道路桥梁沉降段路基路面施工控制技术

2021-12-05张琴

商品与质量 2021年39期

关键词：搭板跳车桥台

张琴

山西路桥第二工程有限公司山西临汾 041000

道路桥梁建设质量的提高是促进交通运输事业优质化发展的关键前提之一，针对道路桥梁路基路面易沉降的情况，必须探明具体的原因，再富有针对性地采取施工控制技术，建造平整、稳定的道路结构，为车辆的安全通行提供保障。

1 道路桥梁路基路面不均匀沉降的关键成因

1.1 结构设计不合理

搭板处易断裂，随之影响过往车辆的正常通行，车辆行驶至桥头处有明显的跳车现象。若搭板支承结构的设计缺乏合理性，将影响搭板的稳定性，随之导致车辆在桥头处跳车。在车辆负荷作用下，路基以及搭板所在处均会受到影响，应力状态较正常情况有明显的改变，由于应变的存在，结构变形现象随之显现，进而出现不同程度的沉降差，结构的平整性欠佳，车辆通行时缺乏足够的稳定性，有跳车的可能。

1.2 施工材料质量不达标

材料是构筑公路结构实体的基础要素，材料的质量将直接影响公路的整体使用效果。但工程施工所需的材料数量较多，加之工期较长，材料进场时的质量检验工作以及进场后的管理工作均存在繁琐性与复杂性的特点，容易由于疏忽而将质量不达标的材料投入至施工中，从而出现不同程度的质量问题，例如裂缝、局部凹陷等。对此，必须严把材料质量关，建立流程化的材料控制机制，将控制措施落实到材料进场、入场管理、使用等各个与材料有关的环节中，从源头上规避材料质量问题。

1.3 搭板受力异常而沉降

道路桥梁施工中，常采用到辅助性模板，利用此装置建立结构支撑点，以维持结构的稳定性。但在路基施工期间，临近桥台的区域有明显的应力作用。例如，搭板所受的外部压力较大，超过该装置的承受极限，重力失衡；搭板两端的荷载存在差异，由于支撑路基端的受力强度过大，迫使搭板受力倾斜，在其影响下，可见局部有明显的沉降。

1.4 桥台背路堤压实效果差

沉降的出现会威胁到车辆通行的平顺性乃至安全性，跳车的概率加大、程度加重，若此类问题未得到有效的解决，地基下沉量将明显增加。通过对地基下层现象的分析，发现结构设计不合理是关键的诱因，因此需要合理优化结构设计方案，提高结构形式的可行性。但在部分道路桥梁工程中，前期设计阶段未深入现场做全面的考察，对软土层分布情况以及力学特性的认识不够全面，冒然施工后，导致软土地基处理效果偏离预期要求。由于软土的性质较差，随之作用于上方的道路桥梁结构，连同结构失稳、下沉。因此，设计阶段有必要深入现场做详细的调查与分析，基于计算机模拟的方法判断路基路面可能存在的问题，提前制定处理方案，规避问题的发生。并且，受雨水冲刷的影响，路基易出现局部缺陷，稳定性难以得到保证，因此日常维护工作也必须落实到位[1]。

2 道路桥梁路基路面沉降的主要危害

2.1 影响路基路面的耐久性

受自重和荷载的双重作用，路基路面有持续性的蠕变现象，蠕变的速度较慢且幅度较小，通常不会对道路的稳定性造成影响；道路与桥梁的连接部位存在刚度差异，但从桥梁的角度来看，其几乎不蠕变，相比之下路面有蠕变的迹象并且幅度较大，从而与桥梁形成差异沉降。并且，在沉降量逐步增加之下，车辆通行时的跳车幅度更大，一方面影响到车辆行驶的安全性，另一方面则会对原路面施加动载冲击力（源自于通行的车辆），在外力作用下加剧不均匀沉降，路基路面的耐久性受到影响[2]。

2.2 易引发交通事故

路基路面沉降段是车辆跳车的主要区域，正常情况下，车辆以较快的速度行驶，对于平整度较好的路面而言并无异常，但遇到沉降路段时，即便其沉降差异量较小，也会对高速行驶的车辆造成严重的影响，交通事故的发生概率大幅度增加。通常，桥梁与道路的沉降差超过15mm时，车辆剧烈摇晃以及上下振动；该值超过30mm时，将直接破坏车辆通行的安全状态，极易诱发交通事故。

3 道路桥梁沉降段路基路面的施工技术

3.1 合理设置搭板

3.1.1 搭设方法

施工中，控制好搭板的位置，使其与路基面顶面共处相同的高度，在此前提下，提高桥面层底部搭板的协同性，即各自的顶面标高相同，形成平顺性较好的搭板结构体系。

此外，还需密切关注搭板顶面的标高，该值的控制参照的是正常路段路基的标高，两者需一致，由此规避过渡段不平顺的问题。当然，就实践层面而言，允许搭板与路面衔接部位的标高适当增加（相比于设计值），目的在于保证后续施工中顺利预留反向坡。搭板的设置示意图，如图1所示。

3.1.2 桥台与搭板的连接措施

从如下几方面切入：

（1）于指定的位置合理设置锚栓。对于临近台端的锚栓，较为适宜的布设区域在搭板与台背间的桥台上，通过竖直锚栓与水平拉杆的联合应用，提高搭板的稳定性，规避纵向滑动。材料方面，可采用22号钢筋，布设间距75-80cm。较为特殊的是竖直方向的锚栓，该装置会损伤搭板与牛腿时，应当根据实际情况有效限制位移和水平拉杆的方向，以免因控制不当而造成不良影响[3]。

（2）合理设置支座。所选用的支座需具有稳定性以及施工便捷性，并重点关注临近搭板台端下面的区域，于该处铺设合适厚度的油毡垫层。

（3）注重倒角的设置。牛腿边缘和台座上边缘两处宜设置倒角，以防搭板移动（若存在此现象，将迫使道路受损）。

（4）灵活应用填缝材料。搭板与桥台的衔接部位较为薄弱，是渗漏的高发区域，施工中对该处的缝隙做填塞处理，隔绝渗漏通道，首先可填入麻絮或玻璃纤维，随后灌注沥青，构筑完整的防护体系。

3.1.3 搭板具体施工

依据规范以及现场作业条件设置混凝土搭板。为满足压实度的要求，施工中常采用到压路机，但其作用力较强，薄弱区域容易在压路机的压力作用下而破碎，因此在搭板顶面与基层顶面中间区域预留10cm，后续进入沥青混凝土摊铺施工环节前，将部分碎石基层凿除，通过多重措施的落实，确保台背具有足够的回填强度。

3.2 现场软弱地基的处理

桥背软弱地基的处理是有效解决桥头跳车问题的关键，随着工程技术的发展，软基处理的可选技术形式较多，包含换填、超载预压、排水固结、高压喷射注浆等，各自的适用场景以及应用效果有所差异，需根据工程实际情况做合理的选择，有效改善既有软基的受力性能，尽可能减小路堤与桥台的沉降差，将两者共同组成平整、稳定的整体。

软土层厚度较大时，在填充材料的作用下，软基状态发生改变，具有侧向挤压的变化趋势，基桩所受压力增加，桥台转动，或是部分桥台偏位，而此类特殊情况的出现将进一步破坏支座和伸缩缝，未得到有效的控制时还将损坏桥台和桥面。为有效规避非正常位移，在回填时应注重对填料的选择，以质地轻的填料为宜，同时提高地基的刚性，借助基桩有效抵御地基侧向流动。

沟壑地段的土壤孔隙较大，含水量偏高，换填是可行的处理方法。以软土层厚度为准，确定合适的换土深度，对于一般性的黏土，其处理难度相对较小，开挖后直接翻晒即可；填土高度在4m以内时，较合适的开挖深度为0.6m；若填土高度较大，深度有必要增加至1m以上，以保证处理效果。遇降雨天气时，开挖晾晒黏土的方法应用效果有限，黏土难以被晒干，此时转为回填石灰土的方法，通过该类材料的应用，形成渐变带，避免突发沉降。此外，在桥头施工时可富有选择性地应用桩板法、连接箱式桥台等方法，达到减小路基沉降量的效果。

3.3 后台的填筑

地基沉降、路基压缩变形的出现均会破坏路堤的稳定性，使该结构发生沉降。通常，路面虽然存在压缩变形现象但幅度较小，无明显的不良影响，而路堤沉降量偏大，其细分为主固结沉降、次固结沉降等多种形式，是导致桥头桥车的关键原因。施工中，可采用搭设桥头搭板的方式规避沉降，但仅采用此方法所取得的效果有限，搭板填料的压实度不足时，路堤仍将发生不均匀沉降，严重时搭板甚至存在脱空的情况。对此，施工中应选择砂石或是其它强度高、透水性好的材料，并用夯实机在距离路基顶大于1m的位置做多次压实处理，提高密实性。必要时修筑盲沟，利用此设施高效排水，通过减小水损害的方式缓解沉降，条件允许时选择轻型材料，原因在于其在经过压实处理后所具备的压缩模量将明显增加，削弱反复荷载的作用，有效减小累计变形量。

3.4 路面施工

除了路基、搭板的处理外，路面的科学化施工也至关重要。为给正式施工提供可靠的引导，有必要选取具有代表性的路段组织试验，确定一套适用于实际工程环境的施工方案。立足于土壤以及路基的性质，适配合适规格的压实设备，再进一步确定压实方法，例如压实遍数、压实速度、压实温度。

以沥青路面的施工为例，摊铺后根据沥青混合料的温度适时安排初压，避免温度过高或过低。若沥青混合料的温度偏高，在高温状态下混合料的流动性增强，施工的可控性较差，压实后部分区域缺乏足够的均匀性；若温度偏低，难以给复压和终压提供良好的条件，即后续两个阶段压实时混合料的温度不满足要求，压实效果较差。通常，初压温度以120℃-135℃为宜，压路机按照4km/h的速度匀速行驶，予以2遍碾压；复压时，温度100℃-120℃，压路机运行速度适当增加，约5km/h，在该运行状态下做2遍碾压处理；而后安排终压，直至有效消除沥青路面的轮迹为止。压实全流程中，采用灌砂法或核子密度仪法检测压实度，利用数据指导工作，保证最终的压实效果。

3.5 排水设施的修筑

雨水积聚处是路基路面沉降的高发区域，原因在于该部分长期受雨水的浸泡，在长时间的水侵蚀作用下，路基土壤、填充物的稳定状态均被削弱，路基由于缺乏足够的稳定性而发生沉降。因此，在公路桥梁工程中，需要充分考虑到雨水以及现场地下水、农田排灌水等的分布特点以及各自对路基的影响，做好防排水设计工作，建设可靠的设施用于防排水。例如，综合考虑沿线地形、降雨量等因素，选择沟槽、排水管道或是其它具有可行性的方法。针对地基坡面渗水不畅的路段，有必要深入现场分析原因，利用排水沟、暗沟等设施疏导积水，将其引排至路基范围外，以免对路基造成不良影响。

3.6 合理选择施工材料

以工程要求为准，选择优质的材料，进场时加强质量检验，任何不达标的材料均不予以入场。填充施工环节，选用的材料应具有渗水性能突出的基本特性，以砂石为主要材料构成稳定可靠的基础，而对于淤泥或是其它含水量高的材料，均不具备使用的价值，不可应用于基础施工中。在选择合适的填料后，还需关注填料的用量以及具体的施工方法，依托于特定的施工技术，将材料施工到位，充分发挥出材料的性能优势。

3.7 注重养护与维修

路桥建设成型后，采取养护措施，在全方位防护之下，切实保证结构的稳定性。路基的处理会导致现场的既有土壤结构受到影响，土壤受力状态改变，路基需承受部分荷载，因此需注重对路基的养护，确保路基在承载作用下无失稳、受损等异常状况。以路基的坡面为例，其稳定性相对不足，在外力作用下，常有路基表层受损、局部脱落等病害，潜在诸多质量隐患和安全隐患，此时可采取草型护坡或墙型护坡的方法，起到全面防护的作用，在保证路基的稳定性后，为公路桥梁的正常使用提供一定程度的保障。