关于道路桥梁沉降段路基路面的设计要点探析.pdf

现代物业Modern Property Management 91 引言现代道路桥梁施工过程中，很容易遇到路基路面沉降的问题，影响整个道路桥梁工程施工质量，不利于整个工程的后续使用。所以，道路桥梁正式施工之前，应针对易出现路基路面沉降问题的区段进行合理设计，以此为该区段路基路面施工提供指导，避免整个道路后续出现沉降问题而影响整个工程使用。为此，本文以“关于道路桥梁沉降段路基路面的设计要点”为课题进行了研究，以提升道路桥梁沉降路段路基路面施工质量与效率。1 工程概况本文选择某道路桥梁工程作为研究对象，对道路桥梁沉降段路基路面的设计要点进行了研究。本工程全长约1.65km，为东西向双向八车道道路，是当地主要交通干线之一。道路为二级道路，设计速度标准为60km/h，道路红线宽度为60m。施工前通过对整个道路沿线地质条件勘查能够发现，局部区域存在软土层等不良地质，很容易使道路路基路面沉降，因而需要对不良地质区域进行有效处理，提升软土层强度，避免道路路基路面后续出现明显的沉降问题，使整个道路工程更好的使用。2 道路桥梁路基沉降的常见位置2.1 不良地质路段本工程长度较长，涉及范围较为广泛，因而很容易遇到多种类型的不良地质，从而导致路基路面出现沉降问题。具体来说，不良地质主要包括下述几种类型：（1）软弱土质，即含有一定淤泥或淤泥质土的土层，这类土层中颗粒间隙较大，含水率较高，渗透性较弱，压缩性较高，当其土层上部施加一定应力后，由于颗粒间隙变小，土壤中的水分被排出，从而导致土层沉降。（2）湿陷性黄土，指的是受到上覆土层自重影响，或是自重与附加应力共同作用下，受到水分侵蚀而导致内部结构出现破坏与变形的土。受到湿陷性黄土特点的影响，当土壤遇水之后，由于土层内部结构出现破坏，从而导致土层明显下降，严重情况下，甚至会引发坍塌事故，是某工程乃至我国其他道路桥梁工程沉降的主要原因之一。（3）膨胀土，该类型土壤具有较强的吸水性，水分充足情况下，土壤会吸收较多水分，使土壤体积膨胀变大，而周围水分较少，且蒸发作用较强时，随着土壤内水分的流水，加之上部荷载的作用，使得土层厚度逐渐变薄，从而出现路基沉降问题1。2.2 高填方路基某道路工程施工过程中，涉及到跨区域施工，使得工程中存在高填方路段，即回填高度在20m以上，石方填筑量在30m以上的倒库路基，由于填方量较高，使得路基重量较大，且温稳定性较差，长时间使用后，很容易导致道路发生沉降问题。造成这一问题的主要原因为材料问题。通常来说，道路路基填筑以素填土为主，该类型土壤具备较好的工程特性，基本符合绝大部分道路工程路基填筑要求。而不同道路路基工程采用的则是充填土，该土壤强度较低，压缩性较强，应将其填筑到基坑后，若未能进行有效的加固处理，则很容易引发沉降问题，尤其是高填方路基区段更是如此2。2.3 半挖半填路基某道路工程存在一段较为陡峭的斜坡，为了确保该关于道路桥梁沉降段路基路面的设计要点探析雷延斌（青海省交通规划设计研究院有限公司，青海 西宁 8 1 0 0 0 0）摘 要：以某道路桥梁工程作为研究对象，通过对工程基本情况的简单介绍，进而阐述了道路桥梁路基沉降常见位置，之后以此为基础，分析了道路桥梁沉降段路基路面设计原则与要点，以此为更好地对道路桥梁沉降段路基路面进行处理提供支持，提升整个道路桥梁工程建设质量。关键词：道路桥梁；沉降段；路基路面；设计要点 作者简介 雷延斌（1989-），男，青海人，本科，主要从事工作道路桥梁设计、偏向于路基路面设计。建筑设计 Architectural Design 92 区段顺利、快速建设，拟采用半挖半填路基施工技术。由于斜坡较为陡峭，影响因素较高，因而施工难度较高，即如何有效将斜坡段与直线段衔接到一起。针对这种情况，通常采用基地挖台阶的道路设计施工方案，增加路基与坡道的结合面积，加强顺坡下滑问题的预防，以提升道路整体结构的稳定性。但需要注意的是，台阶挖掘后，回填施工存在问题，则会影响整个路基的密实性与稳定性，很容易发生沉降问题，严重情况下，甚至会出现滑塌事故。2.4 路桥结合处本工程中存在一段长度为300m左右的桥梁，由于道路与桥梁施工工艺、采用材料等存在差异，使得道路与桥梁刚度、强度、稳定性等性质明显不同，从而影响道路与桥梁连接处的强度，导致路桥结合处成为整个工程中最为薄弱的位置。施工过程中，如果在路桥结合处产生较高的应力，加之自然环境等因素的干扰，则会导致结合处发生沉降问题，结合处两侧相互错位。这种情况下，若车辆由道路向桥梁或是由桥梁向道路形式时，则会出现跳车问题，影响人员驾驶感觉，引发交通安全事故，对道路运行或人员生命安全造成较大的危害3。若错位问题未能及时解决，长时间之后，可能导致整个梁体结构出现损伤，进而引发更加严重的事故。2.5 多水路段地下水是道路桥梁工程建设中的主要影响因素之一，若岩体长期浸泡在地下水当中，由于地下水包含多种有机成分，会不断对岩体进行侵蚀，使得岩体逐渐软化，导致岩体强度相对较低，从而影响整个路基整体结构的稳定性，在道路运行一段时间后，受到路面自重及车辆荷载的作用下，路基逐渐出现明显的沉降问题。同时，随着地下水的流淌，还可将地层深处的部分土颗粒带走，逐渐破坏土层结构，也会影响路基的强度，导致路基具有较高的压缩。此外，在阴雨天气条件下，若未能及时将道路周边的雨水排出，将会使路面上出现积水问题，当积水渗透到路基内，则会直接破坏路基结构，影响路基结构的稳定性，进而引发道路沉降问题。3 道路桥梁沉降段路基路面设计原则沉降段路基路面时，为了提升设计质量，为后续施工活动提供更加良好的指导，则应遵循下述几个方面原则。（1）注重道路路基稳定性。道路使用过程中，在车辆荷载长期作用下，加之自然环境的侵蚀，很容易导致路基受损，影响道路正常运行使用。所以，沉降段路基设计过程中，应将路基稳定性作为主要指标，以使路基具备较高的稳定性，以此为道路后续使用打下良好基础。（2）出现软基下沉问题后，先暂停一段时间，以使软基完全下沉，并以此为基础，对路基损伤区域进行修复，以免后续施工路基下沉而导致涵洞、挡土墙等结构出现损伤。其中，在普通路段，1520天的剩余下沉量控制在30cm左右，桥头段1520天的剩余下沉量控制在10cm左右。（3）局部路段的沉降时间较长，或是部分区域软土层较厚，在较短的时间内无法自动完成沉降，这种情况下，应采取对比分析等方式对该区域进行分析，以此设计出合理的施工方案，在确保路基稳定性的基础上，缩短路基施工周期4。4 道路桥梁沉降段路基路面设计要点4.1 软土路基处理方案设计为了防止软土路基出现沉降问题，应提前设计出软土路基处理方案。（1）允许工后沉降。主要采用路基固结性质Sc为观察指标，通过分层总和法的方式运算后，利用沉降系数m予以修正，以此得到最终的工后沉降值。针对不同区段来说，工后沉降要求也略有差异，其中，普通路段的Sc处于0.50m以内，桥台和路堤相邻区域的Sc控制在0.100.20m范围内，涵洞与通道区域的Sc处于0.20m以内。（2）稳定验算。兼顾快剪与固结快剪指标，选择有效固结应力法进行计算，以此判断路基稳定安全系数是否在1.2以上。（3）加载预压。坡角侧向位移量控制在5mm/d以内，路基中心表面沉降速率控制在15mm/d以下。在孔压系数方面，单极孔压系数控制在0.8以下，综合孔压系数控制在0.6以下。待路基基本达到稳定后，才可进行下层路堤填筑。当填筑高度达到审计标高后，开始对路基进行预压处理，其中，复合路基预压时间控制在36个月范围内，排水固结路基预压时间控制在1012个月范围内，也可根据工程实际情况确定预压时间，即：在连续2个月内，路基沉降率均在5mm以下，则可结束预压处理5。4.2 特殊路基设计针对特殊路基所处环境的特点，需设计出不同的路基施工方案。（1）对于普通软土路基来说，通常选择袋装砂井结合等载预压处理法；（2）对于靠近桥梁工程满堂支架处的路基来说，通常选择水泥搅拌桩结合等载预压处理法；（3）对于桥台后30m区域的软土路基来说，通常选择CFG桩结合袋装砂井、等载预压处理法；（4）对于临近地铁等区域的路基来说，通常选择水泥搅拌桩结合等载预压处理法；（5）对于无法应用高压线施工净高的区域来说，通常采用高压旋喷桩结合等载预压处理法。4.3 搭板设计道路桥梁建设工程中，搭接板是较为重要的组成部现代物业Modern Property Management 93 分，主要用于桥梁与道路的连接，以使整个工程成为一个整体，有利于道路桥梁结合处出现沉降的问题。然而通过以往诸多道路桥梁工程的观察与分析可以发现，经常出现搭接板设计方案不精确的现象，不仅无法提高路面强度，而且还会增加路基路面沉降问题的控制难度，如混凝土搭接板设计方案不合理，导致混凝土表面坡度与平整度不符合规定要求；搭接板顶面与基层顶面间距超过10cm，且未能设计出相应的整改策略，也会影响后续搭接板的施工，影响台背回填强度。所以，为了提升道路桥梁结合处的稳定性，防止出现沉降问题，则应科学的对搭接板进行设计，以使道路与桥梁能够有效结合到一起，避免路桥结合处出现沉降问题。4.4 路基填充设计填充是路基施工的核心环节之一，填充物质量的好坏，直接关系到整个路基填充质量与后续使用。所以，道路桥梁沉降段路面路基设计时，应注重路基填充物的设计。填充物设计选择时，主要考虑两个方面，一个是填充物的质量，另一个为填充物数量，只有确保两个方面均符合要求，才可提升后续路基填充施工质量。一般情况下，路基填充物通常采用符合相关规定标准要求的盐渍土、黄土或膨胀土等，禁止采用淤泥质土、腐殖土等，以保证填充层的稳定性与强度，避免后续路面施加较大荷载而出现沉降问题。4.5 路面材料设计沥青路面通常由三层构成，由下至上依次为垫层、基层与面层，每层设计效果的好坏，均会影响整个路面设计与建设效果。其中，软垫层位于地基的上方，应具备较高的强度与水稳定性，以免在水流的作用下而出现沉陷。基层位于垫层与面层的中间，起到承上启下的作用，因而应具备较强的强度、抗冻性、水稳定性及弥散性。同时，为了使荷载快速扩散，基层与垫层的间距还要略大于与面层的间距。相关规定当中将路面分成四个等级，分别为高级、次高级、中级与地基，各级别路面具有不同特性，对面层与基层具有不同的要求，应根据路面等级，结合相关规定要求，严格对路面进行设计。如基层设计时，不可选择水泥稳定土、实心工业废料稳定土等，这是因为这类材料综合性差、收缩性高、抗冲刷性差，很容易导致路面出现沉降问题；路面设计时，所有等级路面均可应用沥青混凝土、水泥混凝土等材料，但为了控制工程建设成本，这些材料主要应用在高等级路面工程中，中低等级路面一般采用砾石等低成本材料即可。4.6 防排水系统设计上述分析可知，多水路段很容易出现沉降问题，因而在多水路段及其他易沉降的路段应注重防排水系统的设计。具体设计过程中，对于雨、雪天气较为频繁，路面透水率较高的路段，应设置出相对较低的横向坡度，一般控制在11.012.0%范围内。如果降雨量非常高，可适当提升横向坡度，将其控制在1.5%2.0%范围内；相对于道路横向斜率来说，路肩横向斜率应略大一些，一般为前者的101%，以提升路面水分排出速率，及时将路面上的积水排出，确保道路安全、正常使用。桥梁铺装层设计时，应将横向坡度控制在1.5%3.0%范围内；桥面排水设计时，应根据工程所处区域的降水量等因素，计算出排水管道直径，确定排水管道数量以保证雨水快速排出。同时，在铺装层的下面，设计出一个防水层，用于对雨水的阻隔，避免雨水渗入到路基中，防止路基被雨水损坏。5 总结现代道路桥梁建设过程中，为了防止工程后续施工与使用时出现沉降问题，应通过对整个施工现场地质条件的勘查，掌握现场地质条件、水文特点等，以此确定出易出现沉降问题的区段，之后根据各区段具体情况，科学合理的设计软土路基处理方案、搭接板施工方案、路基填充方案、路面材料方案与防排水系统方案，并选择特殊路基处理方法，以提升整个工程建设质量，降低公路桥梁后续出现沉降问题的几率。参考文献：1 张 超.油 田 道 路 桥 梁 沉 降 段 路 基 路 面 设 计与 施 工 技 术 分 析 J .中 国 石 油 和 化 工 标 准 与 质量,2023,43(12):171-173.2席建宇.道路桥梁工程建设中的沉降段路基路面施工工艺J.建筑安全,2023,38(05):85-88.3毛成斌.公路桥梁沉降段路基路面的标准化施工技术研究J.运输经理世界,2023,03(04):101-103.4孙小绪.沉降段路基路面施工技术在市政道路桥梁工程中的应用J.工程技术研究,2022,07(08):46-48.5吴玲松.道路桥梁沉降段路基路面设计要点分析J.低碳世界,2021,11(08):184-185.