高速公路改擴建工程中橋頭跳車防治措施

袁志平

(石家莊市公路橋梁建設集團)

高速公路改擴建工程中橋頭跳車防治措施

袁志平

(石家莊市公路橋梁建設集團)

摘 要:以某高速公路橋梁項目為工程依托，詳細分析了修建于軟土地基上的橋梁形成橋頭跳車的原因，并提出了相應的防治措施。

關鍵詞:高速公路;改擴建;橋頭跳車;原因分析;防治措施

1 引言

在橋梁的病害調查中，橋頭跳車是一個普遍存在的問題。在高速公路改擴建工程中，由于新舊橋梁的橋頭地基沉積時間不一樣，會造成地基沉降不均勻，出現橋頭跳車現象也更加普遍。橋頭跳車會給公路造成很大危害，不僅影響行車的舒適性和安全性，還會在經濟上造成很大損失。特別是修建在軟土地基上的高速公路，由于軟土地基的特殊原因，橋頭跳車形成的原因更多，也更復雜，如路堤沉降、路基填筑材料、施工工藝等。如何能進一步的減小橋頭跳車對行車造成的影響，成為一個重要的研究課題。

2 橋頭跳車產生的原因

2.1 設計考慮不全面

設計作為建設工程中的重要環節，對于保證工程質量，減小工程費用和維修費用其中關鍵的作用，如果設計中存在考慮不周的現象，會導致橋梁后期運營過程中出現眾多問題，設計考慮不周主要包括以下幾個方面的內容。

(1)基底設計未做必要的處理，或處理不當留下隱患。

(2)為了節省造價，設計時過分壓縮橋孔尺寸，致使橋頭路堤過高，自由沉降加大。

(3)橋頭防護工程的設計強度不足，路堤填料的水平土壓力過大，導致防護工程產生水平位移，引起橋頭路基沉陷。

(4)大、中橋梁端部設計模數式伸縮裝置時，由于有一定寬度的橫縫引起車輛跳動，加大了橋梁引道的外荷應力。

2.2 施工質量

施工質量的好壞直接影響到結構物的壽命和使用年限，但是，往往由于施工工期緊，工程量大等原因造成施工質量很難控制，造成結構物的使用年限縮短，施工過程中存在的問題主要包括以下方面。

(1)施工不符合要求，臺背填土速度過快，沒有充分固結，造成填土沉降加快，沉降時會對臺背擋土墻等構造物產生擠壓，若臺前護坡、擋墻等結構物砌筑不及時，則可引起土體滑移，影響壓實效果，甚至危及橋基。

(2)臺背、尤其是臺墻后側及翼墻內側填土，因受施工作業面限制，不易使用大型壓實機械，難以達到規定壓實要求。

(3)臺背填筑材料把關不嚴，施工時沒有嚴格按分層填筑、分層碾壓、分層檢測的“三分法”施工，沒有選擇合適的氣候條件進行施工等。

2.3 臺背填料壓縮引起路基的沉降

臺背填料一般為滲透性材料，存在著較大的孔隙，施工中的任何措施都不可能將填料顆粒間的孔隙完全消除，只能在其自重及車輛荷載不斷作用下，孔隙率逐漸降低，填料逐漸壓縮，便在一定期限內產生壓縮沉降。壓縮沉降主要決定于填料性質、施工條件及橋(涵)頭防護工程的設置情況。一般透水性好的土、級配較好的砂石料，其壓縮沉降小;施工符合程序、壓實符合要求時，壓縮沉降小。如果原地表連年干旱少雨，水位下降，則會造成地基孔隙較大，經過長時間的固結沉降過程，路基會下沉變形。臺背填料因含水，存在孔隙，施工中采取任何措施也難將填料顆粒間的孔隙完全消除。在公路自重及車輛的垂直荷載與振動荷載作用下，孔隙率逐漸降低，填料逐漸壓縮，密實度逐漸增大，便在一定期限內產生路基沉降。

2.4 剛度差值引起的沉陷跳車

橋臺的沉降只隨地基的沉降而產生，沉降量很小;而橋頭路基的沉降則由路面沉降、路基沉降和地基沉降三部分組成。路面沉降可忽略不計，若等深度地基沉降視同相同，則主要區別是橋頭引道路基的變形。由于受自然因素影響和車輛自重荷載作用，引道路基將產生一定的壓縮變形;同時，橋頭路基填筑高度較一般地段高，產生基底應力相對較大，可能易引起路基基底的沉降。

剛度不同的路面在跳車處所產生的振動效果不同，柔性材料對能量的吸收要比剛性材料大。由于結構物橋臺一般采用剛性很大的堅石砌筑或鋼筋混凝土澆注而成，具有較大的整體剛度，屬剛性體;而與結構物橋臺相連的道路，具有剛性較小柔性較大的特性，屬彈塑性體。顯然，道路與結構物橋臺之間存在著較大的剛度差，這個剛度差的存在必然引起道路與結構物橋臺之間產生較大的塑性變形，相對差和較大的剛度突變，勢必增強橋頭跳車的振動效果。

2.5 地基土質不良造成的沉降

處于津濱地區的橋梁，由于地下水位較高，且多屬軟土。由于軟土一般都具有天然含水量高，孔隙比大、壓縮性強和抗剪強度低等特點，在軟土上填筑路基，便極易產生沉降。

2.6 橋頭滲水

路堤與橋涵構筑物的連接處，往往需設置伸縮縫，在伸縮縫使用過程中，雨水和融雪容易發生滲漏;另外，夏季洪水期漲水易浸入橋頭引道，對路面結構層和路基產生侵蝕，造成各種細粒料的流失，增加了各結構層與地基土的含水量，使其強度下降，加劇了橋頭錯臺的發生和發展。

2.7 其他原因

車輛通過橋梁時，往往采用先減速上橋，后加速離橋的方式。加速和減速對橋頭引道都產生一種復雜的外荷應力，產生很大的震動力，易導致橋引道下沉。

3 橋頭跳車的防治措施

3.1 合理設置橋梁

(1)設置橋時應充分考慮橋頭填方路基的地質情況、填方高度、路堤長度、填料來源及路基沉降等問題，選擇合適的橋梁位置、跨徑及引道防護工程。

(2)減少橋梁伸縮縫，可將多跨橋面做成橋面連續。

3.2 徹底處理橋頭填筑前的基底

地質勘察時，應對填土較高的橋頭引道進行詳細地質鉆探，測算地基承載能力，這是控制橋頭跳車的重要措施。對承載能力不足的地基可采用超載預壓、換填法、水泥攪拌樁、旋噴樁等措施，提高地基的承載能力，以減小地基的工后沉降。

3.3 合理選擇橋頭路堤填料

橋梁兩端路堤與橋梁的剛柔差取決于填筑路堤材料剛度和壓實度。壓實度僅是縮小剛柔差的一個方面，填料的剛度則是避免橋頭跳車的根本。設計及施工中，優先選用粗顆粒材料作為路基的填料，有助于改善壓實性能、提高水穩性。設置穩定土結構層能夠使路基、路面的整體剛度有所提高，從而減少局部沉陷。采用輕質材料填筑臺背可以減小對地基的豎直壓力，減少豎向沉降變形，達到抑制跳車的目的，可選擇流態粉煤灰作為橋頭填料。特別適用于場地窄小部位，其重量輕、強度高、穩定性較強的特點使橋頭跳車現象得到了大大改善。

3.4 提前修建橋頭引道路基

習慣作法是先修建橋梁，再修建兩端的引道，這樣由于路段較短，特別是橋臺與八字墻嚴重影響了大型壓實機械的施工，往往造成密實度不足，工后引起較大沉降。為此在橋梁施工前，最好先完成引道路基施工，以便充分發揮大型壓實機械的碾壓功能，使引道土方達到工后基本不沉降的要求，可大大降低橋頭跳車現象的發生。

3.5 減少伸縮縫

將橋面做成橋面連續，減少伸縮縫的數量，可減輕車輛通過伸縮縫時的跳動對引道造成的影響。

3.6 改變支撐方式

在設計時，將橋梁的端部由活動支座變成固定支座，能增加橋頭的堅固性，對橋頭跳車也能起到一定的抑制作用。

3.7 增大橋頭搭板的剛度

以往的橋頭搭板用的大都是Φ12 mm的鋼筋網，C25水泥混凝土，當橋頭填土略有變形時，在大型車和超載車的作用下，使搭板變形，引起橋頭跳車，為此適當增大搭板的剛度是減少橋頭跳車現象的一種有效措施。加大剛度的辦法:一是將搭板的縱向鋼筋由Φ12 mm加大到Φ16 mm;二是將搭板的混凝土標號提高到不低于C35。

4 工程實例

天津市津濱高速公路改擴建工程中，為防止其發生橋頭跳車，采取了靜力壓樁、超載預壓和采用液態粉煤灰的措施，有效的減小了橋頭跳車現象的發生。

4.1 靜力壓樁

為了提高地基承載能力，在橋頭前15 m范圍內采用靜力壓樁的方式提高地基承載力。預應力混凝土樁長10 m，樁徑為20 cm，樁距為1 m，樁呈梅花狀排布，采用一次壓入的方式壓入地下。通過靜力壓樁，使地基承載力大大提高。

4.2 超載預壓

該橋橋頭處采用了8%石灰土從原地面開始回填壓實，每層碾壓厚度不超過20 cm，采用推土機進行壓實，直至填筑到設計標高。橋涵修好后，利用冬季對橋梁橋頭回填，采用了比設計高程高出1.2～1.5 m的土方超載預壓方式來加速自然沉降。

4.3 液態粉煤灰回填

液態粉煤灰有較好的流動性，粘液狀態下自然沉降即可達到密實狀態，施工工藝簡單，無需振搗和碾壓，同時它又具有較高的強度和自重較輕的特點，在保證有較高承載力的同時，降低了臺背地基的壓縮降，工期短、成本低。因此在該工程中得到了應用。

5 結論

通過對橋頭跳車現象發生的原因分析，并結合河北省某高速公路改擴建項目的工程實例，可以得出如下結論:提高橋頭處地基承載力、合理選擇橋頭填料、提高設計水平、注意提高施工質量等可以有效的減小橋頭跳車現象的發生。

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［4］李翠英.衡德高速公路橋頭跳車的防治措施［J］.國防交通工程與技術，2006，(2):57～59.

中圖分類號:U416.1

C

1008-3383(2011)06-0089-02

收稿日期:2011-03-11

作者簡介:袁志平(1974-)，女，工程師。