路桥过渡段路基路面设计要点及沉降处理对策研究

黄明海

（郑州市交通规划勘察设计研究院，郑州 450000）

1 路桥过渡段路基路面沉降的具体表现及原因

公路桥梁工程建设中，路桥过渡段的路面沉降属于常见的质量通病，具体的沉降表现可分为两种：

1）地基沉降。受地基自重、外部荷载的影响，过渡段地基结构会被破坏，出现塌陷、沉降问题[1]。

2）路面沉降。路桥过渡段施工工艺、所用材料不规范，且路桥使用过程中外力作用过大时，路面结构所承受的荷载重力分布不均匀，路面会出现下沉、变形、有裂痕的情况。以路桥过渡段路面凹陷为例，路面凹陷会引起车辆颠簸、路面破坏，使车辆行驶过程中产生较大的附加振动与冲击。原因是路桥过渡段路基沉降不均匀，局部区域沉降问题严重。

引起路桥过渡段路基路面沉降的原因较多，结构设计不合理属于主要因素，主要表现在以下方面：

1）为增强路基路面的稳定性，在路桥过渡段会设置搭板结构以预防道路不均匀沉降、跳车等问题。但在设计搭板时，因其布设在路基表层时，路基荷载会持续增大，搭板结构无法起到预期作用。另外，若搭板周围排水设计不合理，周围存在积水，路基回填后土壤则会产生塌陷、变形等现象，继而引起路基路面沉降问题。

2）道路桥梁过渡段设计时，若前期勘测不到位，没有综合分析过渡段地质信息、周围环境因素，路基路面整体结构设计方案不完善时，路桥使用中路基路面结构荷载能力减弱，长期使用后会发生沉降问题。

2 路桥过渡段路基路面设计要点

2.1 优化路面路基整体设计

路桥过渡段施工中，需要针对路基与桥台施工材料刚度的差异，优化路基、路面结构设计，避免因二者的刚度差异而引起沉降风险。为此，还应结合项目中双向4 车道的整体设计优化路面路基设计方案，提前在过渡段施工管理中处理路基结构、桥台结构的刚度或荷载差异问题。比如，设计人员可在路桥过渡段设置渐变带，渐变带长度约为50 m，随后填筑混凝土材料，增强该区域的刚度，保证过渡段的整体强度[2]。

将混凝土材料填筑在路基区域，增强路基荷载能力，使过渡段路堤基础承载力提高，避免在路桥运行过程中出现沉降风险。对于质量等级较高的市政路桥工程，其沉降控制标准为50 mm 以内，路基路面沉降坡度差不得大于0.35%。需要注意的是，设计路桥过渡段路基路面时，不同等级的公路，其过渡段衔接处容许的台阶高度不同，所以，为避免过渡段路基出现位移、变形情况，还应明确各级公路的台阶高度，具体数据见表1。

表1 各级公路路桥过渡段工后台阶的容许高度

2.2 科学设计搭板

搭板设计的合理性关系着路桥过渡段的施工质量，对预防过渡段沉降意义重大。路桥工程施工过程中搭板的设置可控制路基路面的沉降纵坡，使该路段的搭板作为过渡装置，将纵坡倾斜角控制在1/200～1/300。随后设计人员应科学确定搭板长度，使搭板长度能够自路面铺设至道桥台背面，并被上方土体压实处理，与台背处的沉降缺口融合，提升过渡段路基路面结构的稳定性。

地基长度不同，搭板长度需求也会产生较大的差异，设计人员可按照路桥过渡段桥台板的受力程度，弹性计算该区域地基的实际长度，随后计算搭板长度。比如，路桥工程中过渡段地基长度为150 cm 时，搭板铺设长度约为150～170 cm。搭板施工设计时，设计人员还应提前考虑搭板、路基填土间隙问题，并在过渡段增设加固区域，用柔性结构、路基填筑材料连接路基、桥台、路面，以此预防路面沉降风险。

2.3 灵活运用土工格栅

优化设计路桥过渡段时，还应灵活运用土工格栅，利用土工格栅较强的抗剪强度，增强该路段的路基稳定性，防止路面沉降变形。与此同时，过渡段的结构设计应采用横向布局的方式，将过渡段路基、路面、桥台的差异沉降标准控制在5 cm 以内。在此过程中，设计人员可基于连续坡面沉降处理方法，灵活应用土工格栅、加固桩夯实路基结构。加固桩实际长度、桩体之间的距离应根据路基路面沉降速率，以及路基填土高度进行计算。

3 路桥过渡段路基路面沉降处理对策

3.1 创新沉降处理方法

路桥工程建设中，要求过渡段路基路面沉降指标控制在5～10 cm，以此避免在路桥使用阶段出现“桥头跳车”的情况。但是，为有效处理过渡段路基路面沉降问题，还应创新沉降处理方法，及时健全路基沉降处理的技术体系。通常情况下，过渡段路基路面沉降可采用水泥搅拌桩技术、换填技术、土工格栅加固等方法。换填技术中使用轻质材料，如泡沫混凝土、聚苯乙烯作为过渡段路基路面结构中的填料，改变沉降路段的线性坡度。之后，施工人员可应用水泥搅拌桩技术、土工格栅加固技术，增强过渡段路基路面的稳定性。通过土工格栅、水泥土桩的加固，该区域路面路基变形或沉降风险明显降低，同时有利于提升过渡段的抗剪能力，改善路基基础性能，降低公路桥梁项目中常见的过渡段开裂、沉降风险。

3.2 完善搭板铺设方案

在处理过渡段路基路面沉降时，还应完善过渡段搭板铺设方案。具体来说，搭板结构在预防、处理路基路面沉降时有着不可替代的作用，首层搭板可控制行车活载对路基、路面造成的影响，所以，首层搭板应设计为双层结构。在计算首层搭板铺设长度时，计算公式为：

式中，L0i为搭板的长度；α 为搭板铺设时的长度系数；Li为第i层搭板的长度。

当搭板长度系数为0.26 时，施工设计人员可计算搭板铺设后对土层沉降量的影响，确定每层搭板的铺设长度，确定每层搭板的铺设间距。

根据路桥施工建设中过渡段搭板铺设的仿真模拟数据可知，搭板铺设长度过短时，通常无法对路基路面沉降起到防范作用，所以，搭板设计长度应大于4 m，且各层搭板之间的距离应结合搭配长度进行计算。

3.3 增强路基填料密实度

路基压实是过渡段路基路面沉降处理的重要举措，在路桥工程建设中还应增强路基填料的压实度，使过渡段桥台、路堤之间的填料厚度符合沉降处理的预期要求。具体来说，路桥沉降段填料时会应用复合材料，制作加筋路堤，填筑路桥过渡段的路基结构，增强过渡段地基的承载力，降低路基路面不均匀沉降的发生概率。

但是为保障路基填料压实度，还应合理选择填料，比如，可选择沙砾、砾石等粗粒料、其他复合材料作为填料。此外，为保障路基填料的压实效果，分层压实路基路面时应选择适当的碾压装置进行碾压、压实，以此增强路桥过渡段的承载能力。碾压过程中，施工人员应严格控制过渡段路基填料的碾压次数与碾压程度，碾压结束后及时检验填料密实度，使其符合路基路面质量管理要求，能够发挥填料对过渡段地基的加固作用。

3.4 重视台背排水

路桥过渡段排水不到位同样会引起路基路面沉降，所以，在处理过渡段沉降风险时还应重视桥台台背的排水设计。为避免过渡段路基、桥台连接区域有下渗问题，保证路面结构、路基结构的稳定性，相关人员还应结合过渡段周围的环境，如降雨情况、渗水量等，选择适合台背的排水施工方案。

填筑桥台台背处时，施工人员应在地基结构的土拱上设置盲沟、泄水管道。处理过渡段基底时，可使用黏土填筑该路段的横坡，使坡度值为3.5%的横坡成为土拱，土拱两侧可开挖双向地沟作为排水结构，地沟宽度、深度分别保持在50～60 cm、30～50 cm，将尼龙薄膜、油毡作为隔水材料分别铺设在桥台背面，满铺结束后，将直径大于10 cm、孔径约为5 cm 的塑料管布设在地沟处，塑料管铺设间距应控制在10 cm 内。

在此过程中，泄水管道应根据过渡段的整体结构设计，直接从土拱区域伸出桥头、路基外，选择大粒径、透水性好的施工材料填筑塑料管周围，分层填筑至路基顶面。在过渡段桥台区域设置横向盲沟，具体的施工设计方法与上述方案一致，但无须布设泄水管道。仅需使用透水性强的填筑材料将地沟填满，并用土工布包处理盲沟出口区域，必要时可设置排水垫层，从而避免因渗水、排水问题而破坏路基路面结构，多层次地防范过渡段的沉降风险[3]。

4 结语

综上所述，为在路桥工程建设中防范过渡段路基、路面沉降风险，还应进一步优化该区域的搭板设计、结构设计，加强路基沉降处理，借此完善路桥工程过渡段的安全性能，降低行车风险。相关人员可结合过渡段路基路面施工特点，做好路基压实、搭板铺设作业，增强路基路面承载能力，延长过渡段路基路面的使用年限，提升我国路桥工程建设的整体水平。