路基與橋頭差異沉降的原因分析及施工對(duì)策

1、    路基與橋頭差異沉降的原因分析及施工對(duì)策    蘇立群摘要本問(wèn)通過(guò)橋頭高填方工程實(shí)例，總結(jié)介紹了一些關(guān)于路基與橋頭差異沉降產(chǎn)生的原因及今后在設(shè)計(jì)和施工中對(duì)此類質(zhì)量通病的一些建議做簡(jiǎn)要闡述。關(guān)鍵詞：橋頭；差異沉降；質(zhì)量通病引言：路基與橋梁橋頭結(jié)構(gòu)物的差異沉降引起橋頭跳車現(xiàn)象在現(xiàn)實(shí)生活中非常典型，也是多年來(lái)技術(shù)領(lǐng)域研究的重要課題。如路基與橋梁結(jié)構(gòu)物差異沉降處理不好，交通流量比較大的時(shí)候，沒(méi)幾秒鐘就會(huì)發(fā)成一次橋頭跳車現(xiàn)象。同時(shí)由于橋頭路基的高度受橋下凈空的限制，一般填土高度可達(dá)56米，有時(shí)候還會(huì)更大，成都龍?zhí)豆I(yè)園區(qū)e線西沿線工程主線橋橋頭路基填土高度大

2、14之高，加之橋梁受施工工期限制，橋梁引道或臺(tái)背回填都是在橋梁主體結(jié)構(gòu)后進(jìn)行施工填筑，所以橋頭路基的壓實(shí)度、固結(jié)時(shí)間與正當(dāng)路段的路基有時(shí)間差問(wèn)題，因此，通車后造成路基與結(jié)構(gòu)物之間的差異沉降是導(dǎo)致跳車的必然結(jié)果。路基與結(jié)構(gòu)物的差異沉降問(wèn)題涉及到地基處理、路基填筑、橋臺(tái)搭板幾何尺寸、橋臺(tái)構(gòu)造形式及路面結(jié)構(gòu)等諸多設(shè)計(jì)與施工的原因。差異沉降綜合防治措施合理性不但減少工程量，重要的是保證行車的舒適性和安全性，具有明顯的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。工程概況：龍?zhí)秂線西延線（理工大學(xué)-成華大道）主線立交工程，位于成都市城市核心區(qū)的成華區(qū)范圍內(nèi)，該工程內(nèi)容包括：龍?zhí)秂線西延線東風(fēng)渠及東側(cè)回頭橋工程、龍?zhí)秂線西延線跨成華大

3、道橋工程、中間填方道路工程。立交主線總平面設(shè)計(jì)起點(diǎn)為12+28.381，設(shè)計(jì)終點(diǎn)為18+55.500。龍?zhí)豆I(yè)區(qū)e線西延線（理工大學(xué)-成華大道）的規(guī)劃紅線寬度為40米。為方便敘述，本次主線立交主體工程分為三部分東側(cè)橋部分（含主線立交主體工程、南北側(cè)慢行系統(tǒng)坡道部分）中間填方道路部分西側(cè)橋梁部分（即主線跨成華大道橋工程）路基與結(jié)構(gòu)之間的差異沉降原因分析結(jié)構(gòu)工程是剛性體，臺(tái)背部分雖然通過(guò)摻拌（石灰、礫石、粉煤灰）等異型材料進(jìn)行加固處理，但畢竟存在強(qiáng)度及回彈模量不同的差異問(wèn)題。而臺(tái)背后的一般素土路基又不必進(jìn)行處理，就導(dǎo)致橋臺(tái)與臺(tái)背，臺(tái)背與路基之間產(chǎn)生不同程度壓縮和沉降。橋臺(tái)與臺(tái)背一般情況下同處于相同

4、的地質(zhì)層，但不是一類結(jié)構(gòu)體，雖然橋臺(tái)作用在地基上的壓力大于臺(tái)背壓力，因具有足夠的摩擦力而產(chǎn)生豎向沉降變形，但臺(tái)背以后的段落畢竟存在剛性、半剛性、彈性或塑性之間的材料的強(qiáng)度差異，在行車軸載的作用下，產(chǎn)生不同程度的差異沉降。施工質(zhì)量問(wèn)題：對(duì)于一般的臺(tái)背回填及u型橋臺(tái)施工過(guò)程中，因?yàn)楣ぷ髅嫘?，重型壓路機(jī)很難靠近，考慮施工機(jī)械注意避免破壞砼結(jié)構(gòu)，成品保護(hù)等問(wèn)題，存在靠近橋臺(tái)邊緣的很難達(dá)到設(shè)計(jì)的壓實(shí)度。造成填方整體產(chǎn)生豎向固結(jié)變形，形成嚴(yán)重的工后沉降，臺(tái)背與路基之間造成沉陷并出現(xiàn)臺(tái)階。臺(tái)后填料滲水侵蝕及變形：在橋臺(tái)和臺(tái)后填方之間或錐坡之間，自然降水極易延路面或錐坡（壓實(shí)度未達(dá)到要求的松散狀態(tài)）內(nèi)滲透，并

5、產(chǎn)生侵蝕和軟化造成沉降變形。路基與結(jié)構(gòu)之間的差異沉降的技術(shù)處理對(duì)策橋頭搭板的設(shè)計(jì)：在路基和橋臺(tái)結(jié)構(gòu)物連接段范圍內(nèi)，因遠(yuǎn)離橋臺(tái)的路基壓力逐漸減弱，既沉降逐漸減小，加之從橋臺(tái)到臺(tái)背，從臺(tái)背到路基又是不同材料的特點(diǎn)，應(yīng)該設(shè)置一定長(zhǎng)度的過(guò)渡段，主要分為一下集中形式：一、 路面類型過(guò)度形式橋涵兩端路堤的施工，在一定長(zhǎng)度范圍內(nèi)鋪設(shè)不同厚度或不同材料的過(guò)度路面，待路堤沉降基本完成以后改為鋪筑原設(shè)計(jì)路面，該措施對(duì)水泥混凝土路面的施工效果尤其顯著。二、 搭板過(guò)度形式設(shè)置搭板可使柔性結(jié)構(gòu)路段產(chǎn)生的較大沉降通過(guò)搭板逐漸過(guò)度到橋頭結(jié)構(gòu)物上，車輛行駛不至于產(chǎn)生跳車，目前設(shè)計(jì)搭板長(zhǎng)度一般為68米不等。雖然搭板的功能在一定

6、時(shí)間內(nèi)使用效果良好，但是隨著行車時(shí)間增長(zhǎng)，遠(yuǎn)離橋臺(tái)搭板末端的部分極易發(fā)生凹陷。因此，在端部設(shè)置半剛性材料做成的枕梁，效果會(huì)更好。該理論依據(jù)是假設(shè)行車輪載的影響深度與路基影響深度相同，使附加應(yīng)力逐漸歸零并減少沉降。設(shè)置較長(zhǎng)的橋頭搭板，根據(jù)路堤的填筑高度不同可酌情增減搭板的長(zhǎng)度，假設(shè)軟土路基上的橋頭路基不必限制橋頭搭板的長(zhǎng)度，使搭板遠(yuǎn)端與路基的正常段達(dá)到同步沉降。加大橋頭搭板的長(zhǎng)度有利于減少差異沉降對(duì)行車舒適度的影響。設(shè)置特異的橋頭搭板或采用輕質(zhì)及永久性材料，設(shè)計(jì)為膨脹性聚苯乙烯、閉孔的泡沫塑料，即eps，雖然該產(chǎn)品設(shè)計(jì)一次性投資較昂貴，但使用穩(wěn)定性及耐久性很好，養(yǎng)護(hù)維修費(fèi)用極大降低。三、 增加設(shè)

7、置路基與橋臺(tái)構(gòu)造物之間設(shè)置排水槽，或在橋臺(tái)與填方段結(jié)合除及過(guò)度段的路面下設(shè)置墊層，防止路面滲水侵入填方體內(nèi)，減少對(duì)路基、路面材料的沖刷和侵蝕，以致保持橋頭及臺(tái)背的穩(wěn)定性。四、 使用輕質(zhì)材料采用液態(tài)粉煤灰進(jìn)行橋頭臺(tái)背的填筑，可以很好的降低橋頭的自重及減少沉降。五、 采用加筋擋土墻的形式采用加筋擋土墻作為橋頭路基的基本形式，連接橋頭兩側(cè)路肩方向的翼墻，以約束路基的側(cè)向變形，最大限度的減少橋頭路基的沉降量。六、 采用加筋整體式橋臺(tái)形式由帶筋與填料成層交替鋪設(shè)，并緊密壓實(shí)而成的一種復(fù)合材料，其內(nèi)部穩(wěn)定性是由帶筋與填料之間摩擦力作用而控制，該橋臺(tái)固有整體普通橋臺(tái)的受力作用，梁通過(guò)墊梁搭在筋體上面，加筋結(jié)

8、構(gòu)整體承受梁作用的荷載，在加筋體下部有設(shè)普通結(jié)構(gòu)的樁基礎(chǔ)，而加筋體的高度和地基的壓力與路堤相同，避免路基與結(jié)構(gòu)物的沉降現(xiàn)象。路基與結(jié)構(gòu)之間的差異沉降的施工質(zhì)量控制采用增大臺(tái)背施工作業(yè)面的措施，雖然該工作面必須使用大型壓實(shí)機(jī)械而工作效率低，但是必須堅(jiān)持使用大型機(jī)械設(shè)備進(jìn)行壓實(shí)達(dá)到設(shè)計(jì)理想的壓實(shí)度，改變傳統(tǒng)的施工工藝，順橋向底部的施工長(zhǎng)度以15cm為宜，頂部施工長(zhǎng)度以15m+h（h為路基填筑高度）為宜，施工虛鋪厚度不大于20cm，層位做出標(biāo)記并留有橫坡，壓實(shí)度應(yīng)不小于98%進(jìn)行嚴(yán)格控制，邊角部位使用機(jī)械夯務(wù)必嚴(yán)格夯實(shí)。橋梁臺(tái)背施工一般應(yīng)先于路基完成，其上部沿路基方向的長(zhǎng)度不小于臺(tái)身長(zhǎng)度，下部長(zhǎng)度按橋臺(tái)高度1：2計(jì)算，采用橫向分層填筑。斜交臺(tái)背填筑應(yīng)從臺(tái)身兩側(cè)填筑，同時(shí)按水平分層填筑和橫向碾壓，以減除偏土壓力的影響。對(duì)于高填方的臺(tái)背回填要使用摩擦角大的填料，盡量做到材料品質(zhì)一致以減少因材料自重不同產(chǎn)生不平衡的沉降。錐坡及臺(tái)背的施工應(yīng)做到在橋臺(tái)樁、墩臺(tái)身或u型臺(tái)臺(tái)身的蓋梁或臺(tái)帽施工之前完成臺(tái)背的施工，以提前預(yù)壓以減少沉降。結(jié)束語(yǔ)：綜上問(wèn)題是工程實(shí)踐中屢見(jiàn)不鮮的技術(shù)問(wèn)題，也是一直困擾設(shè)計(jì)與施工的技術(shù)難題，只要加強(qiáng)科學(xué)的設(shè)計(jì)理念和嚴(yán)