淺談高等級公路橋頭跳車病害

劉冰斯

(黑龍江省公路勘察設計院)

淺談高等級公路橋頭跳車病害

劉冰斯

(黑龍江省公路勘察設計院)

摘 要:對高等級公路橋頭跳車原因進行分析，提出有效解決橋頭跳車的施工措施。

關鍵詞:公路;橋頭跳車;防治措施

1 成因分析

現行的公路橋涵規范中規定，簡支梁樁基橋臺的工后沉降量容許值為2.0cm，L為相鄰墩臺最小跨徑長度，以m計，跨徑小于25 m時仍以25 m計算。以25 m跨徑的簡支梁為例，該橋臺的工后容許沉降為10 cm。而在實際的公路橋涵建設中，簡支梁樁基橋臺的設計容許沉降量比規范中要小得多，通常樁基橋臺的容許沉降量為3 cm左右。同時在現行的《公路軟土路堤設計與施工技術規范》中規定，高速公路、一級公路的工后容許沉降為:橋臺與路堤相鄰小于等于0.10 m;涵洞箱型通道處及過渡段小于等于0.20 m;一般路段小于等于0.30 m。

很顯然，樁基橋臺的輕微沉降要比軟土地基路堤的工后沉降小得多，而正是這種沉降差造成了橋頭跳車。樁基橋臺是剛度很大的構造物，在施工結束時沉降已基本完成;而高填土路堤的剛度很小，它在車輛荷載的反復作用下產生較大的沉降變形，這是產生橋頭跳車的主要原因。

路基沉降臺后填料本身含有水分，存在孔隙。施工中無論采用什么措施、采用何種填料也不可能完全消除填料顆粒間的空隙，即壓實度不可能達到100%。在填料自身及車輪荷載的反復作用下，路基填料逐漸被壓縮，在通車后一段時間內產生壓縮沉降;另一方面，臺后填料及路基填土在竣工通車時并沒有全部完成固結沉降，車輛荷載作用下土顆粒(填料顆粒)骨架會發生蠕動變形，它所產生的次固結沉降可以達到總沉降的10%左右，這也是橋頭跳車的一個重要原因。

地質不均勻在工程地質勘察中，大約每隔100 m進行一次鉆孔取樣。

而修建高等級公路時，路基寬度很大，通常路堤頂面都在26 m以上，坡腳在40 m以上，同時引橋路堤的長度也可達上百米甚至更長。所以在如此大的范圍內都按照一個點的地質勘察報告進行統一的設計和施工的話，必然會使橋頭路堤產生不均勻沉降。

不合理的施工和設計軟弱地基沒有進行必要的處理，或在基底頂面未設置適當的排水設施，從而使路堤在通車后沉降過大;施工工序不當，比如在沒有完成橋臺的擋土墻之前就填土，填筑速度過快等;填料選擇不當，填料的壓實度特別是鄰近橋臺部分不符合要求;橋臺路堤的聯結處設計不合理，致使在車輛及雨水的作用下產生裂縫，使該處下部填料及基層受損，形成跳車。

其他原因橋臺路提及錐坡范圍內地基填前處理不徹底;臺后壓實度達不到標準，高填土引導路堤本身出現的壓縮變形;路面水滲入路基，使路基土軟化，水土流失造成橋頭路基引導下沉或回填不及時積水而引起的橋頭回填土壓實度不夠;工后沉降大于設計容許值;臺后填料不當或填料含水量過大;軟基路段臺前預壓長度不足，橋頭堆載預壓卸載過早，軟基處理深度不到位，質量不符合設計要求等。

2 防治方法

2.1 重視橋頭地基處理

采用先進的臺后填土施工工藝，選用合適的壓實機具，確保臺背及時回填，回填壓實度要達到或高于規范和設計要求。近年來，在處理軟基時常采用二灰土樁進行加固。二灰土樁是在石灰樁、二灰樁的基礎上，充分利用現場土體并摻合適量石灰和粉煤灰，對軟弱地基進行處理的方法。二灰土樁是一種緩凝劑材料，它的強度和模量會隨齡期而增長。二灰土樁具有很強的擠密作用和加筋置換作用。這種方法的造價比粉噴樁要低。

用二灰土樁處理臺后軟基時，也有樁長和置換率的考慮。其臨界樁長為12 m左右。置換率的增大能減小加固區內的變形，但對樁端下軟土層的沉降影響很小;比較好的置換率在15%左右。而對于含水量大于40%的軟粘土采用二灰土樁處理時要謹慎，寧通一級公路南通段引河大橋橋頭路堤采用的是二灰土樁處理，效果較好。其選擇的二灰土施工配比是 m石灰∶m粉煤灰∶m土=1∶4.5∶4.5，含水量為 21%，實際成樁長6～7 m，樁距2 m，三角形布置，樁徑0.55 m左右。

對該橋頭軟基加固后，總沉降量減少33%，工后沉降減少83%。

2.2 采用超輕質材料作路堤

改善地基性能，提高地基承載力，合理利用超輕質材料。在科學改善地基性能后，鋪設輕質材料可以更有效地減輕路堤自重，降低地基應力，減少沉降并增大穩定安全系數，常用的輕質材料如粉煤灰等。現在廣東等地開始試驗推廣的新型超輕質材料——泡沫聚苯乙烯塊，其密度很小，抗壓強度約為0.25 MPa，且吸濕性極小，耐水性能很好。所以使用泡沫聚苯乙烯塊，可大大減輕路堤體的重量，能成功地遏止橋涵連接路堤的過渡沉陷，從而避免垂直錯位;另外還具有施工簡便，不污染環境，能縮短工期等優點;同時還可以減少橋臺等構筑物的土壓力及側向壓力，從而減少構筑物的移動變位，改善結構物的穩定性。

2.3 臺背回填處理

有針對性地選擇臺后填料。橋臺后宜選用摩擦角大、強度高、壓實快、透水性好、固結性好、變形小的填筑材料，如巖渣、礫石、砂礫等。同時，選用內摩擦角較大的填料也有利于從臺背縫隙中滲入的雨水沿盲溝或泄水管順利排到路基外，從而減緩雨水的危害，而且也有利于改善壓實性能，使路基容易達到設計要求的密實度。填料的鋪筑一般在基底處沿路堤縱向長度距橋臺背不小于2 m、且與路基相接處按不大于1∶1設置斜坡或臺階，回填高度視路堤高度而定，一般取2～4 m。橋頭回填處理的另一方式是在路基上部(約50 cm范圍內)設置水泥穩定料改善層次，使路堤體的剛度有所提高。一般穩定層結構是沿路堤縱向距橋臺背約10 m長，用一定劑量(如4%～6%)的水泥進行穩定，并且遠橋臺端與路基相銜接處，采用1∶1設置斜坡。上述兩種處理方式均能達到減少豎向變形和剛柔突變的成效。兩種方式同時考慮，則效果更佳。我們在施工中采取礫石回填，還要保證足夠的臺前預壓長度，分層重碾、灑水處理。要連續進行沉降觀測，保證橋頭沉降速率達到規定范圍內再卸載。確保橋頭基底處理深度符合要求，嚴格控制基底處理質量。還要做好橋頭路堤的排水、防水工程，設置盲溝、擋墻欲留孔口濾水，合理與路基段銜接，達到規范要求。

2.4 路面處理

一是對橋臺后路面結構進行重新設置(如設置橋臺搭板)。在橋臺后的填筑上方，設立搭板，大橋搭板長8～10 m，厚42～48 cm左右;中橋搭板長6～8 m，厚34～42 cm左右;小橋(涵、通道)搭板長5 m左右。其中用栓釘固定，栓頂的一半插入搭板，另一半插入臺背中。栓的標號采用的是C25。二是采用過渡性路面。根據橋涵的長度和路基的沉降值等，在橋頭一定長度范圍內，鋪設過渡性路面，待路堤沉降基本完成后，再改鋪原設計永久性路面。常用的有預制水泥混凝土六棱磚、條石鋪砌。半剛性過渡層或瀝青表處過渡層。

中圖分類號:U416.1

C

1008-3383(2011)06-0067-01

收稿日期:2011-03-08