市政道路桥梁工程中沉降段路基路面施工技术探讨

2022-11-11邱天耀

大科技 2022年39期

邱天耀

（中瑀建设发展集团有限公司，江西南昌 330006）

0 引言

近年来，随着汽车保有量的逐年稳步增加，我国路桥交通事业得到长足发展，对市政道路桥梁工程的建设质量提出了更高要求。与此同时，随着交通运输量的增加，道路桥梁结构在使用期间承受较大的上部行车荷载，偶尔出现路基路段沉降问题，不但威胁到交通安全，还对道路桥梁使用功能的发挥造成限制。因此，如何解决沉降段路基路面施工难题、预防沉降问题出现，是工程建设活动中亟待解决的重要问题，本文就此开展研究。

1 市政道路桥梁工程中路基路面的沉降机理

1.1 台背地基变形机理

台背地基在投运使用期间承受超过其他路段的压力，由此形成一定的附加应力，并因为桥台、台背部位的填料变形性质存在明显差异，因而在接头部位出现不均匀变形现象。同时，在台背压实等环节，桥台与台背填土之间因所承受振动冲击荷载力而产生相互作用，使得接头部位沉降差值增加，出现变形调整现象。

1.2 桥头搭板沉降机理

在以桥台牛腿当作路基支撑落点的情况下，会在承受上部荷载时出现弹性支撑情况，近靠桥台和远离桥台路段的土体承受情况有所不同，由此出现土体不均匀受力问题。而在路段经过车辆时，在车辆移动到搭板支撑路基端和荷载直接位置时会形成两端路基应力峰值，搭板末端变形量超过其他部位，并在经过重载车辆时出现不均匀沉降现象。

1.3 路堤变形机理

施工企业并未结合现场实际情况来选择台背回填材料，习惯性使用黏性土，这类土体密实度变化范围较大，在道路桥梁工程使用期间，受到含水率变化、车辆反复通行与外部环境侵蚀等因素影响，台背基础密实度随着时间推移而持续增加。同时，台背填土与桥台混凝土二者的柔性不一致，在外部作用下产生有别于桥台混凝土的变形量，最终出现路堤变形现象。

2 沉降段路基路面关键施工技术要点

2.1 设置搭板

在设置搭板环节，施工人员应重点掌握搭板设置方法、桥台与搭板连接、搭板顶层处理三方面的技术要点，具体如下。

（1）搭板设置方法。需要按照路基顶面标高值来计算搭板最佳位置，要求路基顶面和搭板二者保持在相同水平线上，也可以在不影响路线纵断面平顺状态的情况下适当增加搭板标高值，通过预留反向坡的方式来控制后续路基沉降差值。同时，在搭板长度在3.5～8.5m 区间内时，直接将搭板与桥台进行连接即可，而在搭板长度大于8.5m 时，则需要将搭板分解为若干节段，逐个设置并连接各节段搭板，并在搭板两端设置锚栓来预防横向滑移问题出现。

（2）桥台与搭板连接。此项工序由连接锚栓、安装支座、处理倒圆角和填缝四道步骤组成，具体如下：①在连接锚栓步骤，施工人员分别在台背桥台和搭板部位设置竖直锚栓和水平拉杆锚栓，一般情况下使用φ22.5mm 钢筋制作锚栓即可，把锚栓与桥台间距保持在0.55m 左右，持续观察桥台结构状态，如果出现牛腿损坏问题，则对水平拉毛锚栓采取同步移动、限制位置方法的处理方法。②在安装支座步骤，提前在搭板近台端下部铺设厚度在2mm 左右的油毡垫层，在垫层上安装板式橡胶支座，根据现场情况与设计要求来确定支座外形尺寸、间隔距离，并对所安装固定支座的位置进行测量调整。③在处理倒圆角步骤，施工人员应在台端边缘以及牛腿边缘等部位设置倒角，起到限制搭板转动、预防路基表面受损的作用。④在填缝步骤，施工人员对桥台、搭板部位所形成接缝的位置、数量进行统计，选用玻璃纤维、沥青麻絮、沥青玛蹄脂等作为填缝材料，检查材料性能质量是否达标，确定无误后，在接缝内部填充填缝材料，要求材料完全填满缝隙内部，清理接缝表面多余材料即可，起到阻挡外部雨水侵蚀路基路面结构的作用。

（3）搭板顶层处理。在搭板设置完毕后，施工人员需要在搭板顶部和表面基层中预留间距在10～12cm 的空间，在搭板顶部铺设水泥碎石基层或是沥青混凝土层，并对表面基层进行夯实碾压处理，确保碾压后的表面基层压实度、平整度达到台背填土标准，以保证道路桥梁结构整体强度。

2.2 地基处理

在工程施工、使用期间，如果现场地基的承载性能不达标，受到施工扰动与承受上部荷载，将出现地基沉降、侧向位移等现象，由此引发路基沉降、路面开裂变形、桥梁支座与伸缩缝受损等一系列问题出现，形成质量通病。因此，施工单位必须提前做好现场地质勘察工作，判断天然地基性能是否达标，如果地基性能不达标或是存在软基问题，则根据地基条件来选择强夯、垫层换填、注浆加固等处理方法，明确掌握各类软基处理形式的操作要点。

（1）强夯法。此项方法主要用于处理微膨胀土、砂土、湿陷性黄土、山皮土等类型的地基，根据地基土层分布情况，准备适当质量夯锤，在现场标记各处桩点，使用吊机把夯锤起吊至夯点上方，开启脱钩装置使夯锤向下夯击，凭借冲击波与夯击能量来强制压密土层，采取分遍间歇夯击或是连续性夯击方法，直至到达预计夯击遍数、地基下沉量达标后，将夯锤与吊机运输至下处夯点，重复上述操作。同时，为改善夯击效果，需要配置自身带有若干气孔的夯锤，在出现表层松散问题时把凹坑填平后开展6m 落距满夯作业，在土层含水量超标时提前铺设砂石层并开展强夯作业。

（2）垫层换填。对于地基中浅层分布的淤泥、杂填土、湿陷性黄土等具有高压缩性与较大孔隙率特征的软弱土层，可以采取换填法，操纵挖掘机挖除地基软弱土层，在坑内铺设厚度在0.3m 左右的砂砾层，使用碎石、矿渣、灰土等材料作为回填料，在坑内分层开展填筑、压实作业，并对填筑层压实度进行检测，在压实度不小于95%、填筑层表面标高达到设计标高值后，即可完成软基处理作业，起到强化地基承载性能、减少地基沉降量、消除土层胀缩与湿陷作用等效果。同时，施工人员必须遵循“先轻后重、先慢后快”原则，严格控制各填筑层的压实力度与作业速度，并根据各填筑层压实度检测值判断施工方案是否合理，如在填筑层压实度不达标时，着重分析是否存在填土含水率超标、压实遍数不足等问题，并加以改进。

（3）注浆加固。对于结构中分布大量缝隙的地基土层，可以采取注浆加固法，施工人员在现场钻设若干注浆孔，对土层中的明显裂隙、松动裂隙进行封堵处理，在高压条件下经由注浆孔向地基土层中灌注由普通硅酸盐水泥加水搅拌制成的浆液，或是在浆液中掺入适量水玻璃溶液，浆液在压力作用下填充至土层裂隙内部，一段时间后凝结固化，在地基内部形成抗压帷幕，并使地基土层固结为具备较高强度与承载性能的整体性结构，实现软基加固目的。同时，根据钻孔深度来采取恰当做法，在钻深值小于4m 的情况下一次完成成孔作业即可，在钻深值大于4m 时则采取分段钻灌方法。

2.3 排水施工

市政道路桥梁工程有着工期长的特征，在施工期间时常出现雨雪天气，如果未采取相应措施，地表径流、地面雨水在坡度重力作用下流入路基路面作业区域，造成路堤浸泡、桥台位移、路基变形等后果。同时，在现场地下水位过高时，由于地下水与路基及下层地基的间距值过小，也有可能出现地基浸泡、路基浸泡现象。对此，必须在沉降段路基路面施工期间开展降排水施工作业，根据工程现场环境情况来选择排水设施种类。例如，在工程处于降水量偏多区域时，在路基路面作业区域周围埋设排水管、挖设排水沟与截水沟，阻挡地表径流和地面雨水流入作业区域即可。而在现场地下水位较高、水位波动不定时，则在路基路面两侧布设若干集水井，在井内启动水泵来抽排地下水，在施工期间始终把现场地下水位控制在安全范围内。

2.4 路基压实

为避免道路桥梁工程使用期间因路基压实度不达标而在承受上部行车荷载时产生过大伸缩量、出现路基沉降与桥台沉降等问题，必须严格控制路基压实环节质量。在路基填筑完毕后，对填筑质量进行全面检查，如检查路基虚铺厚度是否达标、表面平整度与差值、路基填料含水率等，并客观分析温度等外部因素对路基质量造成的影响。随后，施工人员使用小型振动设备对路基开展压实作业，综合分析所选振动设备型号、路基厚度、压实度要求与路基填料种类等因素，计算最佳压实遍数，分多次连续开展压实作业，直至到达压实遍数。最后，对路基压实度进行检查，如果在局部死角部位存在漏振问题，则对漏振点开展补振作业，必要时可增加压实遍数，直至路基表面平整度、标高与压实度等参数全部达标。

2.5 台后填筑

在台后填筑环节，根据工程设计标准、现场作业情况来选择优质填料，一般情况下选用中粗砂与砂砾土等力学性能优异的材料作为填料即可，以及在填料制备期间掺加适量石灰来提高填料水稳定性能。随后，在现场明确划分桥台后部填筑作业范围，一般情况下以桥台后部5.5～10.5m 区域作为填筑区即可，按照台阶形式或是斜坡形式来填充桥台后部，在两侧同步开展填筑作业，以此来维持桥台后部结构稳定状态。最后，待桥台后部填充完毕后，对填筑层表面标高、平整度进行检查，确定无误后开展台背压实作业，选用静压方法即可，从路段两侧向中心部位延伸碾压，使用小型动力设备压实死角部位，到达碾压遍数后，检测道路表面压实度，在压实度不小于95%时，即可结束台后填筑作业。

3 市政道路桥梁工程沉降段路基路面施工质量控制

3.1 控制路基路面压实度

路基路面压实度不达标是引发沉降段问题出现的重要原因，如果在施工期间没有严格按照技术方案内容开展夯实碾压作业，或是将压实度不达标的路桥直接投入使用，在后续受到上部行车荷载等因素影响，有较高可能出现沉降现象。因此，在各节段路基路面填筑碾压完毕后，施工人员都需要对路基路面压实度进行检测，根据路桥工程等级、填挖类型与路床路基深度来明确压实度标准，对比检测值与额定值，对压实度不达标的路段进行补碾处理。例如，对于填方类型的路基，要求路面底边以下30cm 内深度、30～80cm 深度的上下路床压实度不小于94%，要求深度在80～150cm 的上路基压实度不小于93%，要求深度超出150cm 的下路基压实度不小于90%。

3.2 做好后期养护维修工作

根据市政道路桥梁工程投运使用情况来看，受到地下水侵蚀、上部行车荷载等诸多因素影响，在路桥竣工交付后，会产生一定的沉降量，有可能出现路基路面不均匀沉降、路面不平等问题。同时，在路桥工程中出现重载车辆违规行驶等状况时，也会产生较大的工后沉降量。因此，需要着重开展市政道路桥梁工程的后期养护维修工作，在工程竣工交付后，定期对路基路面沉降值、路面完好程度进行检查，如果存在路基沉降等质量通病，则采取相应维修措施。例如，当出现地基不均匀沉降、引发路面层开裂时，施工人员需要沿裂缝两侧进行开槽处理，挖除路面面层，在裂缝内部填充水泥浆等材料加以填实，沿裂缝铺设一层玻璃纤维土工格栅，在格栅上部重新施作路面层即可。

3.3 沉降变形观测

考虑到路基路面沉降问题有着成因复杂、前期缺乏明显征兆的问题，在施工期间，很难通过肉眼观察到是否出现路基路面沉降问题，因沉降量超标而形成质量安全隐患。因此，在沉降段路基路面施工期间，需要同步开展沉降变形观测作业，在沉降段及周边范围内设立多处高程基准网点，把相邻网点间距保持在100m内，定期对路基路面、路桥沿线建筑物与构筑物的沉降值进行测定，对比测定值与额定值，把测量精度控制在1mm。如果在沉降变形观测期间，出现沉降值大幅增加或是现场环境条件改变等异常状况时，则提高沉降观测频率，并在路基路面沉降值临近警戒值时采取调整方案内容、增加填筑层压实遍数、更换桥台后部回填材料种类等应对措施。同时，在施工期间禁止在沉降段路基路面上堆放重物或是通行大型车辆，避免因路基路面过早承受上部荷载而出现沉降变形，或因此影响沉降变形观测精度。