有关公路桥梁沉降段路基路面的施工技术研究

何杨闽，傅程辉

0 前言

随着国内公路工程的迅速发展，人们对高等级公路的安全性和舒适性的要求越来越高。对公路工程的调查分析表明，由于桥台与路基的刚度差异性，以及路基沉降等原因，极易在桥梁引道处等软土地基路段产生沉降差，导致路面不平顺，从而容易引起桥头跳车现象的发生，致使车辆行驶的舒适性与安全性没有保障。因此，本文的主要研究目的是：怎样在路桥之间设置适当长度的沉降段，减少路桥间不均匀沉降，避免桥头跳车现象的发生，保证汽车行驶的安全性与舒适性。

1 路桥沉降段软基路基产生不均匀沉降的原因

1.1 桥头引道地基处治达不到要求

通过对公路产生桥头跳车现象产生的原因分析表明，在软基路段一般产生桥头跳车发生的原因是地基沉降。而产生地基沉降的主要原因是在设计施工图时，布置的地质钻孔过少，钻探深度达不到要求，从而未能发现软土地基，或者未能勘探明确软基存在的范围和深度，以及其物理力学性质等，从而导致在处理桥头路堤软土地基时，没有采用合适的措施或者方法。另一方面，当采用的软基处治理论或者计算方法和选用的计算参数与软基实际情况不符合时，致使软基处治设计满足不了实际的需求，也能致使桥头软土路基产生不均匀沉降。再者，经过长期雨水的侵蚀，会造成路堤填土流失,以及其强度的降低，这也是一个产生不均匀沉降的原因。

1.2 桥台台背路堤压实度不满足要求

按照标准要求，在公路建设中，几乎所有桥梁、通道和明涵等都需要对其进行台背填土处治。由于台背填土压实度受诸多工程管理因素的影响，比如施工的用料、顺序、机械、经验和施工作业面等，在工程实践中普遍存在台背填土压实度达不到设计要求的现象，这也是造成路桥沉降段产生不均匀沉降的一个主要原因。此外，还有一个原因是路基路面在长期的公里荷载，以及自然原因的作用下，形成土基的塑性变形，致使路桥之间出现差异沉降，影响路面的平整性。

1.3 桥头引道沉降段结构设计不合理

在常见的桥头引道路基工程中，常用的处理路基的方法一般是粗粒料填筑法、钢筋混凝土过渡板（即搭板）和加筋土法等。用这些方法处理的目的是降低路桥间的刚度变化，以及沉降差异，提高路基的整体强度，从而保证路面的平整性，避免桥头跳车现象的产生。从实际的公路工程建设中常用的处理路桥沉降段路基的方法分析表明，搭板结构是桥头引道沉降段最常采用的方法。然而，采用搭板结构时，搭板经常断裂，依然会出现桥头跳车现象。

2 路桥沉降段的结构设计

2.1 设计合理的路桥沉降段结构型式

在路桥沉降段的搭板长度和强度设计方面应合理。截止到目前，国际国内仍没有一个统一的路桥沉降段搭板设计标准。对此，只能根据桥头路堤和桥台的相对沉降量，以及人们对车辆行驶的舒适程度等实际情况来设计搭板的长度。

在路桥沉降段路基施工设计中，必须采用土工格栅技术。土工格栅技术有以下好处：土工格栅与土一起承受车辆荷载和土体自身荷载，能充分发挥土体的抗剪强度，减小土体的侧向变形，控制路基填土的侧向位移，从而增强路基的整体稳定性；土工格栅与路基填土的摩擦作用促使荷载可以在路基中重新分配，降低了桥台台背局部范围的受力，提高路基土体的整体承载力，从而减少沉降；水平摊铺的土工格栅具有弹性，在车辆荷载的经常作用下，会大大减少变形的累积。

2.2 严格控制路桥沉降段路面的变形

对路桥沉降段的路基路面工程实践研究分析表明，要控制路桥沉降段的变形，必须解决两个问题:一是严格控制沉降段内路基的工后沉降量和变路桥交界处的错落式沉降为连续的斜坡式沉降。二是在设计时，可根据沉降曲线换算计算出工后沉降量，换算后的工后沉降量应小于10 cm，且要在观察二到三个月中，每个月沉降量不超过6 mm时才可进行路面施工。

2.3 路桥沉降段的地基条件与路基条件

在填筑桥头引道路堤过程中，常用的采用土工合成材料加筋路堤方法既不能提高地基承载力，也不能有效防止地基沉降。土工合成材料的加筋只有在地基具有足够的承载力，路堤填土自重荷载与车辆荷载的联合作用下而不会产生较大的沉降时才会产生良好的效果。因此，高等级公路路桥沉降段的地基条件应是：保证路基的工后沉降小于10 cm，沉降差小于5 cm，沉降坡差小于0.4%，路基条件应达到《公路路基设计规范》（JTJ013-95）要求。

2.4 合理设置缓和沉降段

由于结构型式的不同，桥台刚度大的混凝土结构与柔性的填土路基结构和沥青混凝土路面结构强度不一致。因此，在进行软土地基和地面上的路堤处治时，需要设置强度不同的沉降段。世界银行贷款项目为确保路堤强度过渡，要求使用不同的级配填料，在刚性桥台和柔性路堤之间设置长度不小于50 m的强度渐变段。如果无能力设置50 m渐变段，则建议设置渐变段的长度不要小于30 m。若桥头引道无软土地基，路桥沉降段的差异沉降控制标准为5 cm以内，沉降坡差控制在0.4%，则设置的强度渐变段长度最短应为13 m。

3 路桥沉降段软基路基路面的施工

3.1 桥台软基的施工

桥台软基的施工技术主要有水泥粉喷桩复合地基法，超载预压法，塑料排水板法，强夯法和爆破法等。水泥粉喷桩复合地基加固软土效果好，施工工期短，但工程造价高；超载预压施工方便，但施工工期长，路桥过度段沉降量大。以上各种方法都有各自的特点，选择施工方法时应根据当地工程实际情况。为了尽可能消除软基路堤不均匀沉降的发生，应尽可能地对软土地基路段进行处治，特别是桥台地段应尽可能地进行长时间的预压，提高工程质量，减少工后沉降。

3.2 路桥沉降段的施工组织

完成桥台结构后，应尽快地对沉降沉降段路堤与一般填土路堤进行施工。在对沉降段路堤与一般路堤的碾压时，应使用具有同等压实度能量的压实机械，填筑碾压到大致相同的高度。应同步填筑与碾压在路堤与桥台连接部位的路堤与锥坡。使用大型机械预压填土困难时，应改用小型振动压实机械。此外，对特殊的施工点，如深层软土地基和桥头高路堤，必须优先安排施工，进行静置预压直至符合规范为止。

3.3 路堤填料的选择

在填筑路桥沉降段路堤之前，要合理地选择填料。可以先选取不同的土壤做实验，进行比较分析，从实验结果中，选择出效果最好的土壤作为沉降段路基的填料。选择填料时应注意，宜选用干容重较大的砂类土壤或渗水性能好的土壤，严禁选择沼泽土、淤泥、含杂物及含水量大的土壤作为填料。

3.4 填筑台后

桥梁引道发生的路堤沉降主要有两种形式：地基沉降，以及路面与路基本体发生的压缩变形。一般情况下，路面上的压缩变形对路堤沉降的影响不大，一般不予考虑。从时间上划分，路堤沉降有三种：瞬时沉降、固结沉降和次同结沉降。其中固结沉降和次固结沉降是引起桥头跳车现象产生的重要原因。填筑材料的质量与填充材料本身对路堤沉降产生较大影响。研究表明，轻型材料可有效地减轻地基沉降，减小压缩变形。一旦材料被压实后，压缩模量得到提高，可以在一定程度上减少由反复荷载产生的累积变形。因此，在选取台背材料时，应严格仔细，选择满足要求的高质量的材料。填筑的范围一般是桥台后5～10 m。选取材料时应按照以下原则：首先，由于路桥沉降段属于刚柔沉降段，因此填料的刚度应介于路基材料与桥台材料的刚度之间。其次，应选择易压实的填筑材料，因为台后对压实度有很高的要求，但是由于客观条件的限制，台后不易被压实。最后，填料还要求有良好的透水性。

3.5 做好排水施工

在气候湿热多雨，年降雨量大的地区，排水工程做不好,在地表水和地下水的长期侵蚀下，容易导致路基坍塌和翻浆，沥青路面松散，剥落和龟裂，水泥混凝土路面断裂等公路病害。因此，在这些地区进行台背路堤的施工时，应严格按进行照《公路排水设计规范》（JTJ018-970）的技术标准施工，应重视填土的排水，避免水对填土的浸泡和冲刷。其具体的方法是：设置充足的横向排水管和盲沟。若施工点的水位较高，不便直接填筑台背路堤时，可采用碎石设计成盲沟。这样可使施工填土不至于浸泡，而且满足填筑压实度的要求，能取得良好的施工效果。

3.6 严格进行软基路堤沉降监测

通过沉降监测，能及时发现软基路堤的沉降率，提高软基路堤的强度和稳定性。软基路堤施工时，必须严格按照路堤中心沉降速率和侧向位移速率小于设计要求的原则，选择合适的填土速度，进行分级填筑路堤，避免填土前慢后快的现象发生。通过沉降监测，准确确定路面的施工时间。在软基路堤填筑高度达到设计标高的前提下，在路面重量预压过程中，必须加强软基路堤沉降监测，并且采用双标准，确定路面施工时间。在连续二到三个月观测的沉降量每月不超过6 mm。保证根据沉降曲线换算的工后沉降量小于设计容许值。只有满足上述两个条件，才能保证公路路面的性能，避免桥头跳车现象，有利于车辆行驶。

4 结语

路桥工程的实践表明，在桥头引道处和刚性桥台和柔性路堤之间的强度渐变段易产生不均匀沉降，导致桥头跳车现象的发生。这是当前公路工程建设中的一个突出又急需解决的问题。但是，依据实际的工程地质条件，恰当地设计工程结构，处理好路桥沉降段地基，在沉降段结构施工时，制定出合理的现场管理制度，加强各个环节的控制，保证每道工序的工程质量，能极大地减少或防止路桥沉降段的不均匀沉降，避免公路桥头跳车现象，提高公路使用使用寿命及汽车行驶的安全性，促进交通运输业的发展，为经济发展做出贡献。

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