淺析路橋過渡段施工技術(shù)及防范措施

徐煜軒

（中鐵一局集團(tuán)廈門建設(shè)工程有限公司，廈門 361009）

一、路橋過渡段不均勻沉降的危害

路橋過渡段的不均勻沉降導(dǎo)致路面的不平順主要有幾何不平順和剛度不平順，前者是路橋過渡段的線路幾何狀態(tài)發(fā)生不良，路橋間的沉降差使路面產(chǎn)生折角；后者是路橋間剛度不同，結(jié)構(gòu)抵抗變形的能力不同，過渡段在車輛動荷載作用下發(fā)生變形。如果路橋過渡段的沉降差達(dá)到一定程度，必然會導(dǎo)致路面折角(坡差)超過允許值，破壞線路的平順，危害行車安全和乘客的舒適性，并且沉降差會使車輛高速通過時產(chǎn)生對路面結(jié)構(gòu)較大的附加應(yīng)力作用，當(dāng)車輛從橋臺上下來，由于沉降差異導(dǎo)致的最大沖擊力位于路基一側(cè)，行車速度越快，沖擊力的最大值距橋臺就越遠(yuǎn)。這種沖擊力又使過渡段內(nèi)產(chǎn)生翻漿、路基下沉變形等病害；當(dāng)車輛向橋臺方向運(yùn)行時，由于車輛通過橋頭時產(chǎn)生的跳動與沖擊，從而對橋梁和道路造成附加的沖擊荷載，加速橋臺、橋頭搭板、支座和伸縮縫的破壞，同時也加劇車輛的機(jī)件和輪軌的磨損，增加維修費(fèi)用。此外沉降差還可能導(dǎo)致路基排水不良，積水下滲到路基內(nèi)部從而降低土體強(qiáng)度，使沉降量加大，嚴(yán)重時會產(chǎn)生沉陷和坑槽。

二、路橋過渡段產(chǎn)生不均勻沉降問題的原因

2．1 物理因素

1)動力作用。路基地基在路基路面自重和車輛荷載的作用下會產(chǎn)生地基沉陷，是引起過渡段不均勻沉降的重要原因。2)剛度差異。道路是柔性(剛性)路面與柔性路基的組合，由于橋梁結(jié)構(gòu)剛度比道路的剛度大得多，經(jīng)過車輛荷載長時間的作用，橋跨結(jié)構(gòu)變形很小且基礎(chǔ)以下部分不會產(chǎn)生明顯變形，而作為路基填料的土基部分在自身重力和外部荷載的作用下，會產(chǎn)生彈性變形和永久變形。

2．2 設(shè)計因素

1)橋頭搭板設(shè)計欠妥。采用搭板結(jié)構(gòu)的路橋過渡段，橋頭跳車現(xiàn)象依然明顯。其原因有三方面:a．根據(jù)橋臺的類型、接縫的種類、壓實方式等設(shè)計的搭板不合理，在施工中橋頭路堤處于高填方，路橋間相對沉降量大，而搭板長度不足以起到順坡作用，車輛行駛時往往出現(xiàn)橋頭跳車現(xiàn)象。b．搭板強(qiáng)度不夠，產(chǎn)生斷板引起橋頭線形突變，出現(xiàn)橋頭跳車。c．當(dāng)搭板壓實后再鋪筑橋和橋臺時將導(dǎo)致路橋過渡段的壓實非常困難。2)排水設(shè)計。路橋過渡段排水系統(tǒng)設(shè)計不好也將導(dǎo)致沉降，當(dāng)填土和路基材料的含水量太高或級配不適時土的承載能力將降低，也將導(dǎo)致土基沉降和搭板下沉。此外，橋頭路堤邊坡防護(hù)措施及臺背防水和排水設(shè)施的不適當(dāng)，促使臺背填土流失，路基強(qiáng)度降低，在行駛車輛長期作用下，過渡段填土塑性變形，誘發(fā)橋頭路堤不均勻沉降。3)地基勘探。在施工圖的設(shè)計方面，對地基的探測和物理力學(xué)性質(zhì)研究不全面，造成橋頭路基處治遺漏或采取的處治方法不當(dāng)?；蛘卟捎玫能浲恋鼗幹卫碚撚嬎惴椒ê蛙浲恋鼗膶嶋H情況有差距，使軟土處治不能達(dá)到預(yù)期效果。

2．3 施工因素

1)路基壓實不足。在墊層和基層施工時，由于橋臺身的影響，壓實機(jī)械不能接觸與超過臺身，導(dǎo)致臺身后一定范圍內(nèi)的墊層和基層壓實度低于設(shè)計規(guī)范要求值。通車后，在車輛荷載的長期振動作用下，墊層和基層壓實度隨之增加，路面結(jié)構(gòu)層產(chǎn)生壓縮，其厚度相應(yīng)變薄引起沉陷。這種沉陷量通常較小，但在通車后不久迅速產(chǎn)生，在有軟土地基沉降的條件下起著加速橋頭跳車的作用。2)施工控制。在施工過程中，由于路橋過渡段的位置特殊，場地狹小，又常使臺后填料不易達(dá)到最佳的壓實效果，竣工后沉降較大。而橋梁作為重點(diǎn)控制工程一般優(yōu)先進(jìn)行施工，路基由于被認(rèn)為施工難度較小而放在最后，經(jīng)常在路橋結(jié)合處的路基填土沒有經(jīng)過很長的堆載壓密時間，導(dǎo)致交付后運(yùn)營的路面沉降變形較大。若在施工中對橋頭沉陷病害認(rèn)識不夠，沒有嚴(yán)格把握填料質(zhì)量關(guān)，按照分層填筑、分層碾壓、分層檢測三種方法施工，也可能產(chǎn)生路橋過渡段的差異沉降。

三、路橋過渡段處治措施

3.1 橋頭搭板優(yōu)化設(shè)計

已建高速公路的大量調(diào)查資料顯示，橋頭搭板對于過渡較小的沉降差效果雖然明顯，但是較多的情況又增加了一些新的病害:在路堤橋臺銜接處盡管沒有明顯跳車，但沉降差從橋臺處轉(zhuǎn)移到路基和搭板之間或者在枕梁處發(fā)生局部下沉而引起二次跳車現(xiàn)象；重載交通作用下的搭板由于脫空而發(fā)生折斷，不但不能消除跳車現(xiàn)象，還會導(dǎo)致路面開裂，雨水下滲使土基受到破壞；搭板和橋臺的銜接端拱起也會使路面破壞。因此，橋頭搭板的長度、坡度等參數(shù)，不僅要根據(jù)舒適度、安全來確定，更要結(jié)合經(jīng)濟(jì)條件、路橋條件、實際荷載及其未來發(fā)展趨勢和要求、搭板材質(zhì)和受力特征、搭板與路基和橋臺之間的關(guān)系等綜合考慮。

3.2 軟弱地基處理

通過多年的工程實踐與總結(jié)，現(xiàn)在高速公路的軟基處理中比較常用的有兩類:1)復(fù)合地基法；2)排水固結(jié)法。復(fù)合地基法包括水泥攪拌樁、粉噴樁和鋼渣樁等；排水固結(jié)法包括袋裝砂井、塑料排水板、超載預(yù)壓和真空堆載預(yù)壓等。攪拌樁復(fù)合地基在大大減小地基總沉降量的同時，還能使之在較短時間內(nèi)趨于穩(wěn)定，但是它的工程造價較高，并且施工質(zhì)量不能得到完全保證；排水固結(jié)法工程造價相對很低，但是預(yù)壓工期較長，工后沉降較大。

3.3 土工格網(wǎng)加筋

土工網(wǎng)的錨固作用只能阻止橋頭較短距離內(nèi)路堤填土的沉降，而對橋頭路堤其他區(qū)域只能減小部分的路基壓縮變形，不能消化由于地基沉降所產(chǎn)生的變化量，而地基沉降在大多數(shù)橋頭跳車中起著主要作用。所以，土工網(wǎng)對于減小由于橋頭壓實度偏低造成的附加變形比較有效，它適用于地基條件較好情況下的橋頭跳車處理。

3.4 采用擠密樁復(fù)合地基

采用擠密復(fù)合地基的方法來處理路基填土，是利用在填筑完畢的路基上成孔，通過擠密作用，使路基土密實度提高，然后在孔內(nèi)填入材料并振動壓實成樁。隨著路基向橋臺的靠近，可通過減小樁間距或者樁變長的方式，使路橋過渡段剛?cè)岬玫竭^渡。因為樁的擠密與置換作用，路堤填土的密實度提高，應(yīng)力減小，路堤整體剛度增大，進(jìn)而減小了路堤的壓縮變形。

3.5 設(shè)置柔性橋臺

柔性橋臺從作用機(jī)理上來看基本等同于加筋土擋墻。采用柔性橋臺結(jié)構(gòu)來降低橋臺的剛度，縮小橋臺與路堤的剛度差，使它銜接處的行車荷載壓縮變形與填土固結(jié)沉降均勻過渡，達(dá)到消除路面縱坡突變，防止產(chǎn)生橋頭跳車。

3.6 采用輕質(zhì)填料

輕質(zhì)填料采用粉煤灰和泡沫聚苯乙烯EPS材料，粉煤灰具有強(qiáng)度高、自重輕、透水性能良好和壓縮性小等優(yōu)點(diǎn)，用它填筑路堤，可以有效地減小橋頭路堤的總沉降，并且具有足夠的承載力，在滿足上部路面結(jié)構(gòu)層與行車荷載作用的強(qiáng)度要求的同時，還符合剛度要求。

3.7 臺背換填

根據(jù)“剛?cè)徇^渡”原理選用半剛性材料進(jìn)行臺背回填。臺背一定范圍內(nèi)采用模量比較大，易壓實、排水性能好的材料進(jìn)行換填，例如級配碎石與砂粒等是一種應(yīng)用比較廣泛的臺背填筑方法。從作用機(jī)理上看，它屬于剛?cè)徇^渡原理的一種。這些填料經(jīng)壓路機(jī)壓實后，壓縮模量較大，且水穩(wěn)定性好，能夠減小路基的壓縮變形。此外，由于路堤的沉降由地基沉降和路基沉降構(gòu)成，通過臺背回填可以使路基自身的變形減小，但它不能消化地基所產(chǎn)生的沉降，所以臺背回填方法應(yīng)與其他處治方法相結(jié)合，才能較好地過渡路堤和橋臺的沉降差。

3.8 臺后填筑

對整個臺背填筑從地基開始應(yīng)采取適當(dāng)?shù)募庸檀胧?，采用砂性土、砂礫、碎石土填筑，必要時用石灰或水泥進(jìn)行穩(wěn)定處理，也可采用半剛性材料填筑，以此減少路基工后沉降，同時相應(yīng)提高壓實度要求。臺背回填處的壓實宜選用小型壓實機(jī)具，分層壓實厚度宜薄，一般應(yīng)在10cm～15cm范圍內(nèi)。

結(jié)語

由于路橋過渡段的不均勻沉降與路基條件、荷載條件、環(huán)境條件有關(guān)，其質(zhì)量受設(shè)計、施工影響，而隨著橋梁的大量應(yīng)用，路橋過渡段的病害問題將越來越突顯。因此，必須重視其病害問題，在設(shè)計和施工階段積極采取有效措施防止和減緩不均勻沉降的影響。此外，還應(yīng)該加強(qiáng)路橋建設(shè)工程從業(yè)人員的崗位培訓(xùn)和專業(yè)知識的教育，以提高路橋建設(shè)工程從業(yè)人員的整體專業(yè)技術(shù)水平。在施工中，嚴(yán)格按照預(yù)定的施工組織計劃、施工方案和技術(shù)措施，進(jìn)行精心的管理和操作，全面保證路橋過渡段施工的進(jìn)度和質(zhì)量。

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