高速公路桥梁软基路堤设计及其施工应用

寇 林

（深州市华通公路工程有限公司，河北 深州053800）

1 路桥过渡段软土路基不均匀沉降的原因

1.1 桥台台背路堤压实度未符合要求

在我国公路工程中，无论是桥梁施工、通道施工还是明涵施工，几乎全部要进行台背填土的相关处治。一般而言，台背填土是否具有可靠的压实度，主要取决于施工用料、施工顺序、施工机械、施工经验、施工作业面等[1]。受上述因素的影响，台背压实度无法达到设计和使用要求的情况经常出现。除此之外，在公路正式服役期间，受车辆载荷以及自然因素的双重影响，将会使土基塑性变形发生由浅到深的积累，最终造成路桥二者间发生明显的差异沉降，这对于路面平整度十分不利。

1.2 桥头引道软土地基没有得到较好处治

在软基路段中，地基沉降导致的桥头跳车问题长期以来一直困扰着人们，其主要原因是没能做好施工图纸设计，在此过程中，地质钻探布孔数量及深度不符标准，没能发现软基，或者没能准确探明软基的相关数据（范围、深度以及物理力学性质等）。对软基进行相关计算过程中，所采用的方法以及参数不能满足实际需要，造成软基处治设计无法满足既定的目标。另外，在雨水的长期侵蚀下，路堤将会发生填土流失以及强度降低的问题，进而导致沉降。

1.3 桥头引道过渡段结构设计不合理

（1）在桥头搭板的设计中，行业内还没有就计算方法达成共识，另外，《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60—2004）也没有针对这一问题给出具体规定。

（2）桥头引道路堤有相当一部分处于高填方路段，桥涵结构、桥头路堤之间存在相对沉降量偏大的问题，将会导致搭板长度不足，使其无法起到顺接作用，最终导致桥头跳车的发生。

（3）在台背路堤沉降的作用下以及雨水冲刷的影响下，台背路堤容易出现脱空，进而造成搭板强度不足，甚至断板，最终导致桥头跳车的发生[2}。

2 高速公路桥梁软基路堤的设计

2.1 桥台软基路堤的设计

桥台软基路堤处理有很多方法，施工过程中要根据不同方法的作用机理，以及适应性等特点，结合当地工程实际情况加以选择。高速公路桥梁软基路堤施工的研究结果表明，超载预压施工方便，可利用施工荷载作为软基预压荷载，但是缺点是剩余沉降量大、工期长。水泥粉喷桩复合地基施工工期短，加固软土效果明显，但缺点是工程造价高。塑料排水板法加固工期较粉喷桩法长，较超载法短。此外，处理软土地基的方法还有爆破法和强夯法等[3]。

为了提高高速公路桥梁软基路堤的排水固结的施工质量，消除软基路堤由于不均匀沉降而出现桥头跳车的现象，应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。为了减少软基路堤工后沉降，应尽可能地争取更长的预压时间。路堤一般采用袋装砂井或塑料排水板处理，根据软土的土层性质、地质条件以及路堤填筑高度，其在邻近桥头路段附近间距应加密。在桥台处设置搅拌桩过渡段，为了协调变形，可以在塑料排水板加密区交接处或搅拌桩过渡段末端与袋装砂井之间设置土工织物砂垫层。

2.2 路桥过渡段的设计

高速公路桥梁的一般填土路堤与过渡段路堤的施工，应按大致相同的高度，尽快安排在桥台结构完成后进行。过渡段路堤与一般路堤的碾压面，使用具有同等压实度能量的压实机械进行填筑碾压。同时，同步预压填土、填筑和碾压路堤与锥坡处，在使用大型机械碾压困难时，可改用小型振动压实机械充分压实路堤与桥台连接部位[4]。

2.3 路桥过渡段路堤填料的选择

要有目的地选择施工路段的填料。路桥过渡段路堤填筑之前，必须进行各种土壤的对比试验，包括实施筛分和击实试验，联合测定土壤的液限和塑限，以及在相同压实机具下，达到同等压实度时的各种土壤松铺厚度与压实遍数的关系。根据试验结果，对各种土壤的技术指标进行对比，从中选出最适宜的土壤，作为过渡段路堤的填料。应选用渗水性较好的材料或干容重较大的砂类土。

3 路桥过渡段软土路基路面的施工

3.1 桥台软基的处治施工

水泥粉喷桩复合地基是一种专门用来加固软土的方法，不仅效果良好，而且工期较短，缺点是施工成本偏高。超载预压法简单易行，缺点是工期偏长，且伴有剩余沉降量偏大的问题。除了上述两种处治方法之外，还有塑料排水板法、强夯法以及爆破法等，它们各具不同的机理和适用范围，应该结合实际情况合理选用。水泥粉喷桩复合地基处理如图1所示[5]。

图1 水泥粉喷桩复合地基处理

3.2 路桥过渡段的施工组织

当桥台结构施工结束后，应在规定的时间内进行路堤（包括过渡段路堤和一般路堤）的施工。对路堤、桥台之间的连接处进行处理时，应保证路堤的预压填土和锥坡的预压填土同步进行。除此之外，对于那些存在严重工后沉降问题的路基（如桥头高路堤等），除采取常规措施之外，还应考虑优先施工，如采取静置预压的办法，当其满足设计标准时才允许进行后续施工。容许工后沉降详见表1（参考现行《公路路基设计规范》（JTG D30—2004））。

表1 容许工后沉降 单位：m

3.3 路桥过渡段路堤填料的选择

对路堤进行填筑前，应保证填料的合理性，具体的做法是对各类土壤进行对比试验，从中找出最为合适的一种。其试验项目主要包括：（1）液限及塑限的测定；（2）筛分及击实试验；（3）压实遍数和松铺厚度之间的关系。对各项试验数据进行分析，比较各自的技术指标，最终选择出最为合适的填料。一般情况下，优先选择那些干容重较大的砂类土，或者选择那些渗水性较好的材料，从而保证材料的水稳定性以及压实性满足要求。

3.4 台背路堤填筑前的排水施工

在地表水及地下水的影响之下，路基容易发生坍塌或者翻浆，沥青路面容易发生松散、剥落以及龟裂的质量问题，水泥混凝土路面容易发生错台或者断裂等不同程度的病害。所以，在进行台背路堤施工的过程中，应注意相关的排水工作，避免水给填土带来不利的影响。常见的方法有两种，一种是设置横向泄水管，另一种是设置盲沟。如果施工位置的地下水位偏高，那么台背路堤不建议采用直接填筑的做法，建议以碎石砂为材料进行盲沟的铺筑，以收到良好的排水效果。

3.5 软基路堤沉降监测

在沉降监测的帮助下，有助于保证软基路堤的强度以及稳定性，控制工后沉降。实际施工过程中，应认真落实设计标准，采用分级的方法进行路堤的填筑，另外，应注意填土速度的控制，不允许出现前慢后快的问题。

在沉降监测的帮助下，有助于计算并控制路面施工时间。通常采用双标准控制明确路面施工时间：（1）要求对沉降曲线换算的工后沉降量小于设计容许值；（2）要求连续3个月的沉降量均符合每月6mm以下的标准。以上两个条件是必要条件，必须严格执行，只有如此，才能有效保证路面的平顺程度，防范桥头跳车事故的发生，保证行车安全。

4 结语

在高速公路桥梁路堤处理的设计阶段，要尽可能考虑处理搭板与桥台连接处的构造，设置桥头搭板，在可能的条件下将桥台处的伸缩缝移到桥墩上，减少桥台处的变形因素。同时，对桥台地基土层情况进行认真分析，确定具体方法，密实桥台填土路堤。在长度允许的范围之内，为了使路基刚度逐渐过渡，可以在连接搭板的路堤路基上，设置一层钢筋网，或者采用水泥稳定碎石层处理。针对填方高度、地质情况、填料来源、路堤长度以及路堤沉降等问题，应充分考虑台背填方路基的设计方案，同时为了尽量避免高速公路施工建设中出现大河面小跨径桥涵，还需选择恰当的桥涵位置，同时对跨径及桥台后部进行必要的防护。

根据产生公路桥梁软基沉陷的具体原因，施工单位要制定具体防治措施，严格按设计文件、合同条款、施工规范以及相关的技术标准组织施工，加强对施工原材料和施工工艺的控制，完善质量自检程序和质量自检体系，加强对高速公路桥梁软基路堤的施工工序的检查，预防桥梁安全事故的发生。

[1] 李思清，李卫民，周滨，等.广东佛—开高速公路软基填砂路堤拓宽的关键技术分析[J]. 中外公路， 2009，（4）：32-34.

[2] 高红梅，王韶君.高速公路拓宽工程软基处理路堤打入桩施工质量控制[J]. 内蒙古公路与运输，2010，（1）：36-39.

[3] 陈锐，王明全.浅谈高速公路软基处理方法[J].民营科技，2011，（1）：100-102.

[4] 鄂海清，魏曙红.佛开高速公路软基路堤拓宽沉降控制标准研究[J].公路，2012，（2）：82-87.

[5] 王立新.高等级公路路面施工问题研究[J].科技致富向导，2011，（9）：25-36.