高速公路改扩建工程梁桥加宽桩基础沉降的控制措施

杨阳

（广东冠粤路桥有限公司，广东 广州 510000）

近年来，我国交通量呈快速上升趋势，当前高速公路建设已与目前交通出行量不相匹配，交通安全及道路出行情况成为人们日益关注的问题，因此，需要对大部分高速公路进行改建与扩建[1]。在高速公路梁桥改扩建的工程中，加宽桩的基础沉降控制措施是梁桥施工过程中的关键环节，由于梁桥本身的沉降量较小，其台板材料的刚度不强，以及路基压实的困难，使高速公路在改扩建后，容易发生新旧桥面间的质量问题，如梁体出现倾斜，关键位置产生裂隙等现象。同时，沉降问题还会影响路面的使用年限，破坏路面结构，在一定程度上增加了养护路面的成本，容易产生诸多梁体危害，从而制约高速公路的建设与发展，并严重威胁着人们的出行安全，因此需要控制加宽桩的沉降，提出一系列基础沉降控制措施，对提高车辆出行舒适度及加宽桩的车辆安全行驶具有重要的意义[2]。目前我国的道路改扩建技术还在不断发展与完善阶段，本文以高速公路改扩建项目为研究对象，为高速公路改扩建的梁桥加宽桩施工建设提供现实依据。

一.工艺要点

（一）桥头搭板与台背填料选择

桥台与台背等不同的路基填料与梁桥加宽桩沉降的发生密切相关，不同的填料之间的刚度会导致梁桥沉降差异，因此需要选择合理的台背填料。台背回填的材料一般选择透水性较好的粗粒土，粗粒土的优点在于容易压实，能够及时排出土中水分，加速固结台背填料过程。考虑到本文所谈工程的地势地形，本文以液态粉煤灰作为主要台背填料，粉煤灰密度较低，且液态粉煤灰具有良好的流动性，能够在基坑填筑过程中达到紧密效果，适用于高速公路的改扩建工程。在粉煤灰中掺入水泥和外加剂，使粉煤灰液化，利用中小型强制式搅拌机对液态粉煤灰进行均匀充分地搅拌，通过混凝土浇筑的填筑方式填充桥台台背的各个缝隙，使路基与结构物连通，避免路面开裂等梁桥加宽桩的质量情况。

（二）梁桥削坡与开挖台阶

在高速公路的改扩建工程中，通常采用台阶式搭建，新旧路基搭接位置是加宽桩容易产生裂缝的位置，为保证新旧路基搭接位置的施工质量，需要进行台阶开挖与削坡[3]。通过过渡流畅的方式紧密衔接新旧路基，充分将新旧路基的接触面积扩大，对梁桥新旧路基的边坡和基地进行清理，将路堤边坡一部分压实程度不高的填土清除，在台阶面设置锚固区域，铺设土工格栅，由于本文工程需要使用机械施工，因此通过自下而上的方式开挖，并控制台阶高度不高于100cm，台阶宽度控制在50cm～200cm范围内，台阶底面向路中心横坡竖向内倾20cm，台阶挖至原地面平齐，开挖至路床地面时，在路床上下分别设置一个台阶。根据本文梁桥加宽桩过渡段的特点，桥台台背一般填方较高，需要在自下而上的开挖基础上，通过逐步开挖进行施工，在新旧路基的搭接位置铣刨两个台阶，通过铣刨机进行凿毛拉毛作业，保证桥面的平整度，为了保证台阶位置的棱角，划出切缝区域线，利用切割机切割，完成新旧路基的搭接施工。

（三）控制加宽桩基与路面压实度

在削坡及台阶开挖施工结束后，应将路基压实，并严格控制路面压实度，严格遵循路基施工技术规范，控制填料的压缩变形[4]。台背路基厚度应不大于20cm，保证其台根等死角部位得到充分碾压，为保证压实强度，利用光轮压路机夯实，对路基冲击碾压25次，在死角碾压作业时，选择重型压路机碾压，并在翼墙根位置不断重复地进行不同方向地碾压，增加碾压遍数。新旧路基的结合部位容易发生质量问题，因此需要通过薄层填充压实的办法夯实，对台后的新建范围进行预压，并根据加宽桩过渡段宽度设定预压范围。保证加宽桩基底至路基顶面压实度在95%以上，旧路加宽部分在95%以上，保证路堤的承载力，以提高路堤承载能力。在检测压实度高于90%时，再利用液压夯实新旧结合部位，经过3次以上的夯实，路基经过碾压控制前后的沉降差应在0.5以内，夯实的顺序从台阶最远的地方开始。对软土地基进行预制管桩处理，并在桩顶安装螺帽，加铺一层碎石垫层和土工格栅，保证路基的稳固结构。

二、实例分析

某高速公路衔接工程拓宽桥梁及车道总长为5.238km，计划建成两座桥梁，中桥利用既有桥梁，通过梁桥拼宽方式进行加宽，新桥加宽与通道交叉施工，加宽桥梁所采用的基础均为桩基础。为验证方法的有效性，以新旧桥路的沉降为研究对象，对桩基加宽后的桩基承载力和沉降变形情况进行分析，该桥梁的基础形式在既有桥梁的基础上建立的，将施工控制后的新桩基承载力情况与未施工和旧桩的承载力情况进行对比，具体结果如表1所示。

表1 桩基承载力情况分析表

由表1所示，通过以上方法控制后，桩基础承载力逐渐增强，从增长幅度可以看出，桩基础承载力比未施工时增长了7417kN，比旧桩增长了4277kN，桩侧阻力逐步提高，桩端阻力与桩侧摩阻力趋势呈负相关。加宽桩增大尺寸前后的沉降对比如表2所示。

表2 桩基增大前后沉降对比

由表2可知，桩的沉降变形量在增大尺寸后比原始桩长的沉降变形量更低，沉降范围减少了0.65cm，变形降低率为25.3%。本文将控制荷载选为原始桩长的容许承载力，当荷载为18000kN时，经过控制的桩基沉降具有明显降低，证明控制新旧桥梁沉降差可以该方法实现，且具有可靠性。

三、结语

本文通过桥头搭板，选择合理台背填料，进行梁桥削坡与开挖台阶，控制加宽桩基与路面压实度，实现对高速公路改扩建梁桥加宽桩的基础沉降控制，取得了一定的成果。经实例分析，与控制前比较，桩基承载力增加了7417kN，沉降变形量减少了0.65cm，变形降低率为25.3%，证明方法有效。