舒 鵬

(貴州橋梁建設(shè)集團(tuán)有限責(zé)任公司)

1 高速公路路橋過渡段路基不均勻沉降的原因分析

1.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原因

從以往的工程實(shí)踐中可知，大多數(shù)路橋過渡段采用的都是撘板構(gòu)造。由于國(guó)內(nèi)對(duì)橋頭搭板這種結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)并未達(dá)到成熟階段，公路橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范當(dāng)中也沒有對(duì)該結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)給出比較明確的規(guī)定要求，從而使得在實(shí)際工程應(yīng)用中，該結(jié)構(gòu)很容易引起路基不均勻沉降的現(xiàn)象，并且還會(huì)伴隨出現(xiàn)橋頭斷裂等問題。導(dǎo)致這一情況發(fā)生的主要原因如下:由相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)可知，橋頭搭板長(zhǎng)度的劃分與橋梁結(jié)構(gòu)的整體長(zhǎng)度有關(guān)，即大中橋搭板長(zhǎng)度為8 m、小橋搭板長(zhǎng)度為5 m。但因?yàn)闃蛄航Y(jié)構(gòu)本身的橋頭高程相對(duì)較高，故此引道位置處的填土量勢(shì)必會(huì)相應(yīng)增大，特別是一些大型橋和超大型橋，其填土量會(huì)更大。同時(shí)，填土量的增大直接導(dǎo)致了壓實(shí)工序繁瑣，這樣一來便會(huì)造成橋頭路段的壓實(shí)度相對(duì)較差，從而很容易引起橋頭路基不均勻沉降。

1.2 臺(tái)背路堤壓實(shí)度不足

在高速公路工程建設(shè)中，橋梁、明涵以及通道等部位都需要進(jìn)行臺(tái)背填土處理，在對(duì)臺(tái)背填土進(jìn)行壓實(shí)的過程中，壓實(shí)度會(huì)受到填料、施工順序、機(jī)械設(shè)備、作業(yè)環(huán)境、管理等諸多因素的影響，這使得臺(tái)背填土的壓實(shí)度常常無法達(dá)到設(shè)計(jì)要求。由于填土壓實(shí)不足，很容易引起路橋過渡段路基路面產(chǎn)生不均勻沉降的現(xiàn)象。此外，公路投入使用后，受車輛荷載作用的影響，會(huì)造成路基面土體塑性變形累積，隨著時(shí)間的不斷延長(zhǎng)，便會(huì)導(dǎo)致路橋差異沉降，從而影響路面的平整度。

1.3 引道軟基處治不當(dāng)

軟基也是造成路橋過渡段不均勻沉降的一個(gè)主要原因，軟基處理不當(dāng)回引起橋頭跳車。導(dǎo)致這一問題的主要原因是實(shí)際施工中，由于趕工期，使得地質(zhì)勘探工作不到位，如鉆孔過少、孔深不足等等，這樣一來在路基施工過程中，其下部就會(huì)存在未處治的軟基，公路投入使用后，在車輛荷載的長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)作用下，路基便會(huì)出現(xiàn)不均勻沉降的現(xiàn)象。此外，由于路基下部軟基的存在，會(huì)導(dǎo)致施工過程中的壓實(shí)度不足，在雨水沖刷的作用下，可能會(huì)將填土沖走，從而引起路面疏松，由此便會(huì)造成橋頭不均勻沉降。

1.4 材料性能差異

通過對(duì)以往工程進(jìn)行研究分析得知，當(dāng)路基與橋臺(tái)的材料性能存在差異時(shí)，會(huì)引起路橋過渡段路基不均勻沉降。路基填料土體的硬結(jié)程度過小，會(huì)導(dǎo)致路基強(qiáng)度下降。同時(shí)當(dāng)路橋相連接的過渡位置處發(fā)生不均勻沉降時(shí)，會(huì)引起錯(cuò)臺(tái)，隨著錯(cuò)臺(tái)的不斷加重，則會(huì)造成橋頭跳車的現(xiàn)象。此外，在車輛不斷碾壓的過程中，不均勻沉降會(huì)出現(xiàn)中心位置處越來越低，最終便會(huì)形成兩側(cè)高、中間低的現(xiàn)象。

2 高速公路路橋過渡段工程的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中防止沉降的措施

(1)按照J(rèn)TJ017－96 中的規(guī)定，路橋連接處的沉降量不得超過10 cm。只有根據(jù)沉降曲線換算的工后沉降量小于允許工后沉降值，同時(shí)在2～3月內(nèi)每月的沉降量小于6 mm，才可進(jìn)入下一道施工工序。

(2)由于路面局部縱坡超過0.5%時(shí)，車輛在路面行駛過程中會(huì)出現(xiàn)搖動(dòng)、晃動(dòng)問題，所以必須認(rèn)真分析不均勻沉降對(duì)路面結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生的應(yīng)力作用，進(jìn)而有效控制過渡段變形。通過大量實(shí)踐證明，路橋過渡段的沉降差值應(yīng)控制在5 cm 內(nèi)，路橋之間形成的沉降坡差應(yīng)控制在0.4%為宜。

2.2 路橋過渡段的結(jié)構(gòu)形式

(1)搭板優(yōu)化設(shè)計(jì)。

①合理確定搭板長(zhǎng)度。從理論的角度上講，在路橋過渡段工程中，搭板的長(zhǎng)度應(yīng)當(dāng)是越長(zhǎng)越好，但是由于受多方面因素的限制，搭板長(zhǎng)度不可能無限制延長(zhǎng)，并且過長(zhǎng)的搭板也不符合經(jīng)濟(jì)性原則的要求。所以合理確定搭板長(zhǎng)度就顯得尤為重要。在確定搭板長(zhǎng)度的過程中，應(yīng)當(dāng)對(duì)以下方面加以充分考慮:搭板的長(zhǎng)度必須大于不均勻沉降段的長(zhǎng)度，可將一端置于橋臺(tái)之上，另一端則應(yīng)延伸至穩(wěn)定段的路基當(dāng)中。同時(shí)，橋臺(tái)與穩(wěn)定段路基的沉降差與搭板長(zhǎng)度之間比值應(yīng)當(dāng)限制在一定范圍之內(nèi)，如果搭板的長(zhǎng)度超過8～10 m，則可將搭板分為兩段或是三段。

②搭板與橋臺(tái)的連接。為了有效防止搭板出現(xiàn)縱向滑移引起橋頭凹坑，可在搭板與臺(tái)北間設(shè)置豎向錨栓及水平拉桿，間距可控制在75～80 cm 左右;可在搭板近臺(tái)端下部設(shè)置板式橡膠支座，間距可控制0.8～1.0 m 左右，支座的效果要比傳統(tǒng)的油站墊層好很多;為避免搭板轉(zhuǎn)動(dòng)造成路面或是結(jié)構(gòu)損傷，可將搭板近臺(tái)端的上緣與牛腿的上邊緣設(shè)計(jì)成倒角。

③可以通過設(shè)置枕梁的方式，來防止搭板遠(yuǎn)臺(tái)端的沉降過大，同時(shí)對(duì)搭板底部進(jìn)行換填處理還能有效防止底部脫空的現(xiàn)象發(fā)生。

(2)土工格柵。在橋臺(tái)的臺(tái)背路堤處加鋪土工格柵能夠起到以下幾個(gè)方面的作用:其一，加鋪土工格柵之后，土體本身的抗剪強(qiáng)度能夠獲得充分發(fā)揮，這樣可以對(duì)土體的側(cè)向變形起到一定的約束作用，有利于防止路基填土側(cè)向位移的情況發(fā)生，進(jìn)一步提高了路基的整體穩(wěn)定性;其二，土工格柵與路基填土之間的摩擦作用可以使上部荷載在路基當(dāng)中獲得重新分配，這使得臺(tái)背局部范圍內(nèi)土體的垂直應(yīng)力大幅度降低，路基承載能力顯著提升，有助于減少沉降現(xiàn)象的發(fā)生;其三，土工格柵本身具有良好的彈性，在車輛長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)荷載的作用下不會(huì)引起變形累計(jì)。大量的實(shí)踐均表明，在路橋過渡段加鋪土工格柵能夠有效防止或減少路基不均勻沉降的現(xiàn)象。

3 高速公路路橋過渡段施工技術(shù)研究

3.1 填料選擇

填料的合理選擇是有效控制路橋過渡段沉降的重要途徑之一。尤其對(duì)于軟弱地基而言，不僅要強(qiáng)化地基加固施工，而且還要選用輕型填料，通過減少填料本身的壓縮性，達(dá)到降低地基豎向加載作用以及對(duì)橋臺(tái)水平壓力的目的。輕型填料的主要成分為粉煤灰、泡沫聚苯乙烯EPS 材料，由于粉煤灰具備自重輕、強(qiáng)度高、壓縮性小、透水性好等特點(diǎn)，所以采用粉煤灰填筑路堤，能夠大幅度降低橋頭路堤的沉降量。同時(shí)，將EPS 作為填料可以有效減小地基的附加應(yīng)力，使地基具備良好的承載力，滿足路面結(jié)構(gòu)層與行車載荷作用的強(qiáng)度和剛度要求;對(duì)于一般地基土而言，可選擇變形小、填筑強(qiáng)度高的級(jí)配粗粒料作為填料。這種填料具備性質(zhì)可靠、易于控制的特點(diǎn)，只需要確定適度的分層厚度，并采用較高的壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)，便能夠達(dá)到密實(shí)度要求，從而有效減小路基壓縮性，確保路橋過渡段變形的均勻過渡，將沉降量控制在最小化。

3.2 臺(tái)背排水

路橋過渡段排水不當(dāng)是加大路基沉降的重要因素，進(jìn)而易引發(fā)路橋過渡段橋頭跳車現(xiàn)象。所以，必須重視路橋過渡段的排水施工，根據(jù)工程地形、地質(zhì)情況確定排水方式，并采取臺(tái)背排水技術(shù)。同時(shí)，還應(yīng)在考慮路基和路面結(jié)構(gòu)層穩(wěn)定性要求的情況下，在填筑路基前設(shè)置排水系統(tǒng)，利用排水系統(tǒng)快速排除雨水，避免雨水對(duì)路基穩(wěn)定性造成較大影響，使沉降差得到有效控制。

3.3 地基處理

在路橋過渡段施工中，應(yīng)認(rèn)真研究臺(tái)背沉降的原因以及治理臺(tái)背沉降的要求，進(jìn)而采取有效的技術(shù)措施加強(qiáng)對(duì)臺(tái)背地基的處理。通常情況下，可利用超載預(yù)壓、換土、樁基法、排水固結(jié)等方法穩(wěn)定臺(tái)背地基的性能，改善因車輛荷載反復(fù)作用引起路基沉降而造成的錯(cuò)臺(tái)問題。隨著樁基技術(shù)的不斷發(fā)展，當(dāng)前可利用樁基礎(chǔ)解決錯(cuò)臺(tái)問題。此外，也可以通過綜合應(yīng)用地基處理、填筑控制、搭板等技術(shù)措施減少沉降，從而避免因錯(cuò)臺(tái)帶來的橋頭跳車問題。

［1］劉明宇.特殊巖土體路基填筑技術(shù)及在路橋過渡段沉降控制中的應(yīng)用研究［D］.中南大學(xué)，2010，(5):15－16.

［2］趙興祥，楊麗君.上海軟土地基路橋過渡段沉降分析及治理方法研究［J］.蘭州交通大學(xué)學(xué)報(bào)，2008，(12):53－55.

［3］岳健，冷伍明，聶如松，等.樁筏結(jié)構(gòu)加固路橋過渡段深厚淤泥地基的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)研究［J］.水文地質(zhì)工程地質(zhì)，2011，(1):101－103.

［4］鄭少午，劉萌成.路橋過渡段路面結(jié)構(gòu)開裂與差異沉降分布研究［J］.浙江工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2011，(8):111.

［5］宋軍土.工格柵處理路橋過渡段沉降的三維有限元分析［J］.西安建筑科技大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2009，(4):99－102.