从路基设计谈路桥过渡段不均匀沉降的控制

摘要：本文对路桥过渡段产生不均匀沉降现状进行了分析，探讨了从路基设计进行路桥过渡段不均匀沉降的控制措施。

关键词：路基设计；路桥；过渡段；不均匀沉降；控制；措施

中图分类号：S611 文献标识码：A 文章编号：

桥台和台后路基填土由于结构、地基等方面的原因, 会产生不均匀沉降。如果不采取有效措施控制过渡段的不均匀沉降, 就会导致路面突变, 从而影响行车速度, 甚至造成交通事故。因此, 如何控制路桥过渡段的不均匀沉降, 保证车辆安全、平稳和舒适的运行, 是目前亟待解决的问题。

一、路桥过渡段产生不均匀沉降现状分析

1、桥头搭板设计欠妥。桥头过渡段多采用搭板结构，而设置搭板后的桥头跳车现象依然存在，分析其原因有两方面：第一，根据桥梁的长度，桥头设置搭板长度分为：大中桥搭板长度为8m，小桥及涵洞搭板长度为5m，而在施工中桥头路堤处于高填方，路桥间相对沉降量大，而搭板长度不足以起到顺接作用，车辆行驶时往往出现桥头跳车现象；第二，搭板强度不够，产生断板引起桥头线形突变，出现桥头跳车。

2、桥头地基处治不利

在桥头，有些存在软土地基，由于地基沉降引起的桥头跳车现象依然存在，分析原因主要有两方面，一方面是施工图的设计方面，对地基的探测和物理力学性质研究不全面，造成桥头路基处治遗漏或采取的处治方法不当。间或采用的软土地基处治理论计算方法和软土地基的实际情况有差距，使软土处治不能达到预期效果，不能满足《道路软土地基路堤设计和施工技术规范》的技术要求。

3、桥头路堤边坡防护措施不妥

从道路桥头路堤的施工可知，台背路堤填土常采用砂类、渗水性土作为填料，不考虑防水和排水设施，通常对桥台处于长期浸水路段，采用浆砌片石护坡，而其他桥台路段，只在锥坡范围设置浆砌片石护坡，台背设置防格网草护坡或草皮护坡，但是，从道路改建、水毁和收尾工程侦查过程发现，许多桥头路堤沉降较严重的地方，长伴随锥坡和护坡水毁，分析其原因，雨水对路堤的冲刷和侵蚀防格网草防护等路堤边坡防护措施未能起到保护路基免受雨水侵害的作用，所以桥头路堤边坡防护措施及台背防水和排水设施的不适当，促使台背填土流失，路基强度降低，在行驶车辆长期作用下，过渡段填土塑性变形，诱发桥头路堤不均匀沉降，出现桥头跳车现象。

4、桥台台背路堤压实度不满足要求

从城市道路工程建设可知，几平所有的桥梁、通道和明涵都要求台背填土处治，而台后填土压实度由施工用料、机械设备、施工顺序、施工经验、施工作业面等工程管理因素的影响。施工过程涉及各个方面：从道路施工调查结果可知，台背填土普遍存在压实不足的问题，这是造成路桥过渡段不均匀沉降的基本原因之一。

二、路桥过渡段的路基结构设计措施

1、正确布置桥台的位置

设计之前, 应对线路进行比较详细的地质勘察, 认真平衡线形、投资、设计和施工的关系, 桥台及台后填土尽量设在挖方段, 避开填方段, 尽量避开软弱地基, 尽量保持桥台及台后路基的地基条件的一致性。

2、选择适宜的桥台类型

桥台的种类很多, 不同种类的桥台对台后路基的施工的影响大小是不同的。影响的程度以埋置式框架肋板桥台最严重, 重力式桥台次之, 而桩柱式桥台则几乎不产生影响。因为桩柱式桥台的施工顺序是先填筑路基, 再施工桥台桩基和台帽。所以, 桥台设计选型时, 除遵循正常的设计要求外, 需考虑桥台型式对施工的影响, 尽量为施工和质量控制创造条件。

3、路桥过渡段的变形控制

从路桥过渡段的路基路面工程实践分析可知, 路桥过渡段的变形控制必须解决两个问题: 即严格控制过渡段内路基的工后沉降量; 将路桥交界处的错落式沉降变成连续的斜坡式沉降。因此, 其变形控制主要是控制路基工后沉降和路桥间差异沉降。

4、合理设置缓和过渡段

由于不同的结构型式, 从桥台刚度大的混凝土结构逐步过渡到柔性的填土路基结构和沥青混凝土路面结构, 其强度不一致。因此, 软土地基处治时, 各段不同强度之间需设置强度过渡段。同样地面上的路堤亦需要设置强度过渡段。世界银行贷款项目要求在刚性桥台和柔性路堤之间设置50 m 的强度渐变段, 使用不同的级配填料, 确保路堤强度过渡。如果设置50 m 渐变段有困难, 建议渐变段长度不得小于30 m。如果桥头引道不存在软土地基, 若路桥过渡段的差异沉降控制标准为5 cm, 沉降坡差按0􀀁4%控制,则强度渐变段长度应大于13 m。

5、 路桥过渡段的地基条件与路基条件

在桥头引道路堤填筑过程中, 采用土工合成材料加筋路堤并不能提高地基承载力, 也不能有效阻止地基沉降。

只有当地基具有足够的承载力, 在路堤填土自重荷载与车辆荷载的联合作用下不致破坏而产生较大的沉降时, 土工合成材料的加筋才会产生明显效果。因此, 高等级公路路桥过渡段的地基条件应保证路基的工后沉降􀀁 10 cm, 沉降差小于5 cm, 沉降坡差􀀁 0􀀁 4%的控制标准, 路基条件应满足文件要求。

6、路桥过渡段的结构型式

（1）桥台台背路堤加铺土工格栅

在路桥过渡段路基施工设计中, 必须采用土工格栅技术。当土工格栅与土一起承受车辆荷载和土体自身荷载的同时, 土工格栅能使土体的抗剪强度得到充分发挥, 约束土体的侧向变形, 控制路基填土的侧向位移, 增强路基的整体稳定性, 从而增大了路基的变形模量; 由于土工格栅与路基填土的摩擦作用, 使上部荷载可以在路基中重新分配, 降低了桥台台背局部范围土中的垂直应力, 使路基土体承载力得到提高, 从而减少沉降; 由于水平摊铺的土工格栅具有弹性, 在车辆荷载的反复作用下, 会减少或不会产生变形的累积。由于在路桥过渡段铺设土工格栅具有明显的工程效果, 因此在路桥过渡段高填方路堤可采用桥台台背回填加铺土工格栅的结构型式。土工格栅的设置间距和长度应满足文件的要求, 通过计算确定。

（2）合理确定搭板长度和搭板强度

到目前为止, 搭板的设计未有统一模式, 一般按照下述原则确定其长度:

( a) 路面设计使用年限内, 由于道路下沉引起路面纵坡变化, 要求搭板随路堤沉降后倾角在1 /200 至1 /300 范围内变化;

( b) 搭板的长度能跨越桥台台背难以压实的土体, 或跨越按计划在台背预留的土方缺口长度;

(c) 根据搭板的受力状态, 用弹性地基或简支梁计算搭板长度。根据规范要求, 按上述方法计算的搭板长度为30 m ~ 20 m。可参考此计算方法, 结合工程具体情况, 合理确定搭板长度。搭板强度的设计, 应根据搭板与台背填土可能脱空的最不利状态处理, 同时考虑搭板节段的划分以及枕梁位置对搭板强度的设计影响。

路基与桥台的连接是不同性质构筑物的连接,台后路基是公路设计、施工中容易被忽视的部位, 必须根据具体情况优化设计方案, 控制施工工艺, 从而尽可能消除或减小路桥过渡段不均匀沉降对行车的影响, 确保工程质量。

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