探究公路桥梁沉降段路基路面施工技术

朱其强

(烟台公路工程质量监测中心，山东 烟台 264000)

0 引 言

公路桥梁建设是我国城市现代化的推进标志，结合城市发展布局、道路交通状况等，打造纵深化交通格局，增强城际之间的交流力度。公路桥梁项目规划建设具有跨度大、专业复杂、周期性长的特征，路桥施工极易受到内外界因素的干扰，阻缓工程建设进度及质量。其中沉降路段是路桥施工中的重要阻碍因素，地质沉降产生的应力作用到路桥建筑结构中，易令主体结构产生断裂风险。生态地质自然沉降产生的不可规避性，对工程设计规划及施工提出诸多诉求。对此，路桥建设中，应结合地质变迁规律，合理、规范设计工程施工参数，做到设计与施工对接、建设与管理互补，规避内外部影响因素，增强路桥结构的使用寿命。

1 公路桥梁沉降段沉降因素概述

公路桥梁是社会发展、民生建设的基础所在，高效、便捷的交通布局，增强社会资源的流通效率，提高城市生产力。然而，公路桥梁建设期间，由于跨度较大，面临的地质影响因素存在多元性。例如，路段沉降问题，地质下沉产生的应力值，将令公路或桥梁产生不规则形变问题，令高速行驶的汽车产生跳车现象，降低车辆行驶的安全性，增加道路桥梁的损毁程度，如果沉降产生的应力值超出公路桥梁结构的承载极限值时，可能引发局部坍塌的严重问题。

从路段沉降因素的产生动因来讲，公路桥梁发生沉降因素主要是由于地基结构不均匀变化产生内部结构徐变问题。同时，沉降因素与地基地质组成具有较强的关联性，例如，地基土壤含水量较高、土质松软、密度较低等，均可能造成地基填筑环节的形变现象，或投入使用过程中超重车辆行驶造成的外力压缩问题。对于公路与桥梁的连接处而言，为增强道路转换的平稳性，桥头路基填筑高度应高于道路接口处填筑高度(5～10 cm)，防止应力值衰减产生的过渡沉降问题，但是基底结构中，高出的部分将产生应力附加现象，降低基底结构的承载性，可能造成沉降问题。此外，公路桥梁施工中，地基回填土多为粘性土质，在进行台背土方施工时，粘性土质结构的离散问题加大施工难度，且土体密实度存在不达标、含水量过高等问题，均将造成路桥结构使用过程中的沉降问题。

2 公路桥梁沉降段路基路面沉降原因分析

2.1 设计不合理问题

道路桥梁建设前期应进行预期设计规划，结合施工现场、地质情况等，把控施工细节，增强设计与施工的对接性。目前，多数路桥施工采用粗粒料填筑法、钢筋混凝土搭板法和增加钢筋法。上述施工方法可应对路桥结构施工产生的沉降问题，增强地基的稳固性。但是从现场施工效果来讲，前期设计与工程施工仍存在较大误差，甚至部分设计文件存在参数不符问题，未能对现场施工环节予以约束，造成路桥结构局部沉降问题。

2.2 台背压实工艺不规范

《公路设计标准》指出，路桥、涵洞建设等，需采用台背工艺，加固基础路基、路堤区域，提高路面结构的稳固性。台背压实技术具有较强的专业性、复杂性，工程施工应考虑到材料、人员、工艺技术、施工行为、施工环境等方面的影响，如果其中某一项环节存在缺失问题，则整体压实环节也将无法达到实际施工指标，压实不达标，降低路桥基础结构的承载性，在外部车辆的持续负荷下，将产生沉降问题，影响车辆的正常行驶。

2.3 桥头引道地基处治不达标

公路桥梁建设期间，需按照不同施工点设定相对应的地基沉降标准值，按照特定工艺组成、结构参数等，深化公路与桥梁之间的连接质量，规避桥头跳车问题。然而，从路桥使用过程中的沉降病害问题来看，发生桥头跳车是由于公路、桥梁连接处的地基产生沉降问题，究其本质原因则可界定为基础结构设计环节存在误差问题，并未能针对连接处可能产生的沉降因素进行分析，或未综合考虑到外界应力因素产生的负荷问题，造成设计方案与现场施工之间未能形成精准对接。此外，部分设计工作中，未能考虑到地基深处可能产生的变动影响，参数罗列与计算时，未充分模拟不同场景下的数据变化量，系数不达标以及沉降因素混杂等问题，均对路基产生损害。

3 公路桥梁沉降段路基路面施工技术

3.1 公路桥梁沉降段路基路面施工设计技术

设计阶段作为公路桥梁建设的主体所在，分析工程建设总量、地质环境影响因素、资源总成等，确保工程设计与现场施工的对接性，规避沉降问题。

(1)公路桥梁沉降段结构设计

沉降段发生的地质不均匀沉降问题，可能造成路桥区段损毁的问题。结构设计时，应设定沉降段的搭板长度、结构强度等，保证基础设计量为施工建设提供数据点。但是受限于我国地质环境复杂多变问题，不同区段施工影响因素存在差异，使得我国道路建设中尚未针对沉降问题做出统一的搭板指标。对此，工程设计时，需结合施工现场以及工程建设需求等，设定施工经验与科学计算相整合的设计参数，有效应对工程建设期间存在的沉降问题。期间，一般以桥头路堤、桥台沉降量、路桥投入使用后的车流量等，确定实际搭板长度。此外，路基路面设计中，应用土工格栅增强路基抗剪性，避免路基填土层横向位移问题。此外，沉降段结构设计时，可通过计算量模拟，分析设计图纸及文件能否达到实际施工指标。

(2)缓和沉降段结构设计

针对软土路基进行设计时，为保证基础路基的稳固性，应结合不同软土土质进行加固处理，同时应严格设定混凝土施工、路基承载指数等工程量，确保沉降段结构强度符合路桥应用指标。期间，沉降段缓和结构的设定，在路桥连接处设定关联点，做好桥台、路堤之间的合理配比，减少施工误差，其中，过渡带长度应高于5 m，且路桥沉降高度差应控制在5 cm之内，借助缓和功能，可在不同道路点起到高度差调节的作用，降低跳车的产生几率，提高车辆行驶的安全性。

(3)地基、路基结构设计

地基、路基为公路桥梁提供强大的承载性能，基底稳定性可提高路桥结构抗性，避免出现沉降问题。地基、路基结构设计时，应综合测定不同影响因素对结构产生的应力效果，结合结构整体承载效能以及外部应力产生的干预，科学设定结构参数，并辅助合成材料、钢筋材料、混凝土材料等，增强基础结构的稳定性，应对地基沉降问题。为增强公路桥梁的应用可靠性，应严格符合国家建设规范，将地基、路基沉降指标限制在是10 cm之内，沉降差值限制在5 cm之内，增强沉降段结构稳定性。

(4)路桥沉降段路面结构设计

公路桥梁投入使用过程中产生结构形变问题，主要是由于路基在外部荷载力、内部内应力的干预下，沉降差值超出规范指标，造成路桥结构衔接处产生垂直错位问题。针对此类问题进行调控时，可借助计算机设备及相关计算软件，对工程参数及物理量进行模拟运算，得出不同空间点、时间点的沉降曲线，进一步测出路段内的沉降规律(如图1所示)。同时，结合工程建设标准，分析使用过程中的沉降量峰值，如果满足路桥使用需求，则可进行后续施工，如模拟使用过程中的沉降量超出道路建设规范时，应进行调整，直至满足基础施工诉求。

图1 桥头跳车竖向高程

3.2 公路桥梁沉降段路基路面施工设计技术

(1)公路桥梁搭板施工技术

搭板作为路桥结构建设基础，搭板长度值的设定，应以区段内公路桥梁结构产生的坡度值界定搭板长度，确保搭板实际使用过程中不会影响车辆平稳行驶，同时也可对地基沉降起到缓冲作用。但是搭板施工存在局限性，例如，大体量的交通路段内，桥头搭板结构在长时间、高负荷的使用工况下，跳车问题的产生只是时间问题，甚至可能因为持续高压造成基底断裂问题，加剧路面磨损，引发路面沉降问题。对此，路桥施工时，工程人员应结合具体工程量，合理设置施工结构，增强工程设计与施工之间的对接性。此外，针对路桥进行搭板施工处理时，还应同步对板体宽度进行把控，保证桥面、搭板之间的精准对接。

(2)公路桥梁地基施工技术

地基作为公路桥梁稳定性的基础所在，同时在路段沉降方面也可起到过渡与补偿作用。路桥建设期间，应探查地基软土层深度，结合结构后期应用模式，设定地基的回填及加固方法，保证基础结构的稳定性，规避桥台位移、错台现象。针对高寒地区冻土路基进行施工时，由于土质、外部环境因素的干扰问题，需采用通风路基施工技术。高寒地区冻土路径受到含冰指标的差异呈现不同地质属性，通风路基施工技术的应用，采取隔温、保温等措施，规避冻土对道路结构产生的冻害及侵袭影响，令路基在投入使用过程中具备高稳定性、高可靠性特征。现场施工时，先利用压路机设备在路堤基地区域进行压实施工处理，通风管施工时需架构过渡层，过渡层材料多以碎石为主，起到结构支撑与防护隔离的作用，避免在夏季冻土层内部冰融化对通风管道产生侵蚀硬性。最后，对道路进行基层施工处理，提高路基的密实度。从实现原理来讲，冻土路基中通风施工技术主要是利用管道作为通风及对流载体，令现场敷设及道路施工时，通过管道输送热量，然后结合风体对流效应，中和施工产生的热量，避免热量堆积或骤散问题，降低路基沉降的风险。如果施工区域属于高含冰路段，应采用换填施工方法，利用低含冰土质替代高含冰土质，增加压实指标，提高道路路基的压实度。

(3)台后填筑施工

路堤的沉降问题一般是指路基沉降、路基结构变形以及路面压缩问题，后台填筑工序可增强基础结构的稳定性，借助材料过渡动态负荷压力，在垂直方向起到阻缓作用。路堤回填期间，工作人员应对回填材料进行试验，得出实际填充性能，保证回填后的材料发挥结构稳定性，期间，避免选用高含水量材料。

(4)排水施工

公路桥梁建设周期较长，特别是在夏季多雨时期，频繁降水将加大干扰因素，例如，增加填土结构粘性造成局部施工坍塌、道桥沥青路面雨水浸侵造成的结构破损问题等。排水施工工序则是针对水体存留及浸透造成的路面病害问题起到防控作用。排水结构设定，需针对当地降水量、路桥长度等，设置排水管路、沟槽等，及时排除雨水，避免出现积水问题，提高路桥的稳定性。

3.3 公路桥梁沉降段路基路面施工质量控制技术

质量控制针对繁杂性路桥建设起到全程监管的作用，借助设计方案、施工规划等，强化各类建设资源的对接性。

(1)桥台控制

桥台位于桥梁两端，支撑梁结构与公路结构进行关联，起到荷载转移以及应力支撑的效果，桥台结构稳定性间接决定路桥的沉降量。针对，桥台设施需按照不同类型及功能，合理划定施工方法，例如，重力式桥台、埋置式桥台、轻型桥台、框架式桥台等。桥台设计及施工阶段，应结合不同施工点设定质量管控工序，做到技术专管、人员专控，提高工程设计与施工的对接性。如果管理期间发现施工异常问题时，应立即停工，联合质检人员、设计人员找到问题，解决问题，保证工程建设质量。

(2)养护控制

路桥投入使用后，汽车行驶以及内部结构力等，将加大结构破损问题，如未能及时查找路桥存在的安全隐患点，一旦隐患累积，后期产生的风险将成倍增加。针对此，应做好养护处理，定期对路桥进行运维检测，例如，路桥面是否存在裂缝问题、路基防护坡是否存在破损问题、排水系统是否存在堵塞问题等，并针对不同问题点设定相对应的解决措施，提高公路桥梁的使用寿命。

4 结 语

综上所述，公路桥梁建设具有复杂性特点，结构应力、外界因素的共同干扰下，极易令基底路面产生沉降问题。为此，后期建设中，应合理设定工程建设方案及维护方案，把控前期、中期、后期施工环节，规避路桥病害问题。