挖深度取0.6 m(大于1 m)。必須注意回填土上層用60 cm厚度石灰土填實(shí)。此外在橋頭采用支撐連續(xù)板、連接箱式橋臺(tái)、輕質(zhì)填料、樁板法等措施可有效地減少路基的沉降。

4)臺(tái)后填筑。臺(tái)后填筑的材料和質(zhì)量對(duì)路堤沉降有很大影響。所以填筑材料選擇，臺(tái)背壓實(shí)工藝和斜坡上路堤的施工重臺(tái)

后填筑時(shí)要特別注意。a.填筑材料選擇：橋臺(tái)后5 m～10 m范圍內(nèi)填筑具有良好工程性質(zhì)的填料。為防止填土荷載作用下的變形和自然沉降，可以用土工合成材料加固臺(tái)背路基，可以選擇透水性較好的材料或干容重較大的砂礫土代替。b.臺(tái)背壓實(shí)工藝：涵洞頂部、涵身背后和高速公路橋臺(tái)的填料分層松鋪厚度在5 cm～20 cm(夯具較小時(shí)，厚度5 cm～15 cm)，填土壓實(shí)度必須為95%。c.斜坡上路堤的施工：地基土應(yīng)該挖成臺(tái)階狀，臺(tái)階寬度至少2.4 m。另外，沿著臺(tái)階鋪筑帶孔的排水管或礫料，可以避免水分的聚集。

4 結(jié)論

差異沉降經(jīng)常會(huì)產(chǎn)生在路橋過(guò)渡段橋臺(tái)和引道路堤之間，導(dǎo)致橋頭跳車。針對(duì)路橋過(guò)渡段引道路基的沉降問(wèn)題，以分層總和法為基礎(chǔ)，利用割線模量計(jì)算了填土為石灰土和素土?xí)r，橋頭處引道路堤的沉降。得到：1)提高壓實(shí)度可以顯著減小路基沉降。2)臺(tái)后用石灰土換填可以更顯著地減小路基沉降。同時(shí)，結(jié)合某分離式立交高速公路工程實(shí)例，對(duì)路橋過(guò)渡段路基路面施工技術(shù)進(jìn)行了探討。

[1] 馮忠居,方貽立,龔堅(jiān)城,等.高等級(jí)公路橋頭跳車的危害及其機(jī)理的分析[J].西安公路交通大學(xué)學(xué)報(bào),1999,19(4):33-35.

[2] 肖澤林.路橋過(guò)渡段路基沉降分析[J].道路工程,2012(1):52-54.

[3] 王在杭,楊志峰,劉升傳.路橋過(guò)渡段路基沉降特征有限元分析[J].公路交通科技,2013(3):63-64.

[4] 孟凡會(huì),侯永峰,吳 濤.路橋過(guò)渡段的三維數(shù)值模擬分析[J].巖土力學(xué),2007(28):849-854.

[5] 肖安陸.路橋過(guò)渡段路基填料及沉降控制策略探究[J].江西建材,2016(9):185-189.

[6] 劉 偉,王連俊.路橋過(guò)渡段路基填料及沉降控制研究[J].路基工程,2007(1):67-69.

Subgrade subsidence filling scheme and construction technology of road-bridge transition section

Han Shengli

(HebeiConstructionGroupCo.,Ltd,Baoding071000,China)

Through theoretical calculation, the paper studies the subgrade subsidence law for the filling with lime soil and pure soil. Combining with engineering example, it analyzes subgrade subsidence causes at road-bridge transition section, and puts forward construction technologies of road-bridge transition section subgrade pavement from aspects of erecting-board setting, foundation treatment and filling.

road-bridge transition section, subgrade subsidence, filling, construction technology

1009-6825(2017)14-0143-02

2017-03-03

韓勝利(1981- )，男，工程師

U416.1

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