某桥梁桥头软基路基路面的结构设计与施工

陈怀平

厦门市祥信龙建筑工程有限公司（361000）

某桥梁桥头软基路基路面的结构设计与施工

陈怀平

厦门市祥信龙建筑工程有限公司（361000）

结合工程建设实例中软基路段沉降问题进行分析探讨,提出了解决路桥过渡段的沉降问题，从桥头地基处治设计、桥台台背排水处理和路面桥头搭板处理等方面探讨了一些结构设计和施工方法，以有效防治桥头跳车，希望与同行商榷。

路桥过渡段；结构；设计；施工

对于高等级道路，桥头引道不均匀沉降量大于2 cm就能感觉到跳车，5 cm以上就会感觉到严重跳车，此时桥头跳车不仅影响行车的安全、速度、舒适及人们对高等级道路的总体评价，影响道路使用性能和运输效益的发挥，同时也影响车辆的使用寿命，严重的可能导致交通事故的发生。因此，桥头跳车已成为高等级道路营运中急需解决的问题。

1 工程概况

本工程桥梁全长754.0m,两端接线长506.0m。所经过路段主要为海湾滩涂，在其道路影响范围内的路基土主要自上而下由填筑土、淤泥、淤泥混砂、黏土、中粗砂、亚黏土等构成，该路段上部路基淤泥土层厚度较大，工程性能较差，淤泥、淤泥混砂在地震作用下有产生震陷的可能,不能作为路基土使用，须进行软基处理。

2 桥头地基处治设计

本次研究调查了桥头两端路段，用激光平整度测试仪进行现场测试,调查平整度σ值。在桥头，由于软土地基沉降引起的桥头跳车现象依然存在，分析原因主要有两方面，一方面是施工图的设计方面,对地基的探测和物理力学性质研究不全面，造成桥头路基处治遗漏或采取的处治方法不当。另一方面是采用的软土地基处治理论、计算方法和软土地基的实际情况有差距，使软土处治不能达到预期效果，不能满足《道路软土地基路堤设计和施工技术规范》的技术要求。因此，深入现场和历史资料调查取证，总结经验，做到技术措施有效可靠。

2.1 桥端软土路基处治设计方案

因该工程工期要求及地基土层情况桥端软基设计中考虑了以下两种路基处理方案：

1）对于南端引道桥台软土层厚大于3.0m且软土底下一层为亚黏土，该桥头路段采用粉喷桩加固路基的处理方式。粉喷桩桩径为0.50m,净距1.50m，按正三角型布置，水泥掺入量为土重的15%，桩长为打穿软土层至其下持力层0.50m为止。2）对于北端桥台附近的软土层厚大于5.0m且最底层软土底层为渗透系数高的中粗砂，北桥端引道路段采用砂石挤密桩预压固结排水路基的方式。挤密桩采用直径为377mm的振动沉管成孔，净距1.25m，按正三角型布置，砂石比例为3：7，桩长为打穿软土层至其下持力层0.50m为止。

2.2 软基路段优化措施

国内高速公路软土地基处治大多数采用排水固结法，但仍然存在软基路堤不均匀沉陷、桥头跳车现象,除软基路堤设计与施工细节欠妥之外，一个主要原因是未能保证充分的软基排水固结时间,往往在沉降尚未稳定的情况下就进行路面施工。因此，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陷的现象,必须采取下述措施：1）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量。2）根据软土的地质条件、土层性质和路堤填筑高度，一般路段采用袋装砂井或塑料排水板处理，采用不同的施打长度和施打密度，其间距在邻近桥头路段附近适当加密；在桥台处设置搅拌桩过渡层，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。

2.3 确保公路工程的地基和路基条件

从路桥过渡段的路基路面工程实施可知，路桥过渡段的变形控制必须解决两个问题：1）严格控制过渡段内路基的工后沉降量；2）将路桥交界处的错落式沉降变成连续的斜坡式沉降，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。在桥头引道路堤填筑过程中，采用土工合成材料加筋路堤并不能提高地基承载力，也不能有效地阻止地基的沉降。只有当地基具有足够的承载力，在路堤填土自重荷载与车辆荷载的联合作用下不致破坏而产生较大的沉降时，土工合成材料的加筋才会产生明显的效果。根据交通部《公路软土地基路堤设计与施工技术规范》（JTJ 017-96）规定,路桥连接处最大容许工后沉降为10 cm。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。

2.4 加强路堤填料的选择实施

不同土壤在相同压实机具下达到同等压实度时的压实变数和松铺厚度的关系，从试验结果比较各种土壤的技术指标,选出最适宜的土壤作为填料。由于基层质量不好而引起的干缩比较小，但对于矿质集料粒径过小,细集料较多的则容易产生裂缝。在桥台后5～10m范围内应填筑工程性质良好的填料。填料应强度高、易压实、透水性好，如砂砾土、碎石土、中粗砂以及强度较高的工业废渣等。如采用非渗水性土，应在土中加入石灰、水泥等稳定材料进行处理。近年来，有采用泡沫混凝土及泡沫苯乙烯等工程塑料作为桥头填料，可以大幅度减少地基沉降，将是有潜力的桥台填筑材料。从经济角度考虑应就地取材，选择当地干容重较大的砂砾土或其他透水件较好的材料。

3 桥台台背排水处治设计

本次场地竖向设计在参考规划标高的基础上，根据现有地形条件、已设计相交道路控制点标高及排水规划，结合《城市道路设计规范》和城市道路排水最小纵坡要求来确定道路各主要控制点标高。

从以往经验来看，桥台台背路基下沉很多是由于排水不畅造成，因此在这里着重台背排水设计方面的处理。道路桥头路堤的施工可知，台背路堤填土常采用砂类、渗水性土作为填料，不考虑防水和排水设施，通常对桥台处于长期浸水路段，采用浆砌片石护坡，而其他桥台路段，只在锥坡范围设置浆砌片石护坡,台背设置防格网草护坡或草皮护坡，但是从道路改建、水毁和收尾工程侦查过程发现,许多桥头路堤沉降较严重的地方，常伴随锥坡和护坡水毁，分析其原因，雨水对路堤的冲刷和侵蚀，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，所以桥头路堤边坡防护措施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，在行驶车辆长期作用下，过渡段填土塑性变形，诱发桥头路堤不均匀沉降，出现桥头跳车现象。在桥路过渡段如果路面排水处理不当，会造成水沿台背下渗，影响路基路面稳定性，因此，应根据台背填料类型、降雨资料及渗水量等选择适宜的排水力式，以疏干台后下渗的水分。

该项目采用一种较成功的做法是基底作必要的处理后，填筑横坡为3%～4%的夯实黏土土拱，在土拱上挖一条成双向坡的地沟，地沟尺寸一般宽为40～60 cm，深为30～50 cm。然后在台背后全宽范围内满铺一层隔水材料(可用油毡或下垫尼龙薄膜上盖油毡)。在地沟内四周铺设有小孔的硬塑料管，塑管直径一般不小于10 cm,其上小孔孔径为5mm,布成梅花形，间距控制在100m以内。塑料泄水管的出口应伸出路基外或桥头锥坡外。然后在硬塑料管四周填筑透水性好、粒径较大的砂石材料，再分层填筑台后透水性材料，直到路基顶面。横向盲沟的设置与上相仿，即取消泄水管，以渗透系数较大的透水性材料如大粒径碎石填筑地沟。用土工布包裹盲沟出口处，并对其作必要的处理。地下水位丰富时可在台后填方中设透水层。透水层的厚度以1～2m为宜，并要高于原地面不少于0.5m，使地基沉陷后，原地面和地下水位不高于透水层。透水层以上的承载层一般用普遍土或石灰土填筑，高度至路槽底约10 cm左右时用整体性和水稳性好的材料加以封闭，并在靠桥台边做50 cm×50 cm断面的泄水盲沟(周边做厚10 cm的反滤层)，以便将桥面渗水引入桥涵进出口排泄。桥台背面应设置防水涂层以避免渗水对结构物的侵蚀。

4 桥头搭板设计

该路段桥头过渡段多采用搭板结构，而设置搭板后的桥头跳车现象依然存在，分析其原因有两方面：①根据桥梁的长度，桥头设置搭板长度分为大中桥搭板长度81m,小桥及涵洞搭板长度5m,而在施工中桥头路堤处于高填方，路桥间相对沉降量大，而搭板长度不足以起到顺接作用，车辆行驶时往往出现桥头跳车现象；②搭板强度不够，产生断板引起桥头线形突变，出现桥头跳车。

根据桥头路堤与桥台相对沉降量预计值，车辆行驶要求的顺适程度,合理地确定搭板长度。国内资料表明，搭板长度一般为6～8m，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1/200～1/300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。按上述计算的搭板长度为20～30m。因此，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。采用长搭板可缓和桥头错台，但不能消除沉降和桩体的负摩擦力。为了尽量减少错台，上述一些方法可以并用,也可通过修整铺装来调整错台。

5 结论与感想

结合该项目的工程情况，对路桥过渡段产生不均匀沉降问题进行探讨，通过系统的科学管理和严格遵守《道路软土地基路堤设计和施工技术规范》，目前顺利地完成了桥头软土地基施工，经测量,桥头的沉降量均在规范允许的范围内，达到了预期目的。笔者认为设计人员应对每一个工程都要进行具体细致的分析，分析路桥过渡段产生不均匀沉降的原因，减少路桥间的不平顺，防止或避免桥头跳车现象，增加车辆运行的舒畅性，提高社会经济效益。

[1]CJJ 37-90，城市道路设计规范[S].

[2]CJJ 77-98，城市桥梁设计荷载标准[S].

[3]廖翔鹏．浅析高等级公路桥头跳车原因及施工措施[J]．科技咨询,2006（27）.