桥梁沉降段路基路面设计研究

张建刚、刘先钟

（中交长江咨询集团有限公司，江西 南昌 330000）

0 引言

在我国，随着经济与社会的发展，交通事业的发展速度也在不断加快，特别是公路桥梁建设不断深入，很多先进技术的研发和应用取得了很大突破。在公路桥梁建设环节，因很多因素干扰和影响，造成公路路基沉降问题时有发生，极大地威胁着道路交通安全性，也会阻碍交通事业的发展和进步。为了提升桥梁工程的路基路面沉降控制水平，必须加强设计分析，改善桥梁的通行状态，促进道路交通水平的提升，进而推动现代社会高速发展。

1 公路桥梁路基发生沉降的原因

1.1 桥台路堤填土的压实度不足

桥梁项目与其他的工程类型有着很大的差异，因其较特殊性，应对桥台路堤填土状态选择合适的应对措施，避免负面因素的干扰和影响，保障道路交通的安全性。在填土处理环节，因工序较为烦琐，且受到较多因素的干扰和影响，一旦施工工序出现问题，会导致压实度不合格，极易造成桥梁沉降不均匀的问题，威胁桥梁运行的安全性。此外，因车辆荷载而出现的路基变形问题、因自然环境侵蚀而出现的路基不均匀沉降问题，都会导致路面结构平整度下降，威胁交通安全。为了保证桥台路堤达到压实度要求，现场应采用压实石灰土静力学特性试验，按照10%的比例加入熟石灰进行处理，经观察发现最佳含水量为17%时，最大干密度可达到1.727g/cm3，石灰土的压实度达到95%。如不能解决桥台路堤填土压实度不足的问题，将极大地影响桥梁运行效果和道路的通行质量[1]。

1.2 桥头沉降段设计不合理

在桥梁工程项目的沉降段路基路面设计环节，需从桥梁的实际情况出发，组织专业技术人员进行分析，明确路基路面沉降形成的原因，选择合适的应对措施。施工过程中，可通过粗粒料来完成路基填充处理，全面提升钢筋混凝土板的性能，达到路基的性能标准，从而保证公路桥梁路基满足工程运行标准。

目前，公路桥梁路基路面施工中，沉降路段结构设计不合理的问题较为常见，沉降的问题难以有效预防和改善，车辆通行时易发生跳车问题，威胁驾乘人员的生命安全。

1.3 引桥地基质量不合格

分析当前我国桥梁路基路面沉降情况，其中，路面沉降是桥头发生沉降问题的主要原因。在桥梁工程设计中，路基结构如果设计不合理，地基质量就不能达到标准要求，而软土路基处理效果不当还容易导致很多问题发生。如对软土性质与深度方面判定出现偏差，极易导致软土地基处理质量不合格；受雨水冲刷和侵蚀作用，桥梁路基路面会发生沉降不均匀的问题，影响道路通行的质量和效果。为了预防上述问题，应进一步提升路基路面水平，满足桥梁通行需要[2]。

2 公路桥梁沉降段路基路面的设计要点探析

2.1 设计要点分析

在桥梁沉降段路基路面设计的环节，需围绕现场施工情况进行分析，全面提高施工水平。施工人员要结合实际情况，了解桥梁沉降段路基路面设计要点和标准，确定最佳的设计方案，提高设计水平和效果；加强桥梁现场施工管控，提升软土路基的处理水平，保持结构的密实度和稳定性，提高桥梁工程的质量水平，带动社会经济实现高质量发展。

此外，在现场施工中还要降低施工强度，消除软土路基存在的问题，防止路基路面沉降段出现问题，提高桥梁工程的安全性。在现场施工环节，施工单位优先采用爆破的方式进行软土路基的加固处理。该方式可快速对软土路基进行处理，但也会受到外部自然环境的侵蚀混合影响，长期运行时会伴随产生损坏问题，使得道路沉降问题更加严重，进而威胁到桥梁的安全性。因此，在软土地基的处理中，须从稳定、沉降等方面进行分析，具体可采取如下处理措施：技术人员计算分析沉降量，加强沉降处理措施的应用。以分层总和法为依据，计算沉降系数并进行修正，一般来说，施工后的沉降标准为桥台与路基相邻部位控制在0.1m 以内，涵洞与通道控制在0.2m 以内，一般路段则控制在0.3～0.5m。结合固结应力展开稳定性计算分析，分析影响因素，确保安全性系数超过1.2，从而达到结构性能的标准[3]。

路基加载操作环节，要加强路基中心表面沉降速率的控制，如没有特殊情况，沉降速率应控制在10～15mm/d，还要合理计算分析坡角侧向位移的速度，控制在5mm/d 以内。现场施工作业时，路基中心表面会出现沉降方面的问题，应确保路基中心表面沉降速度为10mm/d。上述条件达到要求后，可为后续路堤填筑施工提供基础条件。排水固结作业范围内，预压时间控制在10～12 个月，复合地基时间在3～6 个月。如果月沉降速率不超过5mm，该状态保持2 个月，然后进行卸载处理。对管线以及路面等结构部分的施工处理，具体作业流程如图1所示。

图1 软基施工工艺流程图

2.2 加强桥梁沉降段路基路面的结构设计

很多桥梁沉降段路基路面设计方案如存在缺陷，投入使用后易发生路基路面沉降严重的问题，发生跳车的危害较大，干扰桥梁项目的通行效果，并产生严重的危害和影响。基于此，在开始方案设计前，须综合分析现场具体情况，展开全面考察与分析，了解各个方面的影响因素，确定合适的设计方案。提高桥梁沉降段路基路面的设计水平，可以达到该部位上的承载力与稳定性的标准，满足道路交通行驶安全性的要求。经过对桥梁运行情况分析可以确定，沉降问题主要出现在高边坡填方路基与软土路基的部位上，以及路桥的连接部位。对于路桥连接部位来说，其主要施工方式是铺设土工格、混凝土搭板等方式进行过渡，如果这些施工形式中存在平整度、稳定性不合格的情况，极易导致路基结构强度性能不达标，最终导致其稳定性降低，路基路面会出现严重的沉降问题。因此，在现场施工时还要在搭板内加筋处理，并放置在稳定的水平面上，以达到搭板结构性能标准。在路基路面结构设计环节，选择最佳的路基处理方式，可促进结构稳定性提升，见图2[4]。

图2 公路路基结构

除此之外，针对桥梁沉降段路基路面的运行要求，选择最佳的施工材料。在方案设计开始之前，做出合理的规划与设计，分析研究地质、气象、水文等条件，分析现场地质结构形式，选择应用开挖土石方的施工方式，并合理调配施工材料，确定最佳材料类型，以确保桥梁沉降段路基路面的稳定性合格，路基强度性能合格。在材料选择过程中，设计人员综合分析材料的稳定性、质量与性能符合要求，确保填料内部不会因水分蒸发而产生空隙，提升路面抗沉降效果。此外，要确保填筑材料的含水率符合要求，提升压实度，确保结构性能合格，促进桥梁沉降段路基路面的总体性能提高。路基路面施工中，极易发生稳定性不足的问题，进而产生路基路面的沉降问题，所以应使用性能优越、填料轻质的材料，满足结构稳定性要求。因此，应确定最佳桥梁沉降段路基路面设计方案，选择性能合格的材料，加强材料质量和性能控制，控制沉降量，提高交通通行水平。

2.3 工艺方案合理设计

在桥梁沉降段路基路面的设计环节，根据国家标准和规范要求，加强沉降量的控制，按照高标准的要求确定设计方案，提升沉降控制水平。在高填方以及软土路基的施工后，经过长期的使用才会达到稳定性的要求。因此，在现场施工时要制定合理的施工计划，加强现场施工质量管理和控制，更好地提升结构的稳定性。此外，加强现场施工造价和成本的控制，落实施工工期管理，防止存在深挖或者高填方等不良情况。在线路选择时，还需确定线路结构的科学性与合理性，建设路基的环节不宜修筑填土高度超过20m的路基结构。如某高速公路改扩建项目，对现场进行沉降量分析，得出的结论见图3和图4。其中，经过板桩处理后观测点沉降量增大，考虑到部分观测点的回弹现象与人为操作仪器误差可以忽略不计，说明板桩结构的钢筋混凝土板自重明显超过其填筑土体的重量。在后续的施工环节，板桩沉降量逐步减小，可以承载上部土体的荷载，下方地基受力会减小，最终可以减轻固结方面的沉降反应[5]。

图3 路基填筑过程无板桩与有板桩路段持续沉降观测曲线

图4 路基填筑过程试验段持续沉降观测曲线

在桥梁沉降段路基路面设计中，软基处理方案的选择和控制极为重要，保持经济性、合理性尤为关键，达到路基结构的稳定性标准。传统换填方式容易造成原状土形态发生改变，导致项目成本升高、工期延误以及工程量增加，还会引发很多的质量问题。当前，对于桥梁项目的软基施工来说，强夯桩、粉喷桩、浆喷桩、刚性桩等施工方式比较常见，提高软基处理效果，可确保桥梁沉降段路基路面的施工质量合格，在设计时应该结合现场情况做出调整，选择最佳的软基处理方案，提升基础结构承载性能标准，提高交通安全水平。

2.4 排水设计方案优化

在桥梁沉降段路基路面的设计与施工中，排水方案的选择和施工是人们关注的重点。如一些路面出现积水无法排出的情况，会造成路表积水严重，威胁道路运行的安全性。一旦积水渗入承重层内，还会造成承载性能不合格。高等级的道路项目对于质量要求较高，在设计环节需做好线位的考察和分析，对容易发生积水的路段，比如纵向最低点出水口、过水涵洞位置等，以及排水结构物的汇水点等，进行全面检查，确保设置达到合理性要求。此外，对于降雨量比较大的位置应使用渗透性或者防水性较高的路基材料，防止路基积水问题的发生，对于提升桥梁沉降段路基路面的运行水平有积极意义，还能减少沉降的问题发生率，提升综合效益。

3 结语

桥梁沉降段路基路面设计中，按照我国的国家标准和规范要求进行设计，切实提升桥梁工程的质量水平，满足现场施工要求。因此，设计人员分析现场施工情况，做好全面勘查和分析，确定最佳的桥梁沉降段路基路面设计方案，提高设计水平，达到桥梁工程的运行标准，满足桥梁通行安全性、高效性要求，带动我国经济社会实现高质量发展。