市政路桥建设中的沉降段路基路面施工工艺

郑捷敏

（广东水电二局股份有限公司，广东 广州 510627）

0 引言

路基和路面沉降是市政路桥建设中的常见问题，其中路面不均匀沉降和桥头跳车现象尤为明显，当车辆行驶至沉降段时颠簸感增强，车辆对桥梁结构的冲击作用迫使结构受损。由此可见，须深入探讨路桥沉降段的施工技术，从根本上避免路基路面沉降问题的发生。

1 工程概况

某市政新修建了一处道路，该道路整体为东西走向，总长1.6km左右。该道路是城市主干道，双向八车道，道路配置有宽60m的红线，预设行车速度60km/h。全线有半互通式立交桥和大桥各一处。经过分析，全线应及时进行软土路基处理作业。

2 路基路面设计

2.1 路基强度

土基回弹模量E0的数值参照原有实地工程勘测资料和规定标准获取，土基回弹模量E0≥30MPa，土基顶面的弯沉值l0＝300（0.01mm）。

2.2 桥头路基设计

当在软土地基路线处进行桥头作业时须注意，针对肋板台或扶臂台，承重台的底部标高应稍高于复合地基处桩体顶部的高程，当复合地基的强度符合预设标准时，即可进行桥台作业[1]。针对柱式台或座板台，复合地基处须保证查收后将土回填至预设标高，当回填作业时通常由小型振动压路机进行操作，以对称薄填的方式来完成回填作业并碾压至预设压实度、回填至路床指定高程，等压实时长足够后再进行桩基及桥台作业。对用水泥桩处理圆管涵的线路来说，须将路基底部桩体之间的距离适当缩短且至少配置两排桩。

2.3 特殊路基设计

参照外业检测资料，该项目的特殊路基通常用填方段深层软土地基处理。依据软土特征，在确保施工时长和资金效益最大化的前提条件下，该软土地基设计规范如下：1）针对普通的软土线路，以袋装砂井+等载预压治理；2）挨近原有碧桂路、匝道或桥梁进行满堂支架作业的周边线段，以水泥搅拌桩+等载预压治理；3）针对桥台背面30m区域内的软土线段，以CFG桩+袋装砂井+等载预压治理；4）针对南方智谷B区地底挖掘线路，通常以水泥搅拌桩+等载预压治理；5）难以符合高压线作业净高的线段，通常以高压旋喷桩+等载预压治理。

2.4 路面结构层设计

在该项目路面预设年限以内，一个行车线路上总计标准轴载当量轴次是2.15×107。沥青路面遵循《城镇道路路面设计规范》（CJJ 169—2012）指定的理论方式来进行涉设计；沥青路面结构总厚以“路面设计程序系统HPDS2012”（现有最新版本）为准来进行分析推算作业。路面结构见表1。

表1 主线和匝道机动车道路面结构

对路面设计来说，须注意很多客观要素，例如实地车流量状况、现场地质条件、土质状况和选定的建材质量等。须在进行实地作业前科学监测该施工路面，经多部门协商、研究来制定相关工程计划，须以政府部门与专业人士的指导意见为准，确保作业期间所有操作均符合施工要求。

3 市政路桥沉降段路基路面施工工艺

沉降段路基路面施工工艺流程如图1所示。

图1 市政路桥沉降段路基路面施工流程

3.1 填料参数配置

台背填料宜采用级配良好的砂类土或天然砂砾，须控制填料中细粒的含量，任何强度不足的土以及强风化石料均不可投入使用。以构建模型的方法识别填料对路堤沉降的影响机制，经计算后确定适宜的填料属性参数，根据参数来采取填料质量控制措施。填料的属性参数见表2。

表2 不同类型填料的属性参数

在压实条件一致的前提下，材料性质的特殊性会使不同填料的沉降量产生差异，其中以碎石为填料的路面中心沉降最大。综合考虑填料质量、材料供应能力和运输条件等因素，对比可行性后，建议使用砂砾作为填料。填筑用砂砾须满足的基本要求如下：粒径在0.074mm以内的颗粒不大于总量的5%；粒径2mm～60mm的颗粒占总量的1/2以上；级配良好。在沉降段施工阶段，严格控制路基的压实度，凭借路基的稳定性优势解决沉降问题。根据现行规范，桥头路基压实度须超过96%[2]。

3.2 过渡段施工

在沉降段长度控制方面，以倒梯形的方式过渡，将填土高度的3倍作为结构底端长度，上部长度按1∶1的倒坡计算。业主充分关注现场施工状况，要求设计单位结合工程现状优化沉降段结构，用砂砾填筑沉降段，周边的其他部分用细粒土填筑。从成本角度考虑，砂砾的价格约为细粒土的2.5倍，如果沉降段结构的底端较长，填筑所用砂砾的数量增加，会导致成本上升。为了在保证沉降段施工效果的同时控制工程造价，须设定合适的底端长度，采用建模的方法分析，兼顾施工质量和成本控制两项要求。沉降段底端的长度取2m、4m、12m、18m和24m，路面宽度24.5m，压实度为96%，台背填土高度6m，坡度1∶1，计算路面上中心部位与填土高度顶部的竖向沉降量，基于计算结果绘制曲线，动态分析指标的变化趋势。结果表明，竖向沉降量随着沉降段结构底端长度的增加而减少，在采取增加沉降段底端长度的方法后可以减少沉降量，桥头结构更具稳定性，车辆行驶过程中的舒适性和安全性均能够得到保证。

3.3 搭板设置

3.3.1 搭板的设置方法

用科学的方法设置搭板是保证沉降段施工质量的重要措施，施工人员须严格遵循设计要求与行业标准，做好搭板尺寸的规划、搭板布设位置的调整及固定等相关工作，例如，搭板与路基顶面的标高保持一致。为了使道路与桥梁平顺衔接，搭板的顶面标高与路基路面的标高须一致。具体到工程设计中，搭板及路面连接部位的标高可以在设计值的基础上适当增加，方便在后续施工中顺利形成预留反向坡。

3.3.2 连接桥台与搭板

当竖向锚栓临近台端时，最好将其布设在连接桥台台背与搭板处，根据现场布设情况搭配水平拉杆限制锚栓，避免搭板滑动。按75cm～80cm的间距依次设置22号钢筋，通过钢筋起到加固的效果。在安装支座前，在连接桥台与搭板施工部位设厚度1cm～2cm的油毡垫层，相邻支座的油毡垫层间距约为80cm。当搭板由于稳固性不足而移动时，易导致路面结构受损，为了避免这个问题，将牛腿边缘和台端上边缘设为倒角形式。沉降缝隙中的杂物须清理干净，填入麻絮、玻璃纤维等材料，灌注稀沥青材料并填缝。对沉降缝隙采取多项处理措施后，阻隔雨水向内部的渗透，避免搭板与桥台的连接部位遭到雨水的侵蚀[3]。

3.3.3 搭板的具体设置要点

严格依据规范设置混凝土搭板，控制搭板的位置，确认位置无误后采取稳固措施。为了确保混凝土路面平整度和表面坡度的合理性，采取机械设备规范化作业的方法，用压路机对路基路面进行充分碾压。碾压期间，作业人员控制各个碾压阶段的温度与速度。当对薄弱基层做压实处理时，搭板顶面与基层顶面中间预留10cm。在沥青混凝土施工前，对原碎石基层做凿除处理，控制凿除的深度，清理凿除产生的杂物，为台背回填和沥青混凝土灌注创设良好的条件。

3.4 台后填筑

当后台填筑时，妥善选择基床及路堤的填筑材料，借助优质的填料进行有效填筑。沉降段和桥台的填筑采取水平分层的方法，逐层把控填筑质量，在台后2m的位置填土，将桥台基底施工作业落实到位。

后台填筑须严格依据施工规范进行，施工流程须合理，施工方法须科学可行。不应该从路堤顶开始松土倾倒，否则背墙土压力将在短时间内急剧增加，进而诱发滑动面和填土大幅度沉陷的问题。

针对桥台基底应力不高的情况，根据现场勘察结果来确定比原地面更高的基底，对该部分做打桩处理，而后填土作业。须注意的是，当填土出现沉陷现象时，桩体的加固效果受到抑制，可能产生负摩擦力。为了规避该状况，应该先安排填土施工，经一段时间的静置后使土层完全沉陷，再将打桩作业落实到位，该方式便于桩身顺利穿过填土层，发挥出桩体的加固作用。

为了确保挡土墙和桥台在沉降段填筑过程中保持稳定，配备了小型机械，在人工的辅助下在挡墙后方2m和桥台处做填筑处理，桥台周边2m外的区域用大型机械逐层填筑并碾压，严格控制各层的厚度和平整度，最终保证整体填筑层的稳定性。

当台后填筑时，还须注意如下3点：1）在沉降段施工前，将聚积在桥台基坑内的积水清理干净，用C10混凝土对基坑地表下面做回填处理，目的在于提高基坑底处和侧壁的密实性。2）当对沉降段与台后相距3m内的基层进行填筑时，施工材料可选择C10混凝土，控制填筑厚度，保证填筑的有效性。为了促进积水高效排出，在基层顶部设适度的横向坡，填筑后对基层底做充分的夯实，提高填筑部分的密实性。3）在台背处施作厚度约为15cm的防水层，防水层和台背紧密贴合，在这之后可以组织沉降段的分层填筑作业。

3.5 压实作业

在路桥沉降段路基路面施工中须采取压实措施，促进填料的紧密结合，提高结构的密实性。沉降段路基路面的压实作业要点如下：1）准确测定土壤和路基的含水量，根据测定结果评价水分和干容量的关系，为水泥和沙粒等材料的配置提供参考。各类填筑原材料的质量须达标，当拌和时须控制材料的用量并充分拌和。2）合理控制碾压程度，动态调整碾压长度；适配性能可靠的压实机械设备，由专员规范操作，使压实设备的运行速度和压实遍数各项指标均具有可行性。碾压段长度的控制视现场环境而定，当风速偏高或气温偏低时，缩短碾压长度；当气温偏高时，增加碾压长度。3）压实期间对压实机械的碾压轮适量喷水，避免沥青混合料黏轮。大型机械设备难以触及的边角部位采用振动夯板加以处理，保证填筑全范围内均得到碾压，无任何漏压现象。4）碾压按照从两侧开始向中间推进的顺序进行，前期非振动碾压，碾压速度约为2km/h；后期振动碾压，在前述基础上将碾压速度增加至5km/h～6km/h，压实机械匀速运行。不同碾压遍数产生的碾压效果存在差异，为了保证碾压的有效性并减少不必要的碾压工作量，最好按照“非振动碾压3遍→弱度振动压实3遍→强度振动压实1遍→收光压实（非振动碾压）”的流程有序进行施工。各个碾压环节环环相扣，严格控制中途间隔时间，保证碾压的有效性。经过逐步的碾压后保证沉降段路基路面的压实度和平整度。

3.6 排水管道施工

因为多年的降雨侵蚀很可能会影响地基土壤和填料的构造，进而影响地基的稳定性导致路面塌陷，所以在道路桥梁建设中，既要考虑地下水和农田排灌水对地基基础的破坏，又要考虑雨水和雪水等地面水的破坏。当进行排涝工程时，应考虑到道路上的雨水、地下水以及沿线地形等因素，适当布置沟渠和排水管道。针对基坑渗漏不畅和容易积聚地面水的部位，应找出问题的根源，结合路段的具体条件采取排水沟、暗沟和截水沟等措施，将积水合理引入或拦截在路基之外，保证排水设施满足公路桥梁施工要求。

4 工序及工艺控制

在工序及工艺控制方面须注意以下5点：1）将施工前期的准备作业落到实处，例如修建拌和站、建材准备、提前处理基坑和基底。2）当进行砂砾填料拌和作业时，应严格注意其实际水分含量，控制其最佳含水量为±2%。3）将拌和完毕后的填料输送至台背处，先以装载机进行初平工序，再以平地机进行终平作业，针对器械无法施工的区域，以人工的方式进行找平，确保台被区域路表保持平整。在摊铺期间，台背区域的施工坡度须与结构物的坡度处于同一高度，方便台背区域顺利排水。在作业期间，须严格掌控铺设厚度，总厚须低于25cm，当实地主要以小型器械进行压实作业时，其铺设厚度须掌控在15cm以内。4）当进行碾压作业时，先以振动压路机缓慢压实路面，用较低的频率将路面连续压实2道，最后用压路机进行静压作业，直到去除所有车轮痕迹。在碾压期间，应严格控制填料中的水分含量，该水分含量须保持在最佳含水量±2%，压实度须高于96%。针对器械难以触及的区域，可引入小型器械继续碾压紧实，直至压实度符合预设规定即可。台背区域回填高度通常较高且有较多层数，需要进行振动碾压才能确保压实品质。5）在检测和查收完毕后，经确认品质合格后可以继续上层的相关作业。

此外，在沉降路线进行作业期间应重视下列关键点：1）台背区域的回填作业与锥坡填土作业须同时进行，按照预设宽度进行一次性填筑；2）台背回填区域的路床与路堤相关作业必须同时进行；3）针对U型桥台，须在梁板到达指定位置后再进行台背回填作业，以器具和背墙来规定作业方式，确保桥台两侧对称并平稳地进行相关作业；如果不符合安装规定，在回填期间须将回填高度掌控在台墙墙体高度的一半以下，以免台体移动；4）柱式台背应在柱体侧面进行回填作业来确保对称性和平稳性，当将台帽处土壤回填至底部表层时，再进行盖梁和台帽的浇筑作业。5）台背与路堤区域间相互连接的端头为作业期间须掌控的关键内容，当实地施工时，须增强对该区域的碾压和检测力度，以免生成开缝，导致降水下渗和路基处生成病害。

5 结语

综上所述，路桥沉降段易引发桥头跳车现象，不利于车辆的安全通行和公路桥梁的正常运营，在工程施工中须提高路桥沉降段路基路面的稳定性。作为施工单位，须意识到路桥沉降段路基路面高质量施工的意义，从结构优化、填料质量控制和规范压实等方面着手，建设稳定可靠的路桥沉降段，最大限度减少差异沉降，维持沉降段的平整性与稳定性。希望该文对路桥沉降段路基路面施工工艺的分析能为相关行业研究、工作人员提供一些参考价值。