路桥过渡段路基路面设计要点及沉降处理措施

张慧星

1 前言

随着交通量的不断增加，桥头跳车问题越来越严重，导致该问题出现的主要原因是过渡层沉降问题。以此为基础，要保证路桥过渡段路基路面设计工作的全面有序开展，这样才能够为过渡段设计以及设计工作的顺利实施打下良好基础，以此来保证设计质量，尽可能避免出现沉降的一系列问题。要从根本上保证路基路面设计水平的提升，对符合现实要求的过渡段搭板结构进行合理利用，实现对沉降的控制，为过渡段的稳定性和可靠性提供保证。

2 路桥过渡段路基路面沉降原因分析

2.1 桥台背堤压实不足

从相应的大型公路平台桥整体对应的设计技术规范中可以看出，设计人员在准备整体设计时，必须对桥台平背等部位进行整体压实加固处理。但在具体的实际桥梁设计中，由于设计过程中受许多客观因素的直接影响，使得大型桥梁平台台背的压实远不能完全达到要求。 因为钢梁桥涵一般处于沟壑起伏的地形地带，地形横向起伏较大，地下室的水位较高，而其铺在地基上的混凝土多属于桥梁工程防水性能差、极易积水而引起桥体沉降的软土结构。另外，由于桥头地段路基一般有基础填筑高度，需要在基础上加载混凝土承受各种附加条件应力，基础沉降及土体变形较其他路段更为严重，桥梁软基尤其如此。

2.2 路面下沉

设计过程中，碎石、砾石、砂土以及属于亚砂质的地层等容易压实；而粉质的砂土和带毛细颗粒的砂土，虽然也较易压实，但在土壤饱水高压下，容易转变为无流动性的状态，从而完全丧失其承载能力；黏性土路基的压实难度稍小，但由于其路基高度黏性，不易发生渗漏，即使不被压实，也能有效地保证路基的防渗透性。

对台基的背面，尤其是于主桥台墙后侧和侧翼墙内侧所需采用的桥头填土，由于受操作占地面积大、不易正常设计使用的各种压实设计机具等客观因素的双重影响，难以及时满足国家规定的设计要求；对桥头回填下沉陷物的病害处理问题，也缺乏足够的管理意识，未能从根本上严格把控桥头回填建筑材料的设计质量、在适当的当地气候条件下及时进行基础建设和养护设计。

2.3 刚性差异

公路桥梁刚度的差异也是公路桥梁过渡阶段路基与路面发生沉降的一个重要原因，这主要是由于公路桥梁与路面在结构上有很大的相似性，公路本身属于柔性建筑，由公路基础和路面共同构成，而桥梁属于刚性建筑，其承载能力和刚度都要高于普通公路。所以在车辆高速通过的时候，桥梁一般不会因自重的影响而发生变形。因此，在路桥过渡阶段，路基路面会出现不同程度的倾斜。

3 加强路桥过渡段路基路面设计

3.1 地基与路基设计

由于桥台在设计和建设时，通常情况下是以混凝土结构为主，其自身的高度比较大，但是路基一般是比较小的刚度结构。由于受到这一差异性的影响，在对过渡段进行设计时，要保证科学性和合理性，可以针对过渡段进行有效处理，以此来保证处理质量能够得到有效提升。

在路基地面上方，路堤可以利用抑制方法进行设计和利用，通常在陆地以及桥台当中可以对渐变带进行科学合理的设置，渐变带可以设置为50m左右。对符合现实要求的基本材料进行填充处理，这样有利于保证过渡段的强度得到强化。

对引道处的路堤进行填充处理时，如果路堤合成加筋，在针对路堤以及自身承载力进行强化时，自身的作用并不是很明显，甚至无法实现对地基不均匀沉降问题的有效规避。由此可以看出，对于现阶段的高等级公路项目而言，过渡段通常应当保证路基沉降误差控制在5cm的范围之内，同时坡差不能够超过0.4%。

3.2 过渡段路基设计

在针对过渡段的路基进行设计时，一般会对土工格栅进行优先考虑，对于土工格栅而言，要保证整个设计过程的规范化和合理化，将其自身的抗剪力作用充分发挥出来。与周边的土形成一体，这样有利于共同承担行车荷载或者土体自重，尽可能避免土体出现侧向变形等一系列问题。同时能够对土体侧向发生位移等一系列问题起到良好的控制效果，促使路基能够保持在相对比较稳定的状态。

3.3 搭板强度以及长度合理设计

在针对搭板的长度进行设计时，通常情况下要与现阶段的设计情况进行结合，首先在对使用年限进行设计时，要控制在使用年限范围之内。由于道路沉降而导致的纵坡等一系列问题，通常需要在沉降之后将倾角，控制在1/300～1/200的范围之内。其次要保证搭板有一定的长度，需要被土体压紧。

除此之外，要与过渡段自身搭板的受力进行结合，与弹性地基进行结合之后实现对长度准确有效的计算。比如在实践中如果过渡段自身的长度是10m时，需要保证搭板长度能够控制在10m～12m的范围之内。在针对搭板强度进行设计时，填土与搭板相互之间脱空状态进行结合，这样才能够确定。

比如楔形柔性搭板在过渡段可以对加固区域位置进行合理设置，紧接着将柔性结构当中的一端直接在桥台上进行设置，而另外一端与路基进行有效连接，促使刚性桥台自身与路基模量之间能够实现有效的过渡。这样做的根本目的是为了对差异沉降进行有效控制，实现桥头跳车等问题的预防。

3.4 注浆法加固路桥过渡段

注浆法在应用时，通常情况下是指钻孔以及注浆等各种不同类型辅助设备应用时，能够通过液压与气压等一系列原理的利用。利用注浆管直接向地层当中分层注入浆液，保证浆液注入的均匀性和有效性，促使注入浆液能够以密集或者填充等方式实现快速有效地利用，以此保证强度的提升。

在水泥完全凝结后，原本相对比较松散的土，可以与泥浆之间逐渐形成有机整体，该整体不仅具有良好的防水效果，而且自身的强度相对比较良好，具有一定的化学稳定性，有利于保证路基加固处理效果的提升。

4 沉降处理措施

4.1 地基沉降处理

路桥工程要求过渡段路基、路面的沉降指标不得超过10cm，有效地避免有变形以及跳桥的现象在过渡段发生，提高道路质量延长了使用寿命。为符合相关规定和要求，必须控制过渡段的变形，严格控制设计质量。在处理地基沉降的问题时，可以运用到轻质材料置换法、土工格栅加固法和水泥搅拌桩法。轻质材料替代法的具体方法是通过使用一些类似于膨胀性聚苯乙烯、泡沫混凝土等的物质当作填料，为减少地基的沉降。

过渡段沉降的线性坡度可以通过改变置换充填法的厚度来实现，桩的间距和长度可以通过水泥搅拌桩加固土桩来实现。土工格栅加固是由高密度聚乙烯或聚丙烯制成的加固方法新型土工合成材料主要由挤压和拉伸制成，起到加固作用。其在抗应力的能力上比较突出，可以防止土壤变形，和土壤的形成有机整体，防止沉降。不仅如此，其还可以使得土壤的抗剪能力被得到提高，更容易地嵌入土壤之中，大大地改善了地基基础的性能。

4.2 路基填料的压实

桥台背面的材料往往具有高厚度的特点。为了可以大幅度的降低过渡段会出现工后沉降的问题，往往是运用提高填料的密度并且降低填料压缩性的方法。通常情况下都是运用民用复合材料加筋路堤来作为桥梁路堤的填筑材料。在地基具有较强承载力的情况下其能够充分地发挥作用，在减少不均匀沉降的工作上做出极大的贡献。

首先，要选择更好地填料，粗粒料可以作为填料，以提高压实性能和强度，使得土壤内的水分更好地被吸收，从而使得地基的稳定性得到了提高。在设计结构层的过程中，其可以将砾石、砂砾等来作为填充用的材料。此外，为了压实方案能够得到优化，有必要采用分层压实的方法，分层压实的厚度要具备小于20cm的条件。同时，必须通过测试来确定出最佳压实含水量，还需要挑选出最佳碾压辊组来进行碾压。

在实际的设计过程中，还应该依照设计区域内的地基基础情况，使用加固和排水等科学合理的填充方法来使过渡段的承载能力提高，最终提高了过渡段的质量。

4.3 路面结构优化

在进行处理路面的过程中，通过设置桥端过渡板进行整体的优化是必要的工作。首先，需要在桥台与搭接板之间的连接处预留有一个接缝，伸缩缝的两侧可通过搭接板以及桥台来构成，并且在搭接板与桥台之间安置垂直的锚栓，如此可以很有效地防止路面有沉降的情况发生。

此外，在路面结构优化设计的过程中，通常会设置一个钢筋混凝土的过渡板位于桥梁搭板和一般路段的中间，这样做的目的是为了提升路面的刚度，使得路面平滑的过渡，大大延长了路面使用的年限。

5 结束语

综上所述，重视路桥过渡段路基路面的设计和设计质量，是公路桥梁建设中一项十分重要的技术任务。合理的规划设计和良好的过渡路段设计质量是保证整个路段交通运行质量的重要保证。但是，在实际设计中，仍存在很多问题，严重影响道路桥梁的正常使用和运行，如桥面堤坝压实不足，路面沉降，刚度偏差，设计原则不正确等，这些问题都将严重影响道路桥梁的正常使用和运行质量，甚至直接导致安全隐患。

为此，设计者必须用技术手段紧紧抓住路桥过渡段路基路面设计的重点，并采取以下措施加以解决：控制桥面变形，合理配置桥面，加强桥面承载力，使桥面在正常使用过程中，出现的各种问题得到有效缓解，使桥面在正常使用过程中所带来的安全隐患得到减少，使车辆在最大程度上方便通行。