苏章超
广州市番禺建筑设计院有限公司 511400
摘要：本文主要分析路桥过渡段软基路基路面产生不均匀沉降的原因，并且从设计和施工两方面提出有效的控制措施对提高公路使用品质有着重要的现实意义。提出桥头引道过渡段软基路堤结构的设计与施工技术，以减少路桥间的不平顺，从而防止或避免桥头跳车现象。
关键词：公路工程；软基；不均匀沉降；结构设计；施工组织
随着公路建设的不断发展，高等级公路的安全性、舒适性和可靠性在交通营运中显得越来越重要。从公路工程调查分析可知，在软土地基路段，尤其是在桥梁引道处，由于桥台与路基的刚度差异性以及路基沉降等原因，极易产生沉降差，导致路面不平顺，出现桥头跳车现象，引起车辆行驶的舒适与安全问题。因此，在路桥之间设置一定长度的过渡段，使路桥之间的刚度逐渐变化，减少路桥间差异沉降，防止或避免桥头跳车现象，是本文的主要研究目的。
1路桥过渡段软基路基不均匀沉降的原因
1.1刚度差异
道路是柔性（刚性）路面与柔性路基的组合，而桥梁是刚性结构物，由于桥梁结构刚度比道路的刚度大得多，经过车辆荷载长时间的作用，桥跨结构变形很小且基础以下部分不会产生明显变形，而作为路基填料的土基部分在自身重力和外部荷载的作用下，会产生弹性变形和永久变形。
1.2桥头引道软土地基处治不佳
软基路段由于地基沉降引起的桥头跳车现象主要是施工图设计时，地质钻探布孔过少，钻探深度不够，未能及时发现软基存在，或者未能准确探明软基范围和深度以及软土的物理力学性质等，导致桥头路堤软土地基处治遗漏，或采取的处治方法不恰当。此外，采用的软基处治理论计算方法和选用的计算参数与软基实际情况存在一定差距，导致软基处治设计未能达到预期效果，不能满足交通部《公路软土地基路堤设计与施工技术规范》的技术要求，以及雨水侵蚀造成路堤填土流失和强度降低，也是造成路桥过渡段路堤沉降的主要原因。
1.3桥头引道过渡段结构设计欠周到
桥头引道路基工程中，常用的过渡段工程处治措施有粗粒填筑法、钢筋混凝土过渡板（即搭板）和加筋土法等。这些处理措施的主要目的是通过提高路基的整体强度，从而降低路桥间的刚度变化以及沉降差异，以减少路桥间的不平顺，从而防治或避免桥头跳车现象。然而在施工中设置搭板以后的桥头跳车现象仍然严重，桥头搭板断板现象较为普遍。主要存在以下几种原因：（1）根据桥梁的长度，桥头设置板长度为：大、中桥，搭板长度为8～5m。然而，桥头引道路堤常处于高填方路段，桥涵结构与桥头路堤相对沉降量大，经常由于搭板长度不够而起不到顺接作用，造成行驶车辆出现桥头跳车现象。（2）搭板设计根据支承在弹性地基上的板计算，易因台背路堤沉降或雨水冲刷造成台背路堤脱空而致使搭板设计强度不足，产生断板，引起桥头线形突变，诱发车辆跳车现象。（3）桥头搭板处理目前尚没有定型的设计计算方法，公路桥涵设计规范也没有明确规定。（4）工程实践中，桥头搭板一般不作专项设计。但是，从工程实践可知，合理地处治软土地基，实施台后填土压实是消除路堤筑土体沉降的条件，而可靠的搭板设计是解决桥头跳车的重要保证。
1.4桥头引道路堤边坡防护措施欠妥
沿海台风和暴雨频繁地区，雨水对道路的冲刷和侵蚀比其它地区严重，方格网草防护等路堤边坡防护措施未能起到保护路基免受雨水侵害的作用。因此，桥头引道路堤边坡防护措施以及台背防水和排水设施的不适当，促使台背填土流失，路基强度降低。在行驶车辆长期反复作用下，桥头引道过渡段填土产生塑性变形，诱发桥头路堤不均匀沉降，出现桥头跳车现象。
2路桥过渡段的结构设计
2.1路桥过渡段的变形控制
从路桥过渡段的路基路面工程实践分析可知，路桥过渡段的变形控制必须解决两个问题：即严格控制过渡段内路基的工后沉降量；将路桥交界处的错落式沉降变成连续的斜坡式沉降。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆因此，其变形控制主要是控制路基工后沉降和路桥间差异沉降。
（1）根据交通部《公路软土地基路堤设计与施工技术规范》JTJ017 - 96规定，路桥连接处最大容许工后沉降为10cm。只有要求根据沉降曲线换算的工后沉降量小于容许工后沉降值，并且要求连续2～3个月观测的沉降量每月不超过6mm，才能进行路面施工。
（2）从高等级公路的路况调查结果可知，当路面局部纵坡达到0.5%时，车辆行驶会产生晃动或摇动现象。因此，通过分析不均匀沉降值对路面结构附加应力的影响，建议路桥过渡段的沉降差值控制标准以5cm为宜，路桥之间形成的沉降坡差以不大于0.4%为标准。
2.2合理设置缓和过渡段
由于不同的结构型式，从桥台刚度大的混凝土结构逐步过渡到柔性的填土路基结构和沥青混凝土路面结构，其强度不一致。因此，软土地基处治时，各段不同强度之间需设置强度过渡段。同样，地面上的路堤亦需要设置强度过渡段。世界银行贷款项目要求在刚性桥台和柔性路堤之间设置50m的强度渐变段，使用不同的级配填料，确保路堤强度过渡。如果设置50m渐变段有困难，建议渐变段长度不得小于30m。如果桥头引道不存在软土地基，若路桥过渡段差异沉降控制标准为5cm，沉降坡差按0.4%控制，则强度渐变段长度应大于13m。
2.3路桥过渡段的结构型式
（1）桥台台背路堤加铺土工格栅在路桥过渡段路基施工设计中，必须采用土工格栅技术。当土工格栅与土一起承受车辆荷载和土体自身荷载的同时，土工格栅能使土体的抗剪强度得到充分发挥，约束土体的侧向变形，控制路基填土的侧向位移，增强路基的整体稳定性，从而增大了路基的变形模量。由于土工格栅与路基填土的摩擦作用，使上部荷载可以在路基中重新分配，降低了桥台台背局部范围土中的垂直应力，使路基土体承载力得到提高，从而减少沉降。由于水平摊铺的土工格栅具有弹性，在车辆荷载的反复作用下，会减少或不会产生变形的累积。由于在路桥过渡段铺设土工格栅具有明显的工程效果，因此在路桥过渡段高填方路堤可采用桥台台背回填加铺土工格栅的结构型式。
（2）合理确定搭板长度和搭板强度
到目前为止，搭板的设计未有统一模式，一般按照下述原则确定其长度：（1）路面设计使用年限内，由于道路下沉引起路面纵坡变化，要求搭板随路堤沉降后倾角在1 /200至1 /300范围内变化；（2）搭板的长度能跨越桥台台背难以压实的土体，或跨越按计划在台背预留的土方缺口长度；（3）根据搭板的受力状态，用弹性地基或简支梁计算搭板长度。根据JTJ017 - 96规范要求，按上述方法计算的搭板长度为30～20m。可参考此计算方法，结合工程具体情况，合理确定搭板长度。搭板强度的设计，应根据搭板与台背填土可能脱空的最不利状态处理，同时考虑搭板节段的划分以及枕梁位置对搭板强度的设计影响。
3路桥过渡段软基路基路面的施工
3.1桥台软基的处治施工
为了保证软基排水固结的施工质量，消除软基路堤不均匀沉降的现象，必须尽可能地提前软土地基路段的施工时间，尤其是桥台地段的施工时间，争取更长的预压时间，以减少软基路堤工后沉降。根据软土的地质条件、土层性质和路堤填筑高度，一般路堤采用袋装砂井或塑料排水板处理，其间距在邻近桥头路段附近应加密。在桥台处设置搅拌桩过渡段，并在搅拌桩过渡段末端与袋装砂井或塑料排水板加密区交接处设置土工织物砂垫层，以协调变形。
3.2路桥过渡段的施工组织
在桥台结构完成后，尽快安排过渡段路堤与一般填土路堤的施工，并使用具有同等压实度能量的压实机械将过渡段路堤与一般路堤的碾压面按大致相同的高度进行填筑碾压。在路堤与桥台连接部位，路堤与锥坡预压填土应同步填筑与碾压，使用大型机械碾压困难时可改用小型振动压实机械进行充分压实。此外，对一些路基工后沉降可能大的工点，如深层软土地基和桥头高路堤，除了采用一切必要的地基处治措施外，必须优先安排施工，进行静置预压，直至符合规范要求为止。
3.3路桥过渡段路堤填料的选择
填料的选择原则应选用干容重较大的砂类土或渗水性较好的材料。这样的材料具有良好的级配水稳定性和压实特性。当采用非渗水性土时，应在土中增加外掺剂，如石灰、水泥等。严禁使用淤泥、沼泽土以及含草皮、树根、生活垃圾、杂物和含水量过大的土作为填料。
3.4台背路堤填筑前的排水施工
广东地处亚热带地区，气候湿热多雨，年降雨量大，路基坍塌和翻浆，沥青路面松散、剥落和龟裂，水泥混凝土路面卿泥、错台和断裂等病害，都不同程度与地表水和地下水的侵蚀有关。因此，应充分注意填土的排水，防止水对填土的浸泡和冲刷，其方法是设置横向泄水管和盲沟。若施工位于较高的地下水位，台背路堤不便直接填筑，可采用碎石砂设计成盲沟，使施工填土不至于浸泡而满足填筑压实度的要求，取得良好的施工效果。
3.5软基路堤沉降监测
通过沉降监测，确定路面施工的时间。软基路堤填筑高度达到设计标高时，在以路面重量预压过程中，必须加强软基路堤沉降监测，并且采用双标准控制确定路面施工时间：要求根据沉降曲线换算的工后沉降量小于设计容许值；要求连续2～3月观测的沉降量每月不超过6mm。上述两个条件缺一不可，这样才能保证路面的使用性能，减少或避免桥头跳车现象，有利于车辆行驶。
4结语
随着我国公路建设事业的日益发展，人们对公路使用品质的要求越来越高，公路的安全性、舒适性将凸显其重要性。因此，要做到路桥过渡段地基处治合理，结构设计充分，加强过渡段施工各个环节的控制，保证每道工序的施工质量，就能防止或减少路桥过渡段的不均匀沉降，从而减轻甚至避免公路桥头跳车现象，对提高公路的安全性与舒适性有着重要的现实意义。
论文作者:苏章超
论文发表刊物:《基层建设》2015年20期供稿
论文发表时间:2016/3/23
标签：路堤论文; 桥头论文; 路基论文; 桥台论文; 路面论文; 强度论文; 土工论文; 《基层建设》2015年20期供稿论文;