高速公路路橋過渡段路基病害的綜合防治措施

楊 陽

廣東冠粵路橋有限公司 廣東 廣州 511450

高速公路路橋過渡段路基病害是近年來我國高速公路路橋工程大量啟動(dòng)后比較突出的影響工程整體質(zhì)量的問題，相關(guān)問題的出現(xiàn)一方面對行車安全產(chǎn)生影響，另一方面還會(huì)增加車輛運(yùn)行成本和路面養(yǎng)護(hù)成本。為更好地應(yīng)對這一問題，經(jīng)過長期的經(jīng)驗(yàn)積累，形成了采取提高路基和地基剛度以減小過渡沉降的一系列“綜合防治”的思路，并在同類型工程項(xiàng)目施工中因地制宜，取得了較好的效果。

1 高速公路橋頭過渡段病害及其特征分析

高速公路的路面剛度和變形情況與其基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)發(fā)生突變有密切關(guān)系，并會(huì)由此引發(fā)包括橋上與鄰近路基、隧道內(nèi)外等交接部位以及路堤和橋梁連接處在內(nèi)的過渡段病害。目前，高速公路過渡段病害主要指的是橋頭跳車，即引道路堤與橋臺構(gòu)筑物之間出現(xiàn)明顯差異性沉降，使路面出現(xiàn)縱向錯(cuò)臺，屬于路基病害。此類路基病害會(huì)造成高速公路工程投入使用后，車輛在行駛到病害路段時(shí)出現(xiàn)顛簸，從而引發(fā)影響行車速度，甚至引發(fā)安全事故等問題，同時(shí)增加后期道路養(yǎng)護(hù)成本[1]。相關(guān)病害的主要表現(xiàn)特征包括路基滑移、橋臺與路基間的錯(cuò)臺、搭板斷裂、搭板與路堤形成相對縱坡、搭板末端產(chǎn)生差異沉降等。

1.1 路基滑移

因路堤填土較高或邊坡較陡等原因造成的路基滑移問題，可直接影響到工程的整體性，甚至出現(xiàn)路基邊坡或整體遭到破壞。路基滑移的表現(xiàn)主要有：因樁術(shù)式橋臺的臺前填土處于無側(cè)限受壓的狀態(tài)，導(dǎo)致路基向橋臺的方向順橋向滑移，或因錐坡被破壞而在自重和車輛荷載的作用下，產(chǎn)生向橋內(nèi)的移動(dòng)，導(dǎo)致路橋過渡段出現(xiàn)橫向裂縫，甚至出現(xiàn)整體下滑，使橋頭部位路基與路面形成明顯的豎向位移[2]；因路堤邊坡較陡，或因其結(jié)構(gòu)被破壞，橋頭過渡段因?yàn)楹奢d過大而出現(xiàn)縱向裂縫或沿坡裂面的整體下滑，使其整體側(cè)向滑移。

1.2 橋臺與路基間的錯(cuò)臺

因橋臺臺背填土出現(xiàn)沉降而使得橋臺后路基出現(xiàn)局部或整體下沉，從而形成橋臺與路基的錯(cuò)臺。

1.3 搭板斷裂

因路基局部沉降導(dǎo)致橋頭搭板出現(xiàn)局部位置的底部脫空，如果搭板過薄，則無法承受過大的荷載，繼而產(chǎn)生處于脫空狀態(tài)的搭板因過大的受力起發(fā)斷裂。

1.4 搭板與路堤形成相對縱坡

因橋頭搭板使用的搭橋長度不足或橋臺臺背出現(xiàn)明顯的填土沉降，就會(huì)在搭橋臺和路堤之間形成明顯的相對縱坡，在搭板與路堤銜接處形成相對轉(zhuǎn)角，車輛行駛到該路段時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生類似橋頭跳車的情況[3]。

1.5 搭板末端產(chǎn)生差異沉降

路橋過渡段病害，是路橋工程的常見質(zhì)量問題，在工程設(shè)計(jì)施工過程中，采取相應(yīng)的預(yù)防措施可有效解決這一問題，然而在設(shè)置搭板時(shí)忽略了對路基的處理與壓實(shí)，在工程完成投入使用后不久，就會(huì)產(chǎn)生新的橋頭跳車現(xiàn)象。

1.6 設(shè)計(jì)施工不當(dāng)

在工程設(shè)計(jì)階段，由于設(shè)計(jì)師對路橋過渡段的施工流程和細(xì)節(jié)考慮不周，導(dǎo)致工程施工質(zhì)量隱患頻出。在具體施工過程中，由于施工工序安排不合理，致使路橋過流區(qū)填土碾壓工期與其他施工流程銜接出現(xiàn)問題，造成填土沉降變形，無法有效控制填土施工質(zhì)量。另外，由于未按照填筑設(shè)計(jì)選擇填料，以及施工碾壓機(jī)械配置或壓時(shí)功率不符合施工要求，未展開施工質(zhì)量的分層檢查等，都是導(dǎo)致路橋過渡段結(jié)構(gòu)施工達(dá)不到設(shè)計(jì)要求的原因。

2 高速公路路橋過渡段路基病害的綜合防治

針對高速公路工程中路橋過渡段路設(shè)計(jì)施工較為突出的質(zhì)量問題，為杜絕橋頭跳車的發(fā)生，需要從設(shè)計(jì)、施工兩個(gè)方面出發(fā)，結(jié)合實(shí)際情況，完善設(shè)計(jì)構(gòu)思，加強(qiáng)對各個(gè)施工環(huán)節(jié)的質(zhì)量控制，有效杜絕造成過渡段差異沉降的各種因素，以達(dá)到保證路面的安全性和舒適性，減少養(yǎng)護(hù)成本，增加經(jīng)濟(jì)效益。目前針對路橋過渡段的病害處治辦法以綜合防治為主，主要有三種處理思路。

2.1 減小路基壓縮變形

首先，提高路基填土的壓實(shí)度。路基填土壓實(shí)，有利于保證路基的整體結(jié)構(gòu)和荷載，利用壓實(shí)機(jī)具對路基進(jìn)行壓實(shí)處理時(shí)，需要注意控制壓實(shí)的厚度，同時(shí)還要檢測填土的含水量，壓實(shí)過程要保證壓實(shí)充分，不留死角。其次，選擇合適的填料。填料的選擇可因地制宜選用工程所在區(qū)域達(dá)到設(shè)計(jì)施工標(biāo)準(zhǔn)的原材料，橋臺臺背回填范圍要求使用如巖渣、礫石、砂礫等內(nèi)摩擦角大、強(qiáng)度高、壓實(shí)快的填料，同時(shí)此類填料還具備較好的排水性，可以有效減少雨水對路基的滲透危害，更能夠使路基的密實(shí)度達(dá)到工程質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求[4]。第三，采用擠密復(fù)合地基方法來處理路基填土。完成路基填筑施工后，在路基上成孔，將材料填入孔內(nèi)采用振動(dòng)壓實(shí)成樁，利用樁的擠密和置換作用，提高路堤的填土密實(shí)度，加強(qiáng)路堤的整體剛度，從而達(dá)到控制路堤壓縮變形的目的。目前，常用且效果較好的擠密樁主要是砂樁、土和灰土樁及二灰土樁等。第四，采用注漿法處理路基填土。注漿法是利用氣壓、液壓或電化學(xué)原理，在填入孔隙內(nèi)注入可固化的漿液，使路基的整體穩(wěn)定性提高，在完成地基施工的同時(shí)，還能解決多種路堤病害問題。一般情況下，針對常見的路基中砂及砂礫石地基、軟粘土地基、雜填土地基、淤泥以及濕陷性黃土地基等，多采用滲透注漿法、壓密注漿法和劈裂注漿法進(jìn)行處理，可有效減少路基填料的含水量，加強(qiáng)填料的壓實(shí)度。

2.2 沉降漸變過渡

沉降漸變過渡是較早用于治理橋頭跳車的方法，也是目前最廣泛的處理辦法。首先，設(shè)置橋頭搭板。針對過渡橋臺與路堤突變性的縱向差異沉降問題，采取有效措施將縱向坡度變化控制在設(shè)計(jì)許可范圍內(nèi)。采用錨筋連接搭板與橋臺，要求厚度、長度分別不得小于0.25m、5m。針對有可能出現(xiàn)的二次跳車問題，可在搭板尾端設(shè)置一段淺埋變厚式埋板。目前，相關(guān)工程施工采用搭板分區(qū)段設(shè)計(jì)的情況較多，在我國主要采用按0.9倍板長作為簡支板計(jì)算的方法，設(shè)置枕梁的單段式板。其次，設(shè)置柔性橋臺。采用柔性橋臺結(jié)構(gòu)，可通過縮小橋臺和路堤剛度差或降低橋臺剛度，均勻過渡路橋過渡段的荷載壓縮變形沉降，固結(jié)路橋過渡段的土體，使過渡路面縱坡更為緩和，有效防止橋頭跳車情況的出現(xiàn)。但是需要注意的是，柔性橋臺結(jié)構(gòu)適應(yīng)性不高，僅能用于個(gè)別橋梁結(jié)構(gòu)形式，且施工難度較大。第三，設(shè)置漸變樁。采用擠密樁加固的地基通過設(shè)置漸變樁的方法，可獲得較好的緩和漸變縱向沉降的效果。在路橋過渡段路基向橋臺方向的一定范圍，采用增加樁長或減小樁間距的方法，有效過渡路橋過渡段的剛度，可以達(dá)到縮小搭板路兩端的沉降差的目的。

2.3 減小地基沉降

首先，采用輕質(zhì)填料。如粉煤灰等自重輕、壓縮性小、強(qiáng)度高、透水性能好的材料，比較適合用于填筑路堤，可有效減少橋頭路堤的總沉降。由于粉煤灰是一種無塑性材料，只能通過增加含水量，才能達(dá)到成型的目的，但是當(dāng)粉煤灰中的水分干后，又會(huì)回復(fù)到粉末狀，而且粉煤灰在較大的毛細(xì)水作用下，即使遭遇雨水或內(nèi)部滲流時(shí)依然不易流失，必需采取一定的施工工藝才能形成符合設(shè)計(jì)強(qiáng)度要求的整體性材料，因此在進(jìn)行工程設(shè)計(jì)時(shí)需要進(jìn)行充分考慮，通過將一定量的石灰、水泥等材料添加進(jìn)粉煤灰材料中，才能有效避免不利影響。泡沫聚苯乙烯（EPS）材料也是一種較好的輕質(zhì)填料，且與其他材料相比，泡沫聚苯乙烯（EPS）材料在穩(wěn)定性、變形模量等方面的優(yōu)勢更為突出[5]。采用泡沫聚苯乙烯（EPS）材料，對于降低附加在路基上的路堤及汽車荷載應(yīng)力，減少地基沉降和橋臺臺背差異沉降對橋臺產(chǎn)生的側(cè)壓力有重要作用，可通過實(shí)現(xiàn)橋頭到路基的剛度過渡，有效控制橋頭跳車問題的發(fā)生率。其次，針對橋頭軟弱地基進(jìn)行處理。導(dǎo)致橋臺與路堤沉降差的各種因素中，橋頭軟基在荷載作用下產(chǎn)生較大工后沉降是一個(gè)重要原因，應(yīng)對這一問題，可根據(jù)實(shí)際情況在換土墊層、拋石擠淤、排水固結(jié)及復(fù)合地基加固等幾個(gè)方法中選擇最合適的施工方法。針對軟基淺層地基，較適合采用換土墊層、拋石擠淤的方法，一般在采用此類施工方法時(shí)，處理深度不得超過3m。針對飽和軟粘土、有機(jī)粘土地基，較適合采用排水固結(jié)法，根據(jù)施工工藝的差異，可細(xì)分為袋裝砂井、塑料排水板、超載預(yù)壓、真空堆載預(yù)壓等方法[6]。針對各種施工方法的研究發(fā)現(xiàn)，復(fù)合地基加固法的適用性更廣。在實(shí)際施工過程中，在軟土地基的局部范圍內(nèi)，通過機(jī)械設(shè)備將一定直徑、深度的軟土固化材料注入地基形成可提高地基密實(shí)度和剛度的加固樁體，常用的加固樁體根據(jù)采用的固化材料不同，可分為碎石樁、砂樁、水泥攪拌樁、粉噴樁和旋噴樁等。

3 加強(qiáng)過渡段施工質(zhì)量控制嚴(yán)防路基病害的幾點(diǎn)建議

在綜合防治高速公路路橋過渡段路基病害的施工過程中，嚴(yán)格控制施工質(zhì)量才是保證病害有效治理的基礎(chǔ)。因此，在實(shí)際施工時(shí)，應(yīng)保證做到以下幾點(diǎn)：

3.1 嚴(yán)格控制填筑材料質(zhì)量

填筑材料是相關(guān)施工中最重要的建筑材料，可直接影響填筑施工的效果。如果填筑材料選材不當(dāng)，就無法保證填筑壓實(shí)的效果。從選擇填筑材料的階段，就應(yīng)該進(jìn)行嚴(yán)格把控。從材質(zhì)出發(fā)，必須確保材料的強(qiáng)度、滲水性符合設(shè)計(jì)要求。在進(jìn)行填筑施工的過程中，針對填料成分的檢查不可忽視，為保證填筑材料的密實(shí)度，一方面需要控制雜物摻入填料，另一方面需要確保最終的壓實(shí)效果。如在施工前檢測出填料的含水量超標(biāo)，可通過翻曬填料或混合填料降低含水量，只有保證填料強(qiáng)度符合設(shè)計(jì)施工要求時(shí)，方可用于施工。進(jìn)行填料攪拌時(shí)，一定要保證攪拌制作質(zhì)量，避免出現(xiàn)離析現(xiàn)象，一旦發(fā)現(xiàn)填料出現(xiàn)離析問題，應(yīng)重新進(jìn)行攪拌制作，保證拌合到位，杜絕夾層、灰團(tuán)、灰條以及花面等拌和不均勻情況的發(fā)生。填料到達(dá)施工現(xiàn)場后，應(yīng)對其進(jìn)行檢查，如出現(xiàn)不符合設(shè)計(jì)施工標(biāo)準(zhǔn)，不得用于施工，通過嚴(yán)格控制不合格填料的混入，保證填筑材料的整體質(zhì)量。

3.2 嚴(yán)格控制填筑厚度

在進(jìn)行高速公路路橋過渡段的施工時(shí)，一定要保證根據(jù)設(shè)計(jì)方案中對填筑尺寸及厚度的要求，確定填料的使用量，可采用專業(yè)儀器控制填料的使用量。在實(shí)際施工中，如遇地勢較低地段，應(yīng)采用人工填平的方式。為保證填筑質(zhì)量，施工完成后的養(yǎng)護(hù)非常重要，必須按照相關(guān)的養(yǎng)護(hù)流程，在養(yǎng)護(hù)期對過渡段路基進(jìn)行有效養(yǎng)護(hù)，從而保障施工質(zhì)量。

3.3 優(yōu)化加筋土路堤結(jié)構(gòu)

將一部分拉筋材料埋入過渡段路基填土中，形成加筋土路基結(jié)構(gòu)，可使路基結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、剛度得理有效提高。針對路基變形問題，通過調(diào)整拉筋位置的方式，可加強(qiáng)路橋間線路平順過渡。如果拉筋埋設(shè)位置和范圍不同，可獲得差異化的處理效果。針對基床內(nèi)部拉筋的情況，可增加基床剛度、加強(qiáng)基床結(jié)構(gòu)、減小因行車動(dòng)荷載引發(fā)的路基變形。在路基面以下的路堤布滿拉筋，可有效提高基床的剛度、減小由于自重產(chǎn)生的路基變形。經(jīng)過長期的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)總結(jié)發(fā)現(xiàn)，運(yùn)用加筋土路基結(jié)構(gòu)處理橋臺跳車病害，可有效減少路堤沉降。

3.4 強(qiáng)化質(zhì)量控制

提高施工人員的質(zhì)量意識，是保證施工質(zhì)量的重要前提。在針對高速公路路橋過渡段路基病害的綜合防治中，應(yīng)加強(qiáng)對施工人員的全員化、合程化質(zhì)量控制管理。通過明確相關(guān)人員的責(zé)任，加強(qiáng)對施工人員質(zhì)量控制的意識，將個(gè)人切身利益與工程施工質(zhì)量緊密掛鉤，對于責(zé)任意識強(qiáng)、質(zhì)量控制表現(xiàn)突出的施工人員，應(yīng)給予相應(yīng)的獎(jiǎng)勵(lì)，以此充分調(diào)動(dòng)施工人員參與工程質(zhì)量控制的積極性和主動(dòng)性，針對質(zhì)量控制意識淡薄、施工質(zhì)量控制不足的施工人員和相關(guān)的管理人員，應(yīng)實(shí)施批評教育和相應(yīng)的經(jīng)濟(jì)處罰。同時(shí)，還要對相關(guān)施工中需要面對的重點(diǎn)、難點(diǎn)進(jìn)行明確，預(yù)先確定應(yīng)對方案，一旦出現(xiàn)施工問題，應(yīng)及時(shí)采用有效的解決措施。另外，還需要加強(qiáng)改進(jìn)質(zhì)量控制模式，通過采用全程控制的方式，將施工前、施工過程中的質(zhì)量控制作為相關(guān)工作的重點(diǎn)，并結(jié)合施工后的質(zhì)量控制，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，有效保證高速公路路橋過渡段工程質(zhì)量達(dá)標(biāo)。

4 結(jié)語

高速公路路橋過渡段路基病害是目前公路工程項(xiàng)目建設(shè)中常見的影響工程質(zhì)量的問題，其中以橋頭跳車現(xiàn)象最為突出。此類病害的發(fā)生，與工程設(shè)計(jì)考慮不全面、道路施工各個(gè)環(huán)節(jié)存在質(zhì)量控制問題有直接關(guān)系。由于涉及較廣，針對高速公路路橋過渡段的路基病害的處理，應(yīng)結(jié)合實(shí)際情況采取綜合防治手段，不僅要根據(jù)工程施工區(qū)域的情況制定科學(xué)合理的設(shè)計(jì)計(jì)劃，同時(shí)還要結(jié)合路基病害的特征，開展有效的施工質(zhì)量管理，這樣才能盡可能減少橋頭跳車等路橋過渡段路基病害問題的發(fā)生，提高工程的整體質(zhì)量，保障車輛行駛的安全性和舒適度。