黃明海

（鄭州市交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)研究院，鄭州 450000）

1 路橋過(guò)渡段路基路面沉降的具體表現(xiàn)及原因

公路橋梁工程建設(shè)中，路橋過(guò)渡段的路面沉降屬于常見(jiàn)的質(zhì)量通病，具體的沉降表現(xiàn)可分為兩種：

1）地基沉降。受地基自重、外部荷載的影響，過(guò)渡段地基結(jié)構(gòu)會(huì)被破壞，出現(xiàn)塌陷、沉降問(wèn)題[1]。

2）路面沉降。路橋過(guò)渡段施工工藝、所用材料不規(guī)范，且路橋使用過(guò)程中外力作用過(guò)大時(shí)，路面結(jié)構(gòu)所承受的荷載重力分布不均勻，路面會(huì)出現(xiàn)下沉、變形、有裂痕的情況。以路橋過(guò)渡段路面凹陷為例，路面凹陷會(huì)引起車(chē)輛顛簸、路面破壞，使車(chē)輛行駛過(guò)程中產(chǎn)生較大的附加振動(dòng)與沖擊。原因是路橋過(guò)渡段路基沉降不均勻，局部區(qū)域沉降問(wèn)題嚴(yán)重。

引起路橋過(guò)渡段路基路面沉降的原因較多，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理屬于主要因素，主要表現(xiàn)在以下方面：

1）為增強(qiáng)路基路面的穩(wěn)定性，在路橋過(guò)渡段會(huì)設(shè)置搭板結(jié)構(gòu)以預(yù)防道路不均勻沉降、跳車(chē)等問(wèn)題。但在設(shè)計(jì)搭板時(shí)，因其布設(shè)在路基表層時(shí)，路基荷載會(huì)持續(xù)增大，搭板結(jié)構(gòu)無(wú)法起到預(yù)期作用。另外，若搭板周?chē)潘O(shè)計(jì)不合理，周?chē)嬖诜e水，路基回填后土壤則會(huì)產(chǎn)生塌陷、變形等現(xiàn)象，繼而引起路基路面沉降問(wèn)題。

2）道路橋梁過(guò)渡段設(shè)計(jì)時(shí)，若前期勘測(cè)不到位，沒(méi)有綜合分析過(guò)渡段地質(zhì)信息、周?chē)h(huán)境因素，路基路面整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案不完善時(shí)，路橋使用中路基路面結(jié)構(gòu)荷載能力減弱，長(zhǎng)期使用后會(huì)發(fā)生沉降問(wèn)題。

2 路橋過(guò)渡段路基路面設(shè)計(jì)要點(diǎn)

2.1 優(yōu)化路面路基整體設(shè)計(jì)

路橋過(guò)渡段施工中，需要針對(duì)路基與橋臺(tái)施工材料剛度的差異，優(yōu)化路基、路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，避免因二者的剛度差異而引起沉降風(fēng)險(xiǎn)。為此，還應(yīng)結(jié)合項(xiàng)目中雙向4 車(chē)道的整體設(shè)計(jì)優(yōu)化路面路基設(shè)計(jì)方案，提前在過(guò)渡段施工管理中處理路基結(jié)構(gòu)、橋臺(tái)結(jié)構(gòu)的剛度或荷載差異問(wèn)題。比如，設(shè)計(jì)人員可在路橋過(guò)渡段設(shè)置漸變帶，漸變帶長(zhǎng)度約為50 m，隨后填筑混凝土材料，增強(qiáng)該區(qū)域的剛度，保證過(guò)渡段的整體強(qiáng)度[2]。

將混凝土材料填筑在路基區(qū)域，增強(qiáng)路基荷載能力，使過(guò)渡段路堤基礎(chǔ)承載力提高，避免在路橋運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)沉降風(fēng)險(xiǎn)。對(duì)于質(zhì)量等級(jí)較高的市政路橋工程，其沉降控制標(biāo)準(zhǔn)為50 mm 以內(nèi)，路基路面沉降坡度差不得大于0.35%。需要注意的是，設(shè)計(jì)路橋過(guò)渡段路基路面時(shí)，不同等級(jí)的公路，其過(guò)渡段銜接處容許的臺(tái)階高度不同，所以，為避免過(guò)渡段路基出現(xiàn)位移、變形情況，還應(yīng)明確各級(jí)公路的臺(tái)階高度，具體數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。

表1 各級(jí)公路路橋過(guò)渡段工后臺(tái)階的容許高度

2.2 科學(xué)設(shè)計(jì)搭板

搭板設(shè)計(jì)的合理性關(guān)系著路橋過(guò)渡段的施工質(zhì)量，對(duì)預(yù)防過(guò)渡段沉降意義重大。路橋工程施工過(guò)程中搭板的設(shè)置可控制路基路面的沉降縱坡，使該路段的搭板作為過(guò)渡裝置，將縱坡傾斜角控制在1/200～1/300。隨后設(shè)計(jì)人員應(yīng)科學(xué)確定搭板長(zhǎng)度，使搭板長(zhǎng)度能夠自路面鋪設(shè)至道橋臺(tái)背面，并被上方土體壓實(shí)處理，與臺(tái)背處的沉降缺口融合，提升過(guò)渡段路基路面結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

地基長(zhǎng)度不同，搭板長(zhǎng)度需求也會(huì)產(chǎn)生較大的差異，設(shè)計(jì)人員可按照路橋過(guò)渡段橋臺(tái)板的受力程度，彈性計(jì)算該區(qū)域地基的實(shí)際長(zhǎng)度，隨后計(jì)算搭板長(zhǎng)度。比如，路橋工程中過(guò)渡段地基長(zhǎng)度為150 cm 時(shí)，搭板鋪設(shè)長(zhǎng)度約為150～170 cm。搭板施工設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)人員還應(yīng)提前考慮搭板、路基填土間隙問(wèn)題，并在過(guò)渡段增設(shè)加固區(qū)域，用柔性結(jié)構(gòu)、路基填筑材料連接路基、橋臺(tái)、路面，以此預(yù)防路面沉降風(fēng)險(xiǎn)。

2.3 靈活運(yùn)用土工格柵

優(yōu)化設(shè)計(jì)路橋過(guò)渡段時(shí)，還應(yīng)靈活運(yùn)用土工格柵，利用土工格柵較強(qiáng)的抗剪強(qiáng)度，增強(qiáng)該路段的路基穩(wěn)定性，防止路面沉降變形。與此同時(shí)，過(guò)渡段的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)采用橫向布局的方式，將過(guò)渡段路基、路面、橋臺(tái)的差異沉降標(biāo)準(zhǔn)控制在5 cm 以內(nèi)。在此過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員可基于連續(xù)坡面沉降處理方法，靈活應(yīng)用土工格柵、加固樁夯實(shí)路基結(jié)構(gòu)。加固樁實(shí)際長(zhǎng)度、樁體之間的距離應(yīng)根據(jù)路基路面沉降速率，以及路基填土高度進(jìn)行計(jì)算。

3 路橋過(guò)渡段路基路面沉降處理對(duì)策

3.1 創(chuàng)新沉降處理方法

路橋工程建設(shè)中，要求過(guò)渡段路基路面沉降指標(biāo)控制在5～10 cm，以此避免在路橋使用階段出現(xiàn)“橋頭跳車(chē)”的情況。但是，為有效處理過(guò)渡段路基路面沉降問(wèn)題，還應(yīng)創(chuàng)新沉降處理方法，及時(shí)健全路基沉降處理的技術(shù)體系。通常情況下，過(guò)渡段路基路面沉降可采用水泥攪拌樁技術(shù)、換填技術(shù)、土工格柵加固等方法。換填技術(shù)中使用輕質(zhì)材料，如泡沫混凝土、聚苯乙烯作為過(guò)渡段路基路面結(jié)構(gòu)中的填料，改變沉降路段的線性坡度。之后，施工人員可應(yīng)用水泥攪拌樁技術(shù)、土工格柵加固技術(shù)，增強(qiáng)過(guò)渡段路基路面的穩(wěn)定性。通過(guò)土工格柵、水泥土樁的加固，該區(qū)域路面路基變形或沉降風(fēng)險(xiǎn)明顯降低，同時(shí)有利于提升過(guò)渡段的抗剪能力，改善路基基礎(chǔ)性能，降低公路橋梁項(xiàng)目中常見(jiàn)的過(guò)渡段開(kāi)裂、沉降風(fēng)險(xiǎn)。

3.2 完善搭板鋪設(shè)方案

在處理過(guò)渡段路基路面沉降時(shí)，還應(yīng)完善過(guò)渡段搭板鋪設(shè)方案。具體來(lái)說(shuō)，搭板結(jié)構(gòu)在預(yù)防、處理路基路面沉降時(shí)有著不可替代的作用，首層搭板可控制行車(chē)活載對(duì)路基、路面造成的影響，所以，首層搭板應(yīng)設(shè)計(jì)為雙層結(jié)構(gòu)。在計(jì)算首層搭板鋪設(shè)長(zhǎng)度時(shí)，計(jì)算公式為：

式中，L0i為搭板的長(zhǎng)度；α 為搭板鋪設(shè)時(shí)的長(zhǎng)度系數(shù)；Li為第i層搭板的長(zhǎng)度。

當(dāng)搭板長(zhǎng)度系數(shù)為0.26 時(shí)，施工設(shè)計(jì)人員可計(jì)算搭板鋪設(shè)后對(duì)土層沉降量的影響，確定每層搭板的鋪設(shè)長(zhǎng)度，確定每層搭板的鋪設(shè)間距。

根據(jù)路橋施工建設(shè)中過(guò)渡段搭板鋪設(shè)的仿真模擬數(shù)據(jù)可知，搭板鋪設(shè)長(zhǎng)度過(guò)短時(shí)，通常無(wú)法對(duì)路基路面沉降起到防范作用，所以，搭板設(shè)計(jì)長(zhǎng)度應(yīng)大于4 m，且各層搭板之間的距離應(yīng)結(jié)合搭配長(zhǎng)度進(jìn)行計(jì)算。

3.3 增強(qiáng)路基填料密實(shí)度

路基壓實(shí)是過(guò)渡段路基路面沉降處理的重要舉措，在路橋工程建設(shè)中還應(yīng)增強(qiáng)路基填料的壓實(shí)度，使過(guò)渡段橋臺(tái)、路堤之間的填料厚度符合沉降處理的預(yù)期要求。具體來(lái)說(shuō)，路橋沉降段填料時(shí)會(huì)應(yīng)用復(fù)合材料，制作加筋路堤，填筑路橋過(guò)渡段的路基結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)過(guò)渡段地基的承載力，降低路基路面不均勻沉降的發(fā)生概率。

但是為保障路基填料壓實(shí)度，還應(yīng)合理選擇填料，比如，可選擇沙礫、礫石等粗粒料、其他復(fù)合材料作為填料。此外，為保障路基填料的壓實(shí)效果，分層壓實(shí)路基路面時(shí)應(yīng)選擇適當(dāng)?shù)哪雺貉b置進(jìn)行碾壓、壓實(shí)，以此增強(qiáng)路橋過(guò)渡段的承載能力。碾壓過(guò)程中，施工人員應(yīng)嚴(yán)格控制過(guò)渡段路基填料的碾壓次數(shù)與碾壓程度，碾壓結(jié)束后及時(shí)檢驗(yàn)填料密實(shí)度，使其符合路基路面質(zhì)量管理要求，能夠發(fā)揮填料對(duì)過(guò)渡段地基的加固作用。

3.4 重視臺(tái)背排水

路橋過(guò)渡段排水不到位同樣會(huì)引起路基路面沉降，所以，在處理過(guò)渡段沉降風(fēng)險(xiǎn)時(shí)還應(yīng)重視橋臺(tái)臺(tái)背的排水設(shè)計(jì)。為避免過(guò)渡段路基、橋臺(tái)連接區(qū)域有下滲問(wèn)題，保證路面結(jié)構(gòu)、路基結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，相關(guān)人員還應(yīng)結(jié)合過(guò)渡段周?chē)沫h(huán)境，如降雨情況、滲水量等，選擇適合臺(tái)背的排水施工方案。

填筑橋臺(tái)臺(tái)背處時(shí)，施工人員應(yīng)在地基結(jié)構(gòu)的土拱上設(shè)置盲溝、泄水管道。處理過(guò)渡段基底時(shí)，可使用黏土填筑該路段的橫坡，使坡度值為3.5%的橫坡成為土拱，土拱兩側(cè)可開(kāi)挖雙向地溝作為排水結(jié)構(gòu)，地溝寬度、深度分別保持在50～60 cm、30～50 cm，將尼龍薄膜、油氈作為隔水材料分別鋪設(shè)在橋臺(tái)背面，滿鋪結(jié)束后，將直徑大于10 cm、孔徑約為5 cm 的塑料管布設(shè)在地溝處，塑料管鋪設(shè)間距應(yīng)控制在10 cm 內(nèi)。

在此過(guò)程中，泄水管道應(yīng)根據(jù)過(guò)渡段的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，直接從土拱區(qū)域伸出橋頭、路基外，選擇大粒徑、透水性好的施工材料填筑塑料管周?chē)?，分層填筑至路基頂面。在過(guò)渡段橋臺(tái)區(qū)域設(shè)置橫向盲溝，具體的施工設(shè)計(jì)方法與上述方案一致，但無(wú)須布設(shè)泄水管道。僅需使用透水性強(qiáng)的填筑材料將地溝填滿，并用土工布包處理盲溝出口區(qū)域，必要時(shí)可設(shè)置排水墊層，從而避免因滲水、排水問(wèn)題而破壞路基路面結(jié)構(gòu)，多層次地防范過(guò)渡段的沉降風(fēng)險(xiǎn)[3]。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，為在路橋工程建設(shè)中防范過(guò)渡段路基、路面沉降風(fēng)險(xiǎn)，還應(yīng)進(jìn)一步優(yōu)化該區(qū)域的搭板設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，加強(qiáng)路基沉降處理，借此完善路橋工程過(guò)渡段的安全性能，降低行車(chē)風(fēng)險(xiǎn)。相關(guān)人員可結(jié)合過(guò)渡段路基路面施工特點(diǎn)，做好路基壓實(shí)、搭板鋪設(shè)作業(yè)，增強(qiáng)路基路面承載能力，延長(zhǎng)過(guò)渡段路基路面的使用年限，提升我國(guó)路橋工程建設(shè)的整體水平。