路桥过渡段路基路面设计要点及沉降处理研究

2023-02-09陶梅

建材发展导向 2023年1期

关键词：搭板桥台路桥

陶梅

（安徽省启帆建设工程设计有限公司，安徽合肥 230061）

路桥过渡段路基路面设计水平直接影响整个路桥质量，因此为了防止沉降出现，就必须要加强路基路面设计。而对路桥过渡段路基路面设计要点及沉降处理进行研究分析，则能为路基路面设计提供依据，并为加强沉降处理，保证出行安全提供便利。

1 路桥过渡段位置路基路面发生沉降的原因

1.1 设计方面因素

公路桥梁过渡段路基路面沉降严重的主要原因与设计因素密切相关，分别为压实工艺、过渡段板搭设计以及桥台结构设计等[1]。在对铺筑桥台进行设计时，如果施工人员先将搭板压实，然后再进行桥台铺筑，便会对过渡段的压实质量造成影响，很容易便会出现沉降问题。因此，必须要优化设计，应该先进行铺设桥台，然后开始压实工序，这样可以最大程度上保证压实质量。

同时在设计过程中还要考虑施工期间的排水系统。若填筑材料中含水量较高，或者材料等级与施工要求不统一，便会对过渡段主体承载力造成影响，使得公路桥梁在使用过程中，路基和路面会发生不同程度的沉降。

1.2 台背压实问题

根据公路桥梁施工要求能够得知，在公路桥梁施工时，施工人员应该根据操作规范对桥台台背进行压实处理[2]。但在实际使用过程中，桥台台背很容易会受到其他因素的影响，从而出现实台背压度和具体要求之间存在差异。例如: 一些工人的技术水平较低，因此在实践中容易出现颠倒施工顺序的情况；再加上缺乏施工经验以及岗前职业培训，施工人员的不具备专业的知识与技能，所以在对进行施工时，很容易导致台背质量受到影响，引发路基路面出现沉降问题。对于公路桥梁过渡段的路基和路面沉降这一问题，台背压实度不足是一个重要原因。长此以往，还会让土体会发生变形，并对道路的平整度造成影响，提高出行隐患。因此，在对台背进行设计施工时，必须要确保其压实度能够符合相关标准。

1.3 刚度差异因素

因为公路与桥梁之间具有高度差，所以公路桥梁的过渡段很容易出现沉降这一问题[3]。此外，在整个道路桥梁工程中，桥梁为刚性结构，而道路则由路基以及路面组成，为柔性结构，因此桥梁和道路之间无论是荷载力，还是结构刚度都具有明显差异。当车辆在桥梁上行驶时，桥梁发生变形可能相对较小，但路基与路面则容易遭受自重影响，从而出现不同程度变形，最终增加道路安全风险。

1.4 路面沉降因素

随着公路桥梁建设的加快，对于路面的设计工作逐渐完善，有些路面的厚度会不断增加，最厚能够达到60cm以上。而路面厚度的增加，会导致工作人员在进行垫层以及基层碾压等工序时，施工设备无法满足碾压要求，从而对公路桥梁的质量造成影响。并且在施工完成后，在车辆荷载的影响下，施工人员还需要增加基层以及垫层的压实度，导致路面沉降这一问题变得越发严重，稍有不慎便会发生桥头跳车等情况。

2 桥梁过渡段路基路面的设计要点

2.1 合理设计路基路面结构

道路设计环节会影响到后面各个阶段。以沥青路面为例: 相关人员在进行结构层设计时，首先要考虑周围的各种影响因素，以及材料、结构等，保证道路、桥体符合相关标准，以此来防止沉降等问题出现。同时还要控制每一层的疲劳开裂情况，并必须控制每一层结构的变形值，通过这种方式来避免因整体刚度降低而产生的沉降与其他损伤，从而降低道路风险，保障出行安全。

在开展计算时，要确保设计弯沉值应该高于实际弯沉值。现阶段，我国道桥建设发展迅速，设计人员在这方面有着丰富的经验，总体素质较高，可以熟练进行运用。值得注意的是，应该结合道路等级与材料类型对道路的基层类型系数、道路等级系数以及面层类型系数进行计算，以此来确保计算结果的准确性与可靠性。同时，在计算过程中，还要考虑季节性冻土与地下水位高以及排水量低的位置，并适当增加功能层[4]。

2.2 地基和路基设计重点

公路桥梁桥台一般采用刚性混凝土结构，但因为其基础刚度较低，所以在对地基与路基进行设计时，要控制好桥台与路基的刚度差，以此来防止过渡段发生沉降，使工程整体质量得到提升，保障出行安全。设计人员在对地基与路基展开设计时，应该先设计一个长度在50m的坡度带，并将其放置在路堤与桥台中间，然后填充相应的缓解材料，使车辆在过渡段拥有良好的稳定性。其次，碎石级配范围应该满足过渡段施工要求，并将其作为过渡段路基。最后，应将水泥加入路堤当中，加强过渡段的总体强度，减少沉降现象出现。

2.3 过渡段设计重点

设计人员在对过渡段展开设计时，必须要选择具有良好抗剪强度的土工格栅，并确保其和周围土壤相连。如图1 所示。不仅如此，它还可以提高土壤的承载力，防止土体出现变形，并显著提高路基的稳定性。在制定方案时，应选择横向布局这种方式来进行，然后根据项目的具体情况科学、合理地选择施工方案，以此来提高施工质量当过渡段非均匀沉降指标为500cm时，过渡段的长度就必须大于12cm，相关工作人员需要运用连续坡面沉降的方法进行作业。如果在作业中，过渡段沉降落差为线性变化，相关人员应使用打桩加固法进行作业。根据填土高度以及沉降速度的差异，相关人员可以通过控制桩长和间距进行调整。通常情况下，桥体的桥头部分桩长较长，且桩间距离较短。在道路段，桩长较短，且桩间距离较大。此外，在桥体中间位置，长度与间距呈线性变化，能够促进过渡期顺利进行。

图1 设置土工格栅的路桥过渡段结构形式

2.4 搭板的设计要点

首先，在公路桥梁工程使用期间，施工人员应该控制好过渡板的坡度，确保其在2.1% ～0.3%之间，这样能够有效控制沉降率，防止由于沉降产生纵向坡度。其次，还要合理控制板长，确保板的长度能够抵达平台背面。最后，根据平台与弹性地基的具体受力情况，科学合理地计算板长，确保板长能够维持在便于使用的长度。并且设计人员在设计板材强度时，应该充分考虑填料与搭板之间的间隙。

3 路桥过渡段路基路面沉降处理措施

3.1 创新沉降处理方法

建筑企业在进行公路桥梁施工时，必须把过渡段路基与路面沉降数值控制在0.1m以内，加强路面稳定性，降低后续使用中出现意外的频率。但是，若想将路面沉降问题解决，除了要做好把控外，还有必要对具体操作方法进行合理的优化，及时完善基础沉降技术体系。通常情况下，载具体施工中，相关人员可以采用水泥搅拌换桩技术、换填技术、土木栅格技术等，加强过渡区路基的设置与铺设。在过渡段和低坡度铺装结构中，利用换填技术，施工人员可采用一些质量较轻的材料来进行相关作业，并将沉降段的路基调整到合理的范围内。在进行作业时，相关人员可以运用水泥搅拌技术以及土工栅格技术，加强路面强度。在经过水泥与栅格加固后，路面的强度会得到明显加强，使路面变形、沉降的风险出现频率降低。能显提高路基稳定性，降低开裂风险，并在道路和桥梁项目中建立公共过渡。

3.2 完善搭板铺设方案

在进行路基、路面的改造作业时，相关人员应根据具体情况优化搭板的设计。尤其是搭板的防沉降能力，应该重点优化。第一层搭板应该能够有效极强路面强度。所以，第一层搭板应设计为复合式结构。该层搭板的运算公式为:

在上述式中Loi为搭板长度； α是楼板结构中的长度系数； Li是第 i层搭板长度。在搭板长度为0.26 的条件下，相关设计人员应充分考虑土层的影响，然后进行严谨的计算，得出搭板的确切长度，在确定两根搭板间的间距。

根据公路桥梁施工模拟数据，当搭板的施工长度过短，那么设计人员在对搭板进行设计时，应进行严格的计算，保证长度适和，并且每层搭板之间的距离应根据设置长间隔进行严格运算。

3.3 增强路基填料密实度

路基压实是处理路基沉降和铺设过渡段的重要措施。公路桥梁施工时，应提高对路面压实方面的重视程度，绝不能草草了事，要将路面的密度压实在一定数值之内，使其在具体使用中的强度能够达到标准。特别是，复合材料主要用于加筋路堤，填充道路桥梁过渡段从而提高其强度，加强其承重能力。在具体作业中应尽量做到均匀平坦，以此来保障工程质量。

3.4 重点进行台背排水工作

在道路桥梁过渡段的排水工作非常重要，关乎着后续工程的质量，严重情况可能会导致道路沉降。所以弱项有效提高工程的排水能力，加强安全管理，还应考虑台背的排水结构。保证过桥梁总体的排水性能，使桥梁后续能够长时间稳定使用。相关工作人员还应该根据作业区域内的具体换京做出适当的调整，使桥梁的排水性能更加符合当地的特殊环境。

施工人员在进行台背填筑时，需要在路基结构底板拱上设置盲沟和排水沟。在过渡段地基处理过程中，过渡段的横坡可以用粘土填筑，让横坡保持在3.5%，形成底拱。在土拱两旁边向下挖掘，作为排水沟的基础结构，挖掘时要注意深度以及宽度，决不能超过0.6m。然后运用尼龙膜和油毡布置在台背，加强防水效果。之后再将半径不小于0.1m、约5cm的塑料管放入沟内，塑料管间距控制在10cm以内。

在此期间，要结合过渡段总体结构设计，排水管从桥头及基础外的土拱区直接伸出，选用尺寸大、透水性好的建筑材料，用于填充塑料管周围，并在路基顶部逐层填充。施工规划方法与上述方案一致，但无需设置排水沟。用渗透性填料填筑沟槽，再将出口区域用合适材料进行深度处理。在特殊情况下，相关人员可以运用合适的方法调整排水垫层，加强防水效能，防止漏水对地下结构和人行道造成损害，并避免多级凹过渡段的沉降风险。

3.5 提升施工人员专业水平

增加资金投入力度，不断提高路桥过渡段设计与施工人员技术水平，有关企业应加强对技术人员的教育培训，努力提高关键技术的适用性。为公路桥梁基础设施建设和服务企业提供一批技术力量雄厚、操作方便的专业技术人员。政府设立专项资金，鼓励有关技术人员积极推进改造台后填筑、站前排水、地墙地基处理以及伸缩缝的浇筑或焊接等技术:应充分发挥设计人员和工程师的主观能动性，并鼓励他们积极参与大学或其他科研机构在现代能源技术研究和应用方面的交流与合作。新材料、新技术为深化和改进路桥过渡段设计和施工提供了良好的基础。

3.6 严密遵循质量操控规范施工

政府有关部门制定了公路桥梁过渡段施工质量标准和规范。例如，在公路桥梁施工实践中，施工单位应采取有效的策略，将公路桥梁穿越的沉降值控制在20 ～30cm左右。道路桥梁工程过渡区地下及铺装工程已在施工现场完成。经同期检验分析，沉降明显小于6mm。这是控制下一个施工过程的唯一方法。公路交叉口地下和公路施工中产生不均匀沉降的原因是多方面的。在土木工程实践中，应加强施工质量控制，督促施工技术人员按有关标准完成相应结构，尽量减少不均匀沉降的可能性。

3.7 桥台位置和桥头种类的操控措施

桥台和桥头位置是有效控制公路桥梁过渡段非均匀沉降的核心。在执行基础设施和路面设计任务之前，负责的设计师应该对施工现场的地质和地形条件进行勘察，从而更加科学、合理的制定设计任务，并为成功完成未来道路桥梁路段的基础设施和铺装工作做好准备。例如，在确定桥台方向时，设备应尽快避开填方路段以及软土地基。在桥台及台后填土方面，建筑企业应更好地利用开挖断面进行施工，确保过路段施工顺利完成，防止桥台出现不均匀沉降等情况，提高控制效果。

3.8 路桥过渡段形变把控措施

施工人员应把公路桥梁横断面变形作为控制公路桥梁横断面设置的重要手段。公路桥梁过渡区的地下工程沉降指标和铺装指标有严格的标准。在公路桥梁过路段施工中，若指标超过相关标准，不仅会出现过渡段变形，而且车辆在行驶过程中会跳到桥头，直接影响车辆通常的安全性和舒适性。因此，为了最大限度地降低这种现象发生的可能性，施工人员有必要在公路桥梁过渡段的路基和路面施工中严格执行施工规范，以减少路面和桥梁之间的沉降差异。提高路桥过渡段的整体安全性和稳定性，保证车辆行驶的安全性和舒适性。