路桥工程桥头路段的沉降机理和施工技术要点.pdf

道路桥梁工程线路长、地质条件复杂多变，南方地区受降雨和地下水丰富的影响，施工难度大、技术要求高。道路桥梁工程在投入运行后，路基路面沉降问题时有发生，尤其是桥头路段沉降问题比较常见。桥头路段发生沉降，不但影响行车安全和行车舒适度，还会对道路桥梁自身结构造成损害，甚至威胁车辆运行安全。为此，需要对桥头路段沉降机理进行深入分析，提出桥头路段施工技术要点，以期提升道路桥梁工程质量，创造安全行车条件。1 工程概况我国南方某道路桥梁改造工程全长 1200m，路面红线宽度为 28m，横断面的机动车道宽度为 20m，机动车道两侧的人行道宽度各为 4m。该工程含有 1 座设计为 2 跨、总长度为 42m 的预应力钢筋混凝土简支梁跨河桥。该桥中部 2 根桥墩的底部采取钢筋混凝土灌注桩加承台结构，桥两侧的 2 座钢筋混凝土桥台底部亦采取钢筋混凝土灌注桩加承台结构。与 2 座桥台相连接的 2 个桥头路段的钢筋混凝土桥头搭板长度均为 9m，采取钢筋混凝土枕梁防沉降技术。该路桥改造工程在施工过程中，不断发生各种不利因素，给路基路面施工、特别是桥头路段的路堤施工带来不利影响。例如南方 7、8 月份频繁受到台风、降雨的干扰；换填土方均为黏性土，受降雨影响处理难度加大；施工区域面临河流，也给桥头路段土方换填施工带来难度。这些不利因素，都给桥头路段发生沉降埋下了隐患。2 桥头路段沉降机理道路桥梁工程桥头路段发生沉降的机理，可以分为路堤沉降、台背基础沉降、桥头搭板沉降等 3 种类型。现对这 3 种类型的沉降机理，逐一进行分析。2.1 路堤沉降2.1.1 回填土黏性较大路堤是指路基顶面高于原地面的填方路基。该道路桥梁工程在施工过程中，多采用黏性土作土方回填材料。采用黏性土作回填材料，因为其粘性较大，在回填土压实过程中容易造成土体的密实度不足，从而导致路堤发生沉降。粘性土体受到施工过程中降雨等自然条件的影响，很容易增加粘性土体的含水量，此时如果施工工艺和技术措施不到位，就会造成粘性土体碾压的密实度不足，从而导致路堤发生沉降。2.1.2 回填土施工不规范未按设计要求将回填土分层摊铺、找平和碾压，每层边缘没有设置台阶，分层过厚和压实遍数不够，回填土含水量偏多未经处理，回填土粒径不符合设计要求，回填土中含有杂质等，都会导致路堤发生沉降。2.2 台背基础沉降2.2.1 回填土碾压不到位台背基础路段是沉降多发路段。台背与桥台衔接路段的基础，与桥台的台身和道路基础相连接。由于压路机对台背路段的回填土碾压，容易产生碾压不到位现象，路桥工程桥头路段的沉降机理和施工技术要点李东方 盛杰 陈旭明摘要：在简述了某道路桥梁工程概况和施工过程中发生的各种不利因素的基础上，分析了桥头路段在路堤、台背基础、桥头搭板等部位发生沉降的机理，详细阐述了桥头路段在路基排水、软土基础加固、路堤填充、桥头搭板等方面实施的施工技术要点，达到了桥头路段不发生沉降、提高质量、保证工期的目的。关键词：路桥工程；桥头施工；沉降机理；技术要点（北京市政路桥股份有限公司，北京100000）168工程机械与维修CONSUMERS&CONSTRUCTION用户施工可造成台背路段回填土碾压的密实度欠缺，回填土土体与桥台混凝土衔接部位就会产生缝隙，容易渗水，从而导致台背基础发生沉降。2.2.2 台背基础土体指标不合格若是台背路段回填土方碾压的密实度不足，会造成土体留有较大的压缩性；如果台背路段土体含水量超标、会造成土体孔隙率加大、压缩性增加。在这些问题存在的条件下，台背路段的路基路面经过土体自身质量和车辆载荷的长期作用，会导致台背路段的基础产生沉降。2.2.3 桥台与台背刚性差异桥台位于桥梁两端，支承桥梁上部结构并和路堤连接。其功能除了传递桥梁上部结构的荷载到基础外，还具有抵挡台背后面的填土压力、稳定桥头路基、使桥头线路和桥上线路可靠而平稳连接的作用。台背指桥梁两侧桥台与主体路基衔接的一段路基，由土方分层回填、分层碾压而成，起到桥梁与道路承上启下的作用。台背回填土完成养生后，与桥台相比其刚性小、柔性大。桥台是钢筋混凝土浇筑而成，完成养生、混凝土达到规定强度之后，就形成了刚性体。因此，在台背和桥台长期承受相同载荷的情况下，会造成台背和桥台发生差异性沉降，即台背路段的路堤会发生较多沉降。2.3 桥头搭板沉降2.3.1 枕梁发生沉降本工程的桥头搭板是指一端搭在桥台上、另一端置于枕梁上的钢筋混凝土板，其作用是调节因桥台与路堤的刚度差异较大而引起的沉降差。桥头搭板沉降一般是在路堤上的枕梁发生沉降的情况下产生的。在此情况下，路堤会出现弹性支撑，而周围的土体则会承受相应的弹性应力，其中离桥台较近的土体承受弹性应力较小，由此造成桥台周围路堤受力不均衡，从而导致桥头搭板产生沉降。2.3.2 动载荷不断作用道路桥梁在运行过程中，路面行车的动载荷不断作用，动载荷峰值大都作用于桥头搭板支撑的路基端部。当汽车行驶至桥头搭板的末端位置时，对应路段路基所受到的纵向应力恰好为最大值，因此这一路段路基的塑性变形尤为显著，极易导致桥头搭板出现较多沉降。3 桥头路段施工技术要点桥头路段发生沉降，会加速桥梁伸缩缝的损坏，进而造成伸缩缝附近路面结构的损坏，甚至造成桥台和台背路段结构的损坏，最终导致桥梁和道路使用寿命大幅度降低。为了解决桥头路段发生沉降问题，需要掌握桥头路段的施工技术要点，以此为指导做好桥头路段防沉降施工工作。3.1 路基排水施工3.1.1 制定应急预案我国南方地区每年 7、8 月份降雨量充沛，是本工程重点关注和解决的问题之一。因此，要制定防水应急预案，以保证突发暴雨、大水情况下，有组织、有准备地进行应对，做到责任到人，达到消除水患的目的。3.1.2 修建排水设施在工程施工的同时，修建配套的排水设施，诸如排水管、盲沟、急流槽、截水沟等，这些排水实施可以提高路基沉降段特别是桥头路段的排水效果。此外，还需重点检查和加固桥台下部和台背路堤周围的沟渠等排水设施。3.2 软土基础加固施工3.2.1 选用适宜的加固技术修筑软土基础，是道路桥梁的重要施工阶段。软土基础是沉降频发区域，在进行软土基础施工时，需采用加固技术。软土基础常用的加固技术主要有水泥粉喷桩法、超载预压法、排水固结法、高压喷射注浆法等。经分析可知，水泥粉喷桩法在软土基础施工中的应用效果最好。应用水泥粉喷桩法施工，能提升软土基础的加固效果、缩短道路桥梁施工工期。然而，应用水泥粉喷桩法这一加固技术，存在造价高的缺陷，因此应结合软土基础施工的具体情况，选用适宜的软土基础加固技术。3.2.2 铺设土工格栅可使用土工格栅技术进行软土基础加固。土工格栅可以分担软土基础其所承受的车辆载荷，有效提升软土基础的抗剪切强度和稳定性。土工格栅在水平铺设时的弹性较好，当路基承受较大的车辆载荷时，能起到缓解软土基础变形的作用。3.2.3 换填土方桥台和台背处于河流、沟壑地段，其软土基础土体中含水量较高。为了满足桥台软土基础施工要求，通常需要换填土方。土方换填深度的确定是关键环节，这是因为换土深度与填土高度密切相关。例如填土高度低于4m 时，对应的换土开挖深度可确定为 0.6m。这 2 个数值需要在换填土方施工中，结合现场具体情况最终确定。当土方换填在雨季施工时，需要使用石灰土进行土方回填，以避免粘性土层无法晒干而发生的沉降。3.3 路堤填充施工3.3.1 路堤沉降类别和填充方法在路堤土方填充之前，需要对路堤沉降段的沉降现象进行类别划分。路堤沉降现象可分为瞬时沉降、固结CM&M 2023.04169沉降和次固结沉降，其中后 2 种沉降对路堤沉降的影响较为显著。路堤土方填充可采取纵向分段、水平分层的填筑方法，在每段填土施工中，按照横断面全宽分出水平层次，逐层向上填筑，每层厚度为 2530cm，每侧加宽 30cm，放出边线，全幅填筑。3.3.2 路堤沉降填充材料选择为了有效减少路堤沉降现象，须重点从填充材料出发进行调控。例如选用轻型填充材料，可以起到缓解路基沉降的作用，同时可以在一定程度上缓解重复载荷累积所造成的变形。在路堤填充施工时，对选取填充材料的要求很严格。例如选择路与桥过渡路段的填充材料时，主要考虑填充材料的刚度。根据相关标准，须将填充材料的刚度保持在路基材料与桥台材料的刚度之间。在台背路段填充施工时，除了关注填充材料的刚度外，对其密实度有着更高的要求。因此，在选择台背路段的填充材料时，应选用压实性能好的路堤填充材料。此外需要结合对填充材料的检验结果，选取合适的填充材料，要保证填充材料具有优良的水分蒸发性能。总之，路堤填充材料要结合施工现场实际情况进行分析，选择最为合适的填充材料，提升路堤施工质量和效果，有效防止或减轻路堤发生沉降的问题。3.4 桥头搭板施工3.4.1 合理配置桥头搭板在车辆通过道路桥梁时，会受到车辆载荷的作用，此时路基路面厚度、刚度等均会产生变化。设置桥头搭板，可有效避免因道路负载变化造成路堤发生沉降的问题。根据交通部规划设计院对桥头搭板的推荐值，该桥选择长度为 9m、厚度为 30cm、宽度为行车道宽度与硬路肩宽度之和的桥头搭板。桥头搭板采用钢筋混凝土结构，其钢筋笼包括底板钢筋、顶板钢筋、横向配筋和锚筋。为避免桥头搭板出现滑移，桥台预留的与桥头搭板锚筋连接的接头，通过焊接予以固定。该桥桥头搭板的锚筋选择 22#钢筋制作。3.4.2 枕梁的配置桥头路段施工时，将枕梁与桥头搭板合并为一项。枕梁布置在桥头搭板靠近路基一侧的端部路基中，枕梁上表面与路面底基层上表面在同一水平面。枕梁的主要作用是支撑桥头搭板，可理解为是桥头搭板的基础。枕梁将桥头搭板传递过来的载荷均布给枕梁下部的路基，可减小桥头搭板竖向位移，调整桥头搭板的纵向力，增加桥头搭板的横向抗弯刚度，减小桥头搭板的横向弯曲变形。枕梁的长度等于桥头搭板的宽度，其横截面外形尺寸为 40cm40cm。枕梁采用钢筋混凝土结构，其钢筋笼包括底板钢筋、顶部钢筋、横向配筋等。3.4.3 桥头搭板和枕梁施工要点桥头搭板和枕梁的钢筋在加工场加工成图纸规定的尺寸，在现场绑扎成钢筋笼。钢筋焊接时，单面焊的焊缝长度不得小于 10d，双面焊的焊缝长度不得小于 5d，且随焊随敲打药皮，使焊接后的焊缝成鱼鳞状，不咬边，不夹渣，无气泡。严格按照设计高程支搭模板，模板的内、外边线必须顺直、支撑必须牢固。桥头搭板和枕梁采用就地浇筑的方法进行混凝土浇筑施工。浇筑混凝土时，严格控制混凝土保护层厚度，不得出现漏筋或者保护层过厚现象。振捣混凝土时，坚持“快插慢拔”的振捣原则。混凝土初凝后，及时用塑料布覆盖并适时浇水养护，使混凝土表面始终保持湿润，养护时间不少于 7d。4 结束语该道路桥梁改造工程的桥头路段按照上述施工要点进行施工后，经过一年多时间的运行，没有发生沉降现象。以点带面，将桥头路段施工技术要点灵活运用于该工程整体路基路面施工，同样没有发生路基路面沉降现象，取得了质量、效益双丰收的预期效果，为今后开展同类型工程施工积累了有益的经验。参考文献1 常蓉.道路桥梁沉降段路基路面施工技术要点分析 J.工程技 术研究,2021,6(14):108-109.2 李晓飞.道路桥梁沉降段路基路面施工技术要点研究 J.散装 水泥,2021(3):65-67+73.3 张文博.试析道路桥梁沉降段路基路面施工技术要点 J.建筑 技术开发,2021,48(4):129-130.4 杨城.分析道路桥梁沉降段路基路面的施工技术要点 J.黑龙 江交通科技,2020,43(6):39+41.5 周涛.道路桥梁沉降段路基路面的施工技术要点探究J.门窗,2019(22):83+86.6 王化利.试析道路桥梁沉降段路基路面的施工技术要点 J.科 学技术创新,2019(17):123-124.7 王红良.试析道路桥梁沉降段路基路面的施工技术要点 J.城 市建设理论研究(电子版),2017(33):113.8 徐建.试析道路桥梁沉降段路基路面的施工技术要点 J.城市 建设理论研究(电子版),2017(18):177.