路橋過渡段路基路面設(shè)計要點及沉降處理措施

張慧星

1 前言

隨著交通量的不斷增加，橋頭跳車問題越來越嚴(yán)重，導(dǎo)致該問題出現(xiàn)的主要原因是過渡層沉降問題。以此為基礎(chǔ)，要保證路橋過渡段路基路面設(shè)計工作的全面有序開展，這樣才能夠為過渡段設(shè)計以及設(shè)計工作的順利實施打下良好基礎(chǔ)，以此來保證設(shè)計質(zhì)量，盡可能避免出現(xiàn)沉降的一系列問題。要從根本上保證路基路面設(shè)計水平的提升，對符合現(xiàn)實要求的過渡段搭板結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理利用，實現(xiàn)對沉降的控制，為過渡段的穩(wěn)定性和可靠性提供保證。

2 路橋過渡段路基路面沉降原因分析

2.1 橋臺背堤壓實不足

從相應(yīng)的大型公路平臺橋整體對應(yīng)的設(shè)計技術(shù)規(guī)范中可以看出，設(shè)計人員在準(zhǔn)備整體設(shè)計時，必須對橋臺平背等部位進(jìn)行整體壓實加固處理。但在具體的實際橋梁設(shè)計中，由于設(shè)計過程中受許多客觀因素的直接影響，使得大型橋梁平臺臺背的壓實遠(yuǎn)不能完全達(dá)到要求。 因為鋼梁橋涵一般處于溝壑起伏的地形地帶，地形橫向起伏較大，地下室的水位較高，而其鋪在地基上的混凝土多屬于橋梁工程防水性能差、極易積水而引起橋體沉降的軟土結(jié)構(gòu)。另外，由于橋頭地段路基一般有基礎(chǔ)填筑高度，需要在基礎(chǔ)上加載混凝土承受各種附加條件應(yīng)力，基礎(chǔ)沉降及土體變形較其他路段更為嚴(yán)重，橋梁軟基尤其如此。

2.2 路面下沉

設(shè)計過程中，碎石、礫石、砂土以及屬于亞砂質(zhì)的地層等容易壓實；而粉質(zhì)的砂土和帶毛細(xì)顆粒的砂土，雖然也較易壓實，但在土壤飽水高壓下，容易轉(zhuǎn)變?yōu)闊o流動性的狀態(tài)，從而完全喪失其承載能力；黏性土路基的壓實難度稍小，但由于其路基高度黏性，不易發(fā)生滲漏，即使不被壓實，也能有效地保證路基的防滲透性。

對臺基的背面，尤其是于主橋臺墻后側(cè)和側(cè)翼墻內(nèi)側(cè)所需采用的橋頭填土，由于受操作占地面積大、不易正常設(shè)計使用的各種壓實設(shè)計機(jī)具等客觀因素的雙重影響，難以及時滿足國家規(guī)定的設(shè)計要求；對橋頭回填下沉陷物的病害處理問題，也缺乏足夠的管理意識，未能從根本上嚴(yán)格把控橋頭回填建筑材料的設(shè)計質(zhì)量、在適當(dāng)?shù)漠?dāng)?shù)貧夂驐l件下及時進(jìn)行基礎(chǔ)建設(shè)和養(yǎng)護(hù)設(shè)計。

2.3 剛性差異

公路橋梁剛度的差異也是公路橋梁過渡階段路基與路面發(fā)生沉降的一個重要原因，這主要是由于公路橋梁與路面在結(jié)構(gòu)上有很大的相似性，公路本身屬于柔性建筑，由公路基礎(chǔ)和路面共同構(gòu)成，而橋梁屬于剛性建筑，其承載能力和剛度都要高于普通公路。所以在車輛高速通過的時候，橋梁一般不會因自重的影響而發(fā)生變形。因此，在路橋過渡階段，路基路面會出現(xiàn)不同程度的傾斜。

3 加強(qiáng)路橋過渡段路基路面設(shè)計

3.1 地基與路基設(shè)計

由于橋臺在設(shè)計和建設(shè)時，通常情況下是以混凝土結(jié)構(gòu)為主，其自身的高度比較大，但是路基一般是比較小的剛度結(jié)構(gòu)。由于受到這一差異性的影響，在對過渡段進(jìn)行設(shè)計時，要保證科學(xué)性和合理性，可以針對過渡段進(jìn)行有效處理，以此來保證處理質(zhì)量能夠得到有效提升。

在路基地面上方，路堤可以利用抑制方法進(jìn)行設(shè)計和利用，通常在陸地以及橋臺當(dāng)中可以對漸變帶進(jìn)行科學(xué)合理的設(shè)置，漸變帶可以設(shè)置為50m左右。對符合現(xiàn)實要求的基本材料進(jìn)行填充處理，這樣有利于保證過渡段的強(qiáng)度得到強(qiáng)化。

對引道處的路堤進(jìn)行填充處理時，如果路堤合成加筋，在針對路堤以及自身承載力進(jìn)行強(qiáng)化時，自身的作用并不是很明顯，甚至無法實現(xiàn)對地基不均勻沉降問題的有效規(guī)避。由此可以看出，對于現(xiàn)階段的高等級公路項目而言，過渡段通常應(yīng)當(dāng)保證路基沉降誤差控制在5cm的范圍之內(nèi)，同時坡差不能夠超過0.4%。

3.2 過渡段路基設(shè)計

在針對過渡段的路基進(jìn)行設(shè)計時，一般會對土工格柵進(jìn)行優(yōu)先考慮，對于土工格柵而言，要保證整個設(shè)計過程的規(guī)范化和合理化，將其自身的抗剪力作用充分發(fā)揮出來。與周邊的土形成一體，這樣有利于共同承擔(dān)行車荷載或者土體自重，盡可能避免土體出現(xiàn)側(cè)向變形等一系列問題。同時能夠?qū)ν馏w側(cè)向發(fā)生位移等一系列問題起到良好的控制效果，促使路基能夠保持在相對比較穩(wěn)定的狀態(tài)。

3.3 搭板強(qiáng)度以及長度合理設(shè)計

在針對搭板的長度進(jìn)行設(shè)計時，通常情況下要與現(xiàn)階段的設(shè)計情況進(jìn)行結(jié)合，首先在對使用年限進(jìn)行設(shè)計時，要控制在使用年限范圍之內(nèi)。由于道路沉降而導(dǎo)致的縱坡等一系列問題，通常需要在沉降之后將傾角，控制在1/300～1/200的范圍之內(nèi)。其次要保證搭板有一定的長度，需要被土體壓緊。

除此之外，要與過渡段自身搭板的受力進(jìn)行結(jié)合，與彈性地基進(jìn)行結(jié)合之后實現(xiàn)對長度準(zhǔn)確有效的計算。比如在實踐中如果過渡段自身的長度是10m時，需要保證搭板長度能夠控制在10m～12m的范圍之內(nèi)。在針對搭板強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計時，填土與搭板相互之間脫空狀態(tài)進(jìn)行結(jié)合，這樣才能夠確定。

比如楔形柔性搭板在過渡段可以對加固區(qū)域位置進(jìn)行合理設(shè)置，緊接著將柔性結(jié)構(gòu)當(dāng)中的一端直接在橋臺上進(jìn)行設(shè)置，而另外一端與路基進(jìn)行有效連接，促使剛性橋臺自身與路基模量之間能夠?qū)崿F(xiàn)有效的過渡。這樣做的根本目的是為了對差異沉降進(jìn)行有效控制，實現(xiàn)橋頭跳車等問題的預(yù)防。

3.4 注漿法加固路橋過渡段

注漿法在應(yīng)用時，通常情況下是指鉆孔以及注漿等各種不同類型輔助設(shè)備應(yīng)用時，能夠通過液壓與氣壓等一系列原理的利用。利用注漿管直接向地層當(dāng)中分層注入漿液，保證漿液注入的均勻性和有效性，促使注入漿液能夠以密集或者填充等方式實現(xiàn)快速有效地利用，以此保證強(qiáng)度的提升。

在水泥完全凝結(jié)后，原本相對比較松散的土，可以與泥漿之間逐漸形成有機(jī)整體，該整體不僅具有良好的防水效果，而且自身的強(qiáng)度相對比較良好，具有一定的化學(xué)穩(wěn)定性，有利于保證路基加固處理效果的提升。

4 沉降處理措施

4.1 地基沉降處理

路橋工程要求過渡段路基、路面的沉降指標(biāo)不得超過10cm，有效地避免有變形以及跳橋的現(xiàn)象在過渡段發(fā)生，提高道路質(zhì)量延長了使用壽命。為符合相關(guān)規(guī)定和要求，必須控制過渡段的變形，嚴(yán)格控制設(shè)計質(zhì)量。在處理地基沉降的問題時，可以運(yùn)用到輕質(zhì)材料置換法、土工格柵加固法和水泥攪拌樁法。輕質(zhì)材料替代法的具體方法是通過使用一些類似于膨脹性聚苯乙烯、泡沫混凝土等的物質(zhì)當(dāng)作填料，為減少地基的沉降。

過渡段沉降的線性坡度可以通過改變置換充填法的厚度來實現(xiàn)，樁的間距和長度可以通過水泥攪拌樁加固土樁來實現(xiàn)。土工格柵加固是由高密度聚乙烯或聚丙烯制成的加固方法新型土工合成材料主要由擠壓和拉伸制成，起到加固作用。其在抗應(yīng)力的能力上比較突出，可以防止土壤變形，和土壤的形成有機(jī)整體，防止沉降。不僅如此，其還可以使得土壤的抗剪能力被得到提高，更容易地嵌入土壤之中，大大地改善了地基基礎(chǔ)的性能。

4.2 路基填料的壓實

橋臺背面的材料往往具有高厚度的特點。為了可以大幅度的降低過渡段會出現(xiàn)工后沉降的問題，往往是運(yùn)用提高填料的密度并且降低填料壓縮性的方法。通常情況下都是運(yùn)用民用復(fù)合材料加筋路堤來作為橋梁路堤的填筑材料。在地基具有較強(qiáng)承載力的情況下其能夠充分地發(fā)揮作用，在減少不均勻沉降的工作上做出極大的貢獻(xiàn)。

首先，要選擇更好地填料，粗粒料可以作為填料，以提高壓實性能和強(qiáng)度，使得土壤內(nèi)的水分更好地被吸收，從而使得地基的穩(wěn)定性得到了提高。在設(shè)計結(jié)構(gòu)層的過程中，其可以將礫石、砂礫等來作為填充用的材料。此外，為了壓實方案能夠得到優(yōu)化，有必要采用分層壓實的方法，分層壓實的厚度要具備小于20cm的條件。同時，必須通過測試來確定出最佳壓實含水量，還需要挑選出最佳碾壓輥組來進(jìn)行碾壓。

在實際的設(shè)計過程中，還應(yīng)該依照設(shè)計區(qū)域內(nèi)的地基基礎(chǔ)情況，使用加固和排水等科學(xué)合理的填充方法來使過渡段的承載能力提高，最終提高了過渡段的質(zhì)量。

4.3 路面結(jié)構(gòu)優(yōu)化

在進(jìn)行處理路面的過程中，通過設(shè)置橋端過渡板進(jìn)行整體的優(yōu)化是必要的工作。首先，需要在橋臺與搭接板之間的連接處預(yù)留有一個接縫，伸縮縫的兩側(cè)可通過搭接板以及橋臺來構(gòu)成，并且在搭接板與橋臺之間安置垂直的錨栓，如此可以很有效地防止路面有沉降的情況發(fā)生。

此外，在路面結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的過程中，通常會設(shè)置一個鋼筋混凝土的過渡板位于橋梁搭板和一般路段的中間，這樣做的目的是為了提升路面的剛度，使得路面平滑的過渡，大大延長了路面使用的年限。

5 結(jié)束語

綜上所述，重視路橋過渡段路基路面的設(shè)計和設(shè)計質(zhì)量，是公路橋梁建設(shè)中一項十分重要的技術(shù)任務(wù)。合理的規(guī)劃設(shè)計和良好的過渡路段設(shè)計質(zhì)量是保證整個路段交通運(yùn)行質(zhì)量的重要保證。但是，在實際設(shè)計中，仍存在很多問題，嚴(yán)重影響道路橋梁的正常使用和運(yùn)行，如橋面堤壩壓實不足，路面沉降，剛度偏差，設(shè)計原則不正確等，這些問題都將嚴(yán)重影響道路橋梁的正常使用和運(yùn)行質(zhì)量，甚至直接導(dǎo)致安全隱患。

為此，設(shè)計者必須用技術(shù)手段緊緊抓住路橋過渡段路基路面設(shè)計的重點，并采取以下措施加以解決：控制橋面變形，合理配置橋面，加強(qiáng)橋面承載力，使橋面在正常使用過程中，出現(xiàn)的各種問題得到有效緩解，使橋面在正常使用過程中所帶來的安全隱患得到減少，使車輛在最大程度上方便通行。