道路桥梁沉降段路基路面施工技术

王 娜

中铁工程设计咨询集团有限公司

1 引言

由于道路桥梁沉降段的基底水文与工程地质条件非常复杂，加之路面与桥梁之间的连接部分受到水平与纵向交通运输荷载的冲击，因此极易引发路基、路堤填料以及基础的不均匀沉降和变形，造成路基路面乃至桥梁端头的结构病害，给路桥使用寿命以及过往车辆的驾乘安全都带来严重负面影响。所以沉降段的结构设计和施工需要对交通荷载、不同地段的基础沉降差以及结构变形量进行准确的评估、预测和控制。

2 沉降段施工技术难点

在路桥工程的施工中，桥梁通常设置于穿越水面或沟壑的位置，因而在其两端与路面衔接路段，桥台和道路基底存在呈不均匀分布的软土层，不仅含水率高和有较大的孔隙率，而且具体的土质和厚度不一致。因此沉降段施工有极高的不均匀沉降风险，要想保障道路桥梁整体结构的稳定性和耐久性，必须有效控制不同部位的沉降差。因此无论是基底处理，还是路基路面以及桥台的结构施工，都具有较高的技术难度。

2.1 软土层处理与沉降差控制

道路桥梁沉降段的软土层广泛存在，由于其厚度、含水率等存在较大不确定性，因此给具体的处理方案设计和实施带来较大困难。如果事先对沉降段的地质勘察深度不够，极有可能无法准确掌握软土层的分布以及地下水水位变化状况，导致对不同区段的沉降量估算错误。从而造成软基处理不合理，带来后续路基路面以及桥梁的不均匀沉降和变形问题。而沉降差控制是在了解软土层分布特点的情况下进行的，但除了制定合理的基底处理和路基、路堤填筑方案，还需要考虑不同材质和结构的桥台、道路基础与面层结构的变形量差异。因此需要在施工进行过程中，基于对沉降量的观测和分析，不断的调整相关施工技术方案，对施工技术以及现场管理水平都有很高的要求。

2.2 结构刚度存在明显差异

桥梁端头与道路的路基路面结构在沉降段相互衔接，桥台多采用桩基等深基础结构形式、桥面则为刚性的钢筋混凝土结构，而道路的路基与路堤则由可压缩性较强的砂石等填料构成[1]。因此沉降路段相互衔接的道路与桥梁的刚度存在明显差异，如果不能运用合理的工艺设计来均衡二者的塑性变形量，在后续的行车荷载作用下，必然会出现桥台和路基路面的变形差并逐渐积累扩大，最终导致结构的破坏和失稳。

2.3 填料质量与压实度控制

在道路桥梁沉降段的路基和路堤填筑施工中，由于基底土质和上部结构形式、施工工艺都比较复杂，因此需要结合现场情况，选择不一样的填料和填筑方案，给原本就比较复杂的施工技术又增添了难度。首先路基和桥台部位的路堤对填料性质有不一样的要求，前者需要填料能够具有良好的排水性能，以防结构受到积水侵蚀而引发沉降变形，而后者则更注重填料能否均衡过渡段不同结构之间的刚度差异。此外，由于过渡段道路桥梁的结构相对复杂，给路基、路面以及路堤的压实度控制带来较高难度，尤其是桥台背面的路堤部分。

3 易发结构病害及其成因

3.1 路基路面变形破损

沉降段在道路桥梁整体结构中属于病害易发路段，路基和路面破损变形是最常见的病害形式。其成因通常是软基处理、路基填筑施工质量不佳，也和路桥过渡段的结构设计不合理存在一定的关系。首先，软基加固效果不良或者对沉降差评估不够准确，都会导致路基路面出现使用中的不均匀沉降，沉降差在过往车辆荷载的冲击作用下逐渐积累并最终形成路面局部凹陷、路基变形等问题。其次，如果在路基填筑过程中压实度不均匀或不达标，同样会在通车后造成路基路面局部的后续沉降和变形，从而出现路面坑洼以及路基失稳[2]。而路桥过渡段的结构决定了沉降段路基路面的荷载分布，如果设计不合理或者施工质量没有达到预期，则会导致局部受到过大的荷载冲击，造成路基路面结构的损坏。

3.2 搭板脱空和断裂

设置钢筋混凝土搭板是最常见的道路桥梁过渡衔接方式，起到了均衡结构刚性以及实现平顺过渡、控制不均匀沉降的作用。但由于搭板长度或桥台部位结构设计不合理、施工以及软基处理质量不理想等原因，会导致后续基底沉降量超标而出现脱空现象[3]。如不及时加固填充，则会出现跳车以及搭板断裂。此外由于桥台与道路路面结构衔接处存在坡度，如果不能有效控制结构变形和沉降差，车辆经过时的横向动载就会造成应力集中，在反复冲击下发生搭板断裂以及路基路面结构变形问题。

3.3 整体结构扭转变形

当沉降段的软土层较厚时，虽然对路基和路堤所在位置进行了加固并确认其具备了足够的稳定性，但如果对通车载荷没有准确的评估，在路桥投入使用一段时间之后，就会因车辆荷载作用导致基础发生位移、不均匀变形以及搭板等结构扭转，并且逐渐破坏道路以及桥梁的主体结构。

4 施工技术要点

4.1 深化水文与工程地质勘察并保障软基处理得当

为了确保沉降段的软基得到合理的加固处理，应确保前期水文与工程地质勘察达到足够深度，充分掌握沉降段软土层的厚度、土质以及分布状况，从而设计最为可行和有效的基底处理方案。首先需要在相应地段进行足够的钻孔取样分析，准确评估不同区段的沉降量，优化软基处理技术方案。根据软土层含水率、深度和位置等参考数据确定施工工艺。当软土层含水率高且位于地下水水位之下时，需要进行排水和设置路基排水设施。而较厚的软土层可采用石灰土、粉煤灰置换固结工艺，或者利用深层搅拌桩、粉喷桩以及实施超载预压等进行加固[4]。其次无论采用哪一种具体的软基处理方式，都应在施工进行中进行沉降观测，实时评估施工技术方案的合理性，从而进行必要的调整和修复，例如对搭板脱空问题实施灌浆填充等，原则上应将各部分结构的沉降差控制在5cm以内。

4.2 优化过渡段结构与施工工艺设计

不均匀沉降和变形是引发沉降段结构病害的根源，而结构形式和施工工艺的合理选择，有助于控制沉降和变形差，抑制裂缝以及塌陷等病害的形成。首先桥台基础结构采用桩基础有益于增强其抗不均匀沉降能力，而过渡段的道路基层和面层结构设计中，根据基础条件适当增加水泥或石灰稳定土垫层、使用土工格栅，也是均衡结构变形差和刚性的有效措施。

4.3 合理选择路基与路堤填料并保障施工质量

填料的物理性质与力学特性决定了路基和路堤的结构强度、塑性变形量，因此需要依据相关设计规范和现场情况，选择能够满足沉降段路基、路堤设计要求的填料。首先路基填料必须有足够的透水性，砂石以及矿渣基本都能够满足要求[5]。而桥台部位的路堤填料需要有更强的可压缩性，保障路桥衔接段的刚性平缓过渡，有效控制施工材料的塑性变形差。其次在填筑过程中需要基于实时检测，保障压实度均匀且满足设计要求。

4.4 控制好搭板施工质量

搭板施工质量关系到桥台与路面之间能否平顺过渡，因此在沉降段施工中应重点加以控制。首先搭板长度设计在施工前要再次进行评估和优化，确保其起到均衡结构刚度、合理传递行车荷载的作用。其次在钢筋敷设定位以及锚固过程中，精确测量和复核其间距、标高以及长度等参数，并且通过规范化的测试保障钢筋以及弹性支座等材料的性能。此外为了有效控制桥台与路基路面之间的沉降差，应在搭板混凝土施工中设置反向坡度，缩小施工后的沉降差并保障路面平顺过渡[6]。而在搭板与桥台间的细节处理方面，应按照相关设计规范设置倒角和进行缝隙填充，填充材料需要具备良好的防水性能，避免在结构变形和沉降过程中出现结构损坏和渗水问题。

5 结束语

沉降段施工质量对道路桥梁的耐久性有重要影响，只有基于深入的现场勘察，合理选择路基、路面施工材料与工艺，才能有效控制不同结构部分的沉降差和变形量，避免发生跳车现象以及道路桥梁结构病害，确保工程使用安全并使之达到设计使用年限。