公路桥梁沉降段路基路面的标准化施工技术研究

2023-06-10毛成斌

运输经理世界 2023年4期

毛成斌

（怀化通达建设工程有限公司，湖南怀化 418000）

0 引言

沉降是公路桥梁常见的一种质量病害，它是在荷载作用下，地基土受到不均匀压缩形成的竖向变形或下沉。沉降问题不仅会影响车辆的正常行驶，还会损坏桥梁结构，导致桥梁的整体承载力降低、使用寿命缩短[1]。为有效避免沉降问题，参建企业应在工程设计阶段优化施工设计、明确技术手段，在施工阶段落实标准化施工，以消除沉降隐患，提高施工效率和质量，获得良好的经济效益和社会效益。

1 公路桥梁沉降的危害

公路桥梁发生沉降病害会产生诸多危害：

第一，局部发生较小的沉降，肉眼难以察觉，而这种局部沉降可能导致路基结构变形、开裂。若是桥梁基础结构发生破坏，其强度、承载力等指标会降低，沉降范围会不断扩大，甚至会引发塌陷、倾倒等重大事故（见图1）。

图1 公路桥梁沉降实物图

第二，桥梁发生沉降后，会导致路面平整度不足，车辆行驶时容易发生跳车现象，会影响行车安全性和舒适性[2]。

第三，沉降问题会不断发展，如果没有及时采取维护措施，会缩短道路桥梁的使用寿命。

2 公路桥梁沉降段路基路面的标准化施工技术

2.1 搭板施工技术

搭板是防止桥端连接部分发生沉降而采取的技术措施，它位于桥台或悬臂梁板端部和填土之间，随填土沉降转动，行车时可起到缓冲作用，能够避免路面凹凸不平影响行车舒适度。对搭板进行受力分析（计算模型见图2），通过改变模型板的尺寸、荷载，对搭板的应力、位移变化进行分析。结果显示：在搭板结构中设置路肩，可减小搭板底部的弯拉应力；适当增加板厚，板底最大弯拉应力、竖向位移均会减小；搭板长度和宽度变化，对受力和位移的影响不大[3]。

图2 搭板受力分析的计算模型图

搭板施工技术要点如下：第一，采用钢筋混凝土搭板结构，台后填土要选择透水性材料，分层回填并压实，进行防水处理。第二，台后地基若是软土，根据设计要求进行加固处理，预压环节动态观测沉降变化，确保在搭板施工完成前达到预压沉降控制值。第三，在搭板下路堤处设置排水构造，一般采用现场浇筑工艺。第四，搭板和桥台连接时，使用螺栓进行固定，防止滑动、跳动。还要检查邻板和支架是否完整，侧拉杆与偏移位置是否相重合，防止纵向滑动。第五，在端部安装橡胶材质厚毡垫，间距控制为80cm；为避免倒角损坏涂层，可旋转底座和盖板。第六，对于结构上的空隙，先用玻璃纤维材料充填，再用沥青密封，防止水体渗漏。

2.2 灌浆施工技术

灌浆法是处理桥梁沉降的常用技术方案，主要通过填充岩土的裂缝、孔隙，提高岩土的整体性、强度和刚度，避免发生渗漏。灌浆施工技术要点如下：第一，浆液配制。使用普通硅酸盐水泥和自来水进行配制，两者比例为1.5∶1；如果施工时遇到阴雨天气，可适当添加一定比例的水玻璃。第二，钻孔。孔位一般按照梅花形布置，使用液压钻机钻孔，按照从内向外的顺序展开作业。其中,孔深＜4m 的一次成孔，孔深≥4m的分段成孔。第三，注浆。采用间隔注浆法，按照先外围后中间的顺序进行，根据试验段参数确定注浆压力。例如，初始注浆时压力为0.2MPa，主要起渗透作用；最终注浆压力控制在0.5MPa，主要起挤密作用。注浆过程中严格控制注浆量、注浆速率，当注浆率＜1L/min 时，继续注浆10min 结束[4]。第四，封孔。注浆完成后，使用浓稠的水泥浆封孔；浆液凝固后，用水泥砂浆抹平。根据设计要求，采用荷载法、声波法、取样法等检验注浆质量。

2.3 路基处理技术

不良路基是导致桥梁发生沉降的一个重要原因，施工时对路基进行加固处理，能显著降低工后沉降概率。常用的路基处理技术有强夯法、换填土层法、加载预压法、加筋土法等，加固原理和适用范围见表1。

表1 常用的路基处理技术

以软土路基为例，采用强夯法进行处理时，需注意如下技术要点：

第一，选用合适的起重机，根据加固要求确定夯锤重量，夯点一般设置为梅花形，夯击总能量控制在2000kN·m 以上。第二，夯前检查夯锤的质量、落距等参数，对夯点进行复核，出现偏差及时纠正；夯完检查夯坑位置，测量每个夯点的夯沉量。第三，为保证强夯施工的安全性和精准度，由测量人员进行沉降位移观测，监测路基的变形情况，根据测量数据指导现场作业，控制好填筑速率，预测工后沉降值，对比设计要求调整后续施工方案。

2.4 台后回填技术

台后回填是桥梁路基路面施工的重要组成部分，回填材料、施工质量直接影响桥梁结构的稳定性。台后回填施工技术要点如下：第一，待桥涵结构达到设计或规范强度，及时进行台后回填施工，回填级配碎石的处理范围见表2。第二，一般情况下，填筑材料选择透水性材料，最大粒径控制在10cm 以内。第三，回填完成后，使用重型碾压机械进行压实，局部机械压实不到的地方，使用小型夯实机具。分层回填，每层最大压实厚度≤15cm，使用小型夯实机具的部位的铺设厚度≤10cm[5]。第四，留下原始施工记录，现场验收和施工资料的签认同步进行，针对台阶开挖、基地清理等隐蔽工程，要留下影像资料。第五，台后回填完成，预留1 年的工后沉降期。如果工期紧张，可采取超载预压、补强等技术措施，当路基沉降量达到90%以上，才能进行路面施工。

表2 桥涵结构台后回填级配碎石的处理范围

3 提高公路桥梁路基路面施工质量的措施

3.1 优化沉降段施工设计

要想避免桥梁沉降，提高路基路面施工质量，首先要优化沉降段的施工设计方案。落实地质勘察工作，全面掌握地质特征，对路基路面的承载力进行计算分析，严格执行规范标准要求。设计施工方案时，积极应用新材料、新工艺，以有效提高路基承载力。

3.2 科学处理软土路基

施工期间遇到以软土路基为代表的不良路基时，应采用科学的加固处理方案。一方面，结合现场实际情况，根据路基土的性质和物理力学特征，选择对应的处理技术；另一方面，对比不同方案的优缺点，兼顾处理效果和经济成本，达到降本增效的目标。

3.3 加强道路变形控制

影响道路变形的因素较多，其中雨水渗透会破坏路基土的结构，影响填料的稳定性[6]。基于此，需要采取有效的雨水控制措施，如根据地质勘查结果，明确地下水位和影响范围，采取有效的排水防水措施，综合考虑降水、地表水、地下水的影响，对水工构筑物进行修复维护等，最大程度地降低道路变形量。

3.4 落实现场施工管理

现场施工管理是提高施工质量的必要手段，结合公路桥梁工程的特点，在沉降段路基路面施工中，应该将人员、机械、材料三个要素作为管理重点。例如，安排专人进行现场指挥，落实安全技术交底；开展人员培训教育活动；对机械性能、材料质量进行严格验收、科学存储等。

4 工程案例分析

4.1 工程概况

某公路工程其中一标段起止桩号为K25+040—K47+150，线路全长22.11km。道路红线宽度为48m，整体呈东西走向，采用双向四车道，设计行车速度60km/h。其中，包括多个桥梁、涵洞等构造，现场勘察发现地形变化大，存在软土路基，为避免桥梁发生沉降，遂编制专项施工方案。

4.2 沉降段路基路面施工方案

结合该工程实际情况，采用设置搭板结构+桥台软基处理+优化路基填筑技术方案，施工方法如下。

4.2.1 设置搭板结构

设置搭板结构，将沉降区域的路面从厚度上的突变转变为刚度上的渐变，避免运行中受作用力影响发生持续沉降。根据该工程桥梁结构的参数，计算得出搭板的倾斜度为8°；调整搭板顶层标高，与正常路段的标高保持一致。施工时，预留反向斜坡，利用道路的方向斜坡进行标高设计，避免搭板间距过小，上部受到压力而损坏。此外，准确计算路基顶部与搭板之间的距离，对间距＜10cm 的部位，铺设沥青混凝土找平，以提高搭板台背的整体强度。

4.2.2 桥台软基处理

沉降段存在软土路基，必须采用加固处理技术，以满足路基的强度要求，降低工后沉降量。该工程中，经方案对比最终采用喷浆搅拌法，基本工艺流程如下：测量定位软土路基水平面—喷浆搅拌下沉—搅拌过程中缓慢提升—再次下沉—重复搅拌下沉和提升的步骤—直至路基强度满足设计要求。软基处理完成后，重点控制路面结构的厚度和平整度，由测量人员进行实时测量，每间隔5m 设置一个监测墩，严格控制高程值。在路面表层摊铺作业环节，使用铝合金导杠对基准面进行衡量，严格控制路面的平整度。

4.2.3 优化台背回填

软基处理完成后，对台背回填方案进行优化，有效控制变形和沉降，提高路基的抗压能力和承载力。该工程采用台阶开挖法，使用砾石、8%的石灰土作为回填材料。回填作业使用推土机、重型碾压机、小型夯机等机械设备，最终达到压实度要求，同时使路面保持良好的整洁度。