淺談高速公路高填方路段橋頭跳車的原因分析及治理方法

【摘要】橋頭跳車是經常出現的公路病害之一，本文從一工程實例出發，較深入地從多方面分析了造成此病害的原因，并細致地闡述了處理方法和施工工藝。以期對今后同類病害的處治提供有益的借鑒。

【關鍵詞】高填方；橋頭跳車；雷達檢測；壓密注漿；調坡

1. 引言

（1）某高速公路自2002年12月通車以來，道路使用狀況良好，但1#鐵路立交橋的北橋臺（填土高度12.60m）搭板產生了差異沉降，出現了明顯的橋頭跳車現象，對高速公路的安全運營產生了一定的影響。

（2）1#鐵路立交橋上部構造為6孔20m裝配式預應力混凝土組合箱梁，下部構造為直徑150cm鉆孔灌注樁基礎；兩橋頭設置10m長的搭板，搭板采用C30鋼筋混凝土，厚度30cm，搭板之下設75cm厚的C10素混凝土和50cm的級配碎石。

（3）為解決該橋的橋頭跳車問題，須找出產生差異沉降的原因，擬定最佳的處治方案。

2. 橋頭跳車產生原因分析

2.1探地雷達檢測結果

橋頭跳車發生后用探地雷達進行了檢測，檢測結果認為：在距橋臺9m范圍內，路面結構層明顯破壞，橋搭板中部下沉明顯，面層和搭板及搭板與墊層間可見明顯脫空現象，搭板局部已斷裂、錯位，搭板下部路基結構已變形，右線行車道探地雷達檢測圖像見圖1。

2.2場地工程地質條件

1#鐵路立交橋場地地貌單元屬山前沖洪積扇裙之前緣，地形相對平坦，地面標高132.00m左右。據工程地質勘察資料，現場內各土層情況自上而下分別為：

（1）低液限粘土（亞粘土）：硬塑，中等壓縮性，厚度2.50～3.00m， fk=240KPa。

（2）低液限粉土（亞砂土）：硬塑～軟塑，中等壓縮性，厚0.5～7.10m， fk=160KPa。

（3）礫（卵）石層：中密～密實，厚度0.2～5.70m， fk=400KPa。

（4）低液限粘土（亞粘土）：硬塑～軟塑，中等壓縮性，厚度2.70～9.20m， fk=170KPa。

（5）卵石：中密～密實，厚度0.8～5.70m。 fk=600KPa。

（6）低液限粘土（亞粘土）：硬塑～軟塑，中等壓縮性，厚度6.40～10.10m， fk=200KPa。

本路段在40.0m以上未見地下水。

2.3地基沉降分析。

（1）綜合以上工程地質條件，雖勘探揭露土層沒有一般軟土指標界定的軟土，但由于路基填土高度較大，地基仍會產生較大的沉降變形，利用位于該段內的4個工程地質勘察鉆孔資料及土工試驗的壓縮模量資料，按分層總和法計算地基的總沉降量S =0.73m。

（2）為研究地基土在施工過程中的變化規律，該橋施工期間在K16+200斷面進行了沉降監測，根據監測資料分別采用雙曲線法和星野線法進行剩余沉降量擬合推算，其結果見圖2，見表1。

（3）從圖2中可以看出，要達到目前高速公路普遍公認的5mm/月沉降穩定標準，在路基填高至路床頂的情況下，需要有一定時間的預壓過程（應至2003年初），但受工期的限制無法達到，而且預壓荷載也不足，隨著路面部分荷載的增加之后又額外增加了沉降量。根據自2002年9月18日開始的工后剩余沉降監測結果看，截止到2003年5月18日，平均沉降速率為6.2～7.5mm/月，雖有一些減緩的趨勢，但尚不十分明顯（見圖3）。不過，根據計算及推算的總沉降量與地基已發生的沉降比較，繼續發生的剩余沉降量應在30～40cm。

2.4橋頭差異沉降原因分析

從上述計算分析結果可以看出，雖然該路段地基土層強度尚可，但天然地基由于受到高填路基的附加應力的作用，產生較大的壓縮變形，而且受公路建設工期的限制，橋頭地基土的工后剩余變形較大。此外，由于臺背及錐坡填土時受工作面影響，壓路機無法作業，導致臺背和錐坡填土壓實度達不到標準，造成這部分填土下沉。另據有關單位研究得知，在高路堤情況下，路基本身的壓縮量也是可觀的，即使是臺背及錐坡填土達到了規范要求的壓實度，仍可產生1%左右的壓縮量。而橋臺采用樁基礎，其沉降量很小，產生橋不沉而路沉的差異沉降，致使搭板與下部結構層虛脫，在車載的作用下，造成橋搭板斷裂。從開挖后錐坡填土的沉陷情況看：錐坡填土與蓋梁完全脫空，脫空高度達20cm左右，也是差異沉降的有力證據。

3. 處理方法及施工工藝的探討

3.1處理方法。

（1）根據剩余沉降量分析結果，引道部分繼續發生的下沉量不超過40cm。因此，考慮到施工難度、工程造價等因素，借鑒國內對類似問題的處理經驗，可只對搭板以下的淺部路基進行加固，以增加其整體強度，減小地基沉降對路面的影響。具體處理方法可首先采用壓密注漿進行搭板加固處理，而后將原瀝青混凝土面層進行洗刨處理，重新攤鋪瀝青混合料并進行調坡。

（2）根據工程的具體情況，路面注漿處理范圍應超出搭板長度3～4m，注漿深度2.5～3.0m，為防止壓力注漿造成跑漿以及對錐坡和邊坡的破壞，應在路面兩側及臺帽附近布置1～2排帷幕注漿孔，孔距1m，而后在帷幕范圍內按梅花形布置注漿孔，孔距2m左右，具體布置方式見圖4。

3.2施工工藝及技術要點。

3.2.1注漿材料及配合比。

對于帷幕孔為防止漿液流失，應采用可以調控初凝時間的雙液單管注漿，而對于注漿孔為保證其早強，減少交通管制時間，也應采用雙液單管注漿，注漿材料采用32.5R普通硅酸鹽水泥和中模數水玻璃，注漿用水應是可飲用的河水、井水或其它清潔水。

根據以往注漿經驗和加固對象的特性，選用水灰比（重量）為0.6∶1作為水泥漿液的配合比，同時使用水泥量25%的水玻璃進行雙液注漿。

3.2.2注漿壓力。

注漿壓力與所加固路基所受的上覆及側限壓力、漿液粘度、注漿速度和注漿量等因素有關，本工程帷幕孔注漿壓力采用0.4～0.6MPa，注漿孔注漿壓力為0.8～1.0MPa。

3.2.3施工工藝流程。

（1）為避免漿液沿蓋梁下面的縫隙大量流失和壓力注漿對錐坡填土造成損壞，應先將錐坡與蓋梁之間的脫空縫隙用C10混凝土封死，并在脫空縫隙中每間隔2m左右預埋一根水平注漿管，在路面正式注漿前，首先進行水平注漿。

（2）路面注漿工藝流程如下：

測量放樣→鉆孔→固管止漿→水泥漿液攪拌過濾→雙液注漿→拔管→清洗設備→清理現場。

3.2.4質量檢驗。

由于是對已通車道路加固施工，常規的開挖檢驗和鉆探檢驗顯然是無法進行，可采用無損檢測方法在注漿前后進行檢測，如可采用瑞雷波法，根據注漿前后的剪切波速的提高量，判斷注漿效果。

3.2.5注漿后路面攤鋪調平應注意的問題。

（1）根據路面沉降情況，確定好處理長度后，洗刨原混凝土路面形成路槽。洗刨深度以保證攤鋪厚度不小于3cm為標準。對于沉陷量大于3cm的路面，則用洗刨機拉毛即可，以利新舊混合料銜接。路槽的邊緣要形成立茬，并清掃干凈，無殘渣、浮塵，以利新舊瀝青混合料結合牢固。

（2）在重新攤鋪瀝青混合料進行調坡處理時，可將目前沉降中心部位調高2‰或更高一些，以保證路面碾壓成型，使用一段時間后，行車更加舒適。