路桥过渡段路基沉降填土方案及施工技术

韩 胜 利

(河北建设集团有限公司，河北 保定 071000)



路桥过渡段路基沉降填土方案及施工技术

韩 胜 利

(河北建设集团有限公司，河北 保定 071000)

通过理论计算，研究了填土为石灰土和素土时的路基沉降规律，并结合工程实例，分析了路桥过渡段路基的沉降原因，从搭板设置、地基处理、台后填筑等环节，提出了路桥过渡段路基路面的施工技术。

路桥过渡段，路基沉降，填土，施工技术

1 简介

随着技术的发展，我国公路道路建设里程增加迅速，道路等级不断提高。在建设公路时，造成差异沉降的主要原因是涵洞、通道和桥梁等。差异沉降常引起车辆通过桥头时的跳车现象[1]。差异沉降主要造成引道路面在台背回填处的沉陷或断裂，从而导致在引道路面和桥面间出现纵坡变化或台阶。桥头跳车轻则降低行车舒适性，重则对行车安全造成影响。同时，桥头跳车还会产生附加的冲击荷载，从而对道路和桥梁的桥头搭板、桥台、支座及伸缩缝产生破坏。肖泽林[2]，王在杭[3],孟凡会[4]使用有限元方法对路桥过渡段路基沉降进行了数值模拟。肖安陆[5]，刘伟[6]对路基填料和沉降控制策略进行了探究。本文对桥头处引道路堤的沉降进行了计算，利用了割线模量和分层总和法。并以某高速公路全段路桥过渡段的沉降为实例，提出了路桥过渡段路基路面施工技术。

2 路基沉降计算与分析

台背地基土层剖面如图1所示，顶面受压10 kPa～70 kPa(计算中取P=50.0 kPa)，计算中心处路基的沉降量，其中矩形均布荷载(长L=6 m，宽B=3 m)。

其中,填土为石灰土，压实度90%、含灰量10%(质量比)、龄期30 d。石灰土侧限割线模量—压力之间的关系(实验测得)为：

Esoi=0.038 6P+7.155 9,R2=1.0

(1)

其中，Esoi为侧限割线模,MPa；P为压力,kPa。

沉降计算步骤如下：

1)分层。取每层hi=0.4B，即层厚1.2 m。

2)自重应力计算。每层平均自重应力，顶面和底面自重应力。

3)附加应力计算。每层平均附加应力，顶面和底面附加应力。

4)压缩层厚度Zn。其中，σsn=0.1σcn。σsn为平均附加应力;σcn为自重应力。

5)第i层沉降量计算ΔSi。

(2)

其中，Eso1i为平均自重应力对应的侧限割线模量；Eso2i为平均附加应力与平均自重应力之和对应的侧限割线模量；A=7.2,通过实验所得；ΔPi为附加应力；Hi为土层厚度。

6)计算荷载作用中心总沉降量S。

(3)

其中，n为压缩层厚度内分层的总数。

根据上面步骤，就可以得到荷载作用中心沉降量如表1所示，总沉降量为0.94 cm。重复上述步骤计算出填土分别为压实度95%石灰土和压实度95%的素土时路基沉降量分别为0.78 cm和1.03 cm。

表1 用分层总和法计算路基最终沉降量表

通过上述计算和表1可知：

1)增加石灰土的压实度(压实度由90%提高到95%)，可以减少路基沉降约17%。即提高压实度可以显著减小路基沉降。

2)压实度为95%时，填充石灰土比素土路基沉降减少32.6%。即台后用石灰土换填可以更显著地减小路基沉降。

3 路桥过渡段路基路面施工技术

工程实例概述：某K4+038.50分离式立交高速公路，上下桥方向填土高度均为6 m。路桥过渡段调查结果为：上桥1方向有裂缝贯通，宽约1 cm，错台约1 cm，有轻度跳车感觉；下桥1方向有宽约1 mm贯通裂缝，无跳车感觉，无错台；上桥2方向无跳车感觉，无裂缝，无错台；下桥2方向裂缝贯通，宽约3 mm，无错台，无跳车感觉。

3.1 路基沉降原因分析

地基沉降和路基压缩组成台后沉降。假设同深度处地基沉降相同，则桥头跳车的主要因素是路基沉降。以下几点是影响路堤压缩变形的因素：1)台后填土高度大，则相对压缩较大。2)雨水渗入路基与台背连接处。3)平行施工通道、路基和桥涵。路基填土工后沉降较大，桥涵地基沉降小。4)不合适的台背排水设计，填料不合格。5)施工时工序、工期安排不当，台背填土压实不够。6)桥台基坑回填土用料不当，桥头和锥坡填土压实不合格。7)压实机械配套不符，压实质量较差。

3.2 施工技术

施工时，主要有四方面施工技术，搭板设置、不设置搭板引道施工、地基处理和台后填筑。下面分别对这四个方面进行叙述和分析。

1)搭板设置。一般有四种搭板设置的方法：a.搭板的范围内，路面厚度逐渐变化，如图2a)所示。但是存在实际施工困难的缺点。b.图2a)中搭板与面层a面平行。搭板顶面高度等于基层顶面标高或面层底标高。优点：施工简单，满足刚柔过渡。c.方法三如图2b)所示，施工简单，满足刚柔过渡。图中的b值一般大于8 cm。d.预留反向坡度。搭板高度不高于桥台连接处的同时提高路面连接端高度，形成一个预留的反向坡，坡度大小根据路桥之间的沉降差值确定。

2)不设置搭板引道施工。在台后填筑采用高压实度和高强度的填料时，或者采用铺土工格网、填筑聚乙烯块等结构措施时可以不设置搭板施工。

3)地基处理。对软基应该根据实际情况选用不同的处理方法。如粉喷桩、换土、高压喷射注浆、排水固结、振动碎石桩和深层搅拌等。修筑高路堤时，应增强地基土、减轻回填材料或用基桩处理厚软土层。换土处理对孔隙和含水量比较大，且含有有机物质的粘性土层。一般粘土，进行开挖翻晒处理。填土高度和开挖深度具有一定关系。填土高度小于(大于)4 m时，开挖深度取0.6 m(大于1 m)。必须注意回填土上层用60 cm厚度石灰土填实。此外在桥头采用支撑连续板、连接箱式桥台、轻质填料、桩板法等措施可有效地减少路基的沉降。

4)台后填筑。台后填筑的材料和质量对路堤沉降有很大影响。所以填筑材料选择，台背压实工艺和斜坡上路堤的施工重台

后填筑时要特别注意。a.填筑材料选择：桥台后5 m～10 m范围内填筑具有良好工程性质的填料。为防止填土荷载作用下的变形和自然沉降，可以用土工合成材料加固台背路基，可以选择透水性较好的材料或干容重较大的砂砾土代替。b.台背压实工艺：涵洞顶部、涵身背后和高速公路桥台的填料分层松铺厚度在5 cm～20 cm(夯具较小时，厚度5 cm～15 cm)，填土压实度必须为95%。c.斜坡上路堤的施工：地基土应该挖成台阶状，台阶宽度至少2.4 m。另外，沿着台阶铺筑带孔的排水管或砾料，可以避免水分的聚集。

4 结论

差异沉降经常会产生在路桥过渡段桥台和引道路堤之间，导致桥头跳车。针对路桥过渡段引道路基的沉降问题，以分层总和法为基础，利用割线模量计算了填土为石灰土和素土时，桥头处引道路堤的沉降。得到：1)提高压实度可以显著减小路基沉降。2)台后用石灰土换填可以更显著地减小路基沉降。同时，结合某分离式立交高速公路工程实例，对路桥过渡段路基路面施工技术进行了探讨。

[1] 冯忠居,方贻立,龚坚城,等.高等级公路桥头跳车的危害及其机理的分析[J].西安公路交通大学学报,1999,19(4):33-35.

[2] 肖泽林.路桥过渡段路基沉降分析[J].道路工程,2012(1):52-54.

[3] 王在杭,杨志峰,刘升传.路桥过渡段路基沉降特征有限元分析[J].公路交通科技,2013(3):63-64.

[4] 孟凡会,侯永峰,吴 涛.路桥过渡段的三维数值模拟分析[J].岩土力学,2007(28):849-854.

[5] 肖安陆.路桥过渡段路基填料及沉降控制策略探究[J].江西建材,2016(9):185-189.

[6] 刘 伟,王连俊.路桥过渡段路基填料及沉降控制研究[J].路基工程,2007(1):67-69.

Subgrade subsidence filling scheme and construction technology of road-bridge transition section

Han Shengli

(HebeiConstructionGroupCo.,Ltd,Baoding071000,China)

Through theoretical calculation, the paper studies the subgrade subsidence law for the filling with lime soil and pure soil. Combining with engineering example, it analyzes subgrade subsidence causes at road-bridge transition section, and puts forward construction technologies of road-bridge transition section subgrade pavement from aspects of erecting-board setting, foundation treatment and filling.

road-bridge transition section, subgrade subsidence, filling, construction technology

1009-6825(2017)14-0143-02

2017-03-03

韩胜利(1981- )，男，工程师

U416.1

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