橋頭路基補夯處治技術

李會安

(西安長大公路養護技術有限公司，陜西西安 710065)

隨著高速公路的迅速發展，橋頭跳車現象已成為高速公路的多發常見病害，嚴重影響行車的平穩性和安全性，是目前修筑高速公路的難題之一。橋頭跳車主要是橋頭與路基的沉降差所致，而路橋沉降差主要是由臺后路基的沉降引起的。產生路基沉降的原因主要有地基沉降和臺后填料壓縮變形。臺背填料選取不當和壓縮不實也易引起路基的沉降。若選取的材料的強度不夠或摩擦角過小，使得路基的承載力和抗剪切能力不夠，在自身重量和外界載荷的作用下容易造成沉降。而臺背填料又位于臺背這個特殊位置，在筑路施工過程中不易被機械碾壓到，很難將填料顆粒間的孔隙完全消除，很難使土基的壓實度達到95%以上。這樣一旦在公路自重及車輛的垂直荷載與振動作用下，填料便在一定期限內逐漸被壓縮，密實度逐漸增大，產生路基沉降。

近幾年工程實踐中，橋頭路基處理技術也不斷更新，產生了許多的施工工藝。但對高等級公路橋頭路基的處理和壓實效果，通常難以達到技術要求。鑒于以往處理措施的弊端，本文提出一種處理新技術——橋頭路基補夯處治技術。通過工程實踐證明處理效果明顯優于以往處理措施，滿足了技術要求。

1 橋頭路基補夯處治技術

1.1 根治橋頭路基病害標準化設計

設計原則:橋頭路基原地面處治后的壓實度比一般路基高3%，三背路基填土的壓實度比同一標高的一般路基高3%。

具體設計:采用輕型強夯機對橋頭路基及原地面進行補夯，夯實后的壓實度不低于93%(一般路基原地面為90%);橋頭路基回填時，每填高2 m輕型夯補強壓實處理一次，夯實后的回填填土密實度比同一標高同一填料的一般路基高3%;填土高度達到規定路床頂面高度后，在路床頂面夯實(橋頭路基壓實度不低于99%)。施工標準化圖見圖1。

圖1 橋頭路基補夯施工設計圖

1.2 強夯法加固機理

強夯法的加固原理是通過在短時間內給予土體巨大的振動力和沖擊力，這種突然釋放的巨大的沖擊能量將使路基中的土體的密度、結構等等發生一系列的物理變化。采用強夯法加固高速公路地基，能夠有效的保證工程質量，使工程取得良好的工程效果。強夯法有下面一系列的優點。首先，強夯法具有良好的加固效果。路基土體一般都存在巨大的壓縮空間，其他的加固地基的方法都不能改善這一問題，而強夯法則能夠通過重力迅速的改善土體的密度，增加路基的承載能力。第二，強夯法適用范圍較廣。強夯法對于土體沒有規定性，無論是碎石土還是粉土、砂礫土都能夠采用強夯法達到對其的加固。

1.3 施工設備

由于施工范圍內有構筑物，采用傳統的強夯設備無法滿足施工要求，所以施工選用新研制的輕型強夯機，設備性能如下:工作機理:用液壓缸將夯錘提升至一定高度后釋放，夯錘在重力作用下擊打路基，可變換擋位改變夯實功，并能智能連續自動施工。特點:豎向沖擊力大，側向水平推力小，對周邊的結構物影響小;施工作業面大，施工連續且速度快。主要機械參數見表1。

表1 輕型強夯機機械性能參數

1.4 施工工藝

輕型夯補夯施工，是在回填路基按傳統施工工藝施工完成的基礎上進行的補夯施工，夯點采用接觸式滿夯布置。視工況不同控制強夯機的夯擊能量及夯擊次數。落距一般2.0 m，96區回填路基一般夯擊4次，93區填方路基一般夯擊7次。有重要建筑物(如涵洞、民房、擋墻等)地段應采取保護措施，防止夯擊振動使其破壞。可采取挖設隔振槽、預留安全距離等方法，夯擊位置距結構物不小于0.5 m，同時根據試樁，觀測建筑物振動及變形情況，以最終確定實際采用的安全距離。

1.5 質量控制

夯實效果主要是多次夯實之后的結果，96區回填路基一般夯擊4次，控制夯沉量不大于61 mm。93區填方路基一般夯擊7次，控制夯沉量不大于68 mm。具體夯沉量控制標準根據試夯調整。夯后將不平整的路面用平整機對其進行整理，對夯實之后路基整體的標高進行測量，并計算沉降量。

1.6 施工注意事項

1)路基沒填筑至補夯設計面時，應按規范要求檢測路基補夯前的壓實度，并做好詳細記錄，在進行夯擊時應注意觀察是否對周圍建筑物造成不利影響。2)按照設計夯點布置示意圖要求進行路基補夯處理。3)補夯施工必須按照試夯確定的夯擊參數執行。4)補夯施工順序必須按自路基中線向兩側逐次推進的方式進行控制，絕不可自周邊向中心漸次推進。5)施工過程中若出現與試夯獲取的信息差異較大時，應及時對施工信息進行綜合分析并找出原因，調整施工參數，實施動態控制。

2 施工案例

本次強夯補強施工現場選在西咸北環線高速公路LJ-11合同段K119+938臺背。

2.1 工程概況

在建西咸北環線為省級高速公路項目，路線全長121.5 km，建設里程112 km。采用雙向六車道高速公路設計標準，整體式路基寬度34.5 m。此項目的建設將提升西安市發展的區位優勢，是省市共建大西安的重要項目。試驗段屬礫石填筑路段，路基設計寬度26.5 m。填筑材料是取至澇河的天然砂礫料，為無粘性的松散材料，粗顆粒(＞5 mm)含量50% ～70%。經檢驗，該砂礫土含石量為60%時的最大干密度為2.234 g/cm3。

2.2 施工工藝

施工邊線距離橋臺約50 cm(多次施工經驗的安全距離)，夯點布置采用接觸式滿夯施工，每點采用4擋夯擊4次，夯點布置示意圖見圖2。

圖2 夯點布置示意圖

2.3 試驗檢測

為了驗證補夯處理效果，分別檢測夯前、夯后的路基夯沉量和壓實度。對臺背路基沿夯擊線路前進方向每隔5 m布設一個標高檢測點。在試驗段布設10個控制點，每個控制點至少布設3個子控制點，以確保測試結果的可靠性。用精密水準儀測量各點位夯前標高，記錄數據;夯擊完成后，用壓路機穩壓2遍，整平后測量相應點位標高，記錄數據，夯沉量檢測點布置示意圖見圖3，夯前夯后標高變化曲線圖見圖4。

圖3 夯沉量檢測點布置示意圖

壓實度檢測:由振動壓路機碾壓合格后，補夯前進行壓實度檢測，記錄數據。強夯補強后將表層20 cm松散土挖除，通過灌砂法檢測壓實度，記錄數據。

強夯前后壓實度值對比見圖5。

圖4 夯前夯后標高變化曲線圖

圖5 強夯前后壓實度值對比效果圖

2.4 施工效果

1)臺背路基補夯處理施工完成后，由觀測數據得出強夯補強后夯沉量約58.9 mm，由試驗數據得出補強后壓實度較夯前提高了 1.6%。

2)在強夯補強過程中由于沖擊力的作用，深層填料得到有效壓實，但表層填料擾動大，壓實度會小些，故在有效壓實深度2.5 m內，頂面下0.5 m～2 m范圍內的壓實度較大。

3 結論及建議

1)從西咸北環線臺背回填夯實成功例子看出，臺背路基回填的標準化設計是可行的。橋背路基提前工后沉降(已壓實的路基沉降58.9 mm)，減小與橋臺變形差。提高橋背路基的壓實度(96區壓實度提高1.6%)，與一般路基良好過渡。形成橋臺(“剛性”)—橋背路基(“半剛性”)—一般路基(“柔性”)變形協調，行車平順，減小橋頭跳車。2)為了減小橋頭臺背路基工后沉降、消除橋頭跳車病害，應在基底面碾壓整平后進行強夯補強一次，以期達到基底加固效果，然后再每填筑2 m進行強夯補強一次，從而使每層路基都得以預沉降。3)橋頭臺背路基由于位置原因，傳統的振動壓路機并不能夠完全碾壓，一般采用小型打夯機進行未壓地方人工補壓，由于小型打夯機夯實功較小，且強度容易不均勻，這種情況下，橋背的路基工后沉降大，橋頭跳車嚴重;而輕型強夯機具有能量大、施工靈活(如雞爪沖溝等)，對側向結構物影響小的特點，適應性強，很適合臺背路基回填夯實。

［1］JTG D30-2004，公路路基設計規范［S］.

［2］宋立龍.高速公路路基施工中強夯法技術的應用［J］.黑龍江科學，2014，5(1):112.

［3］王帥軍.橋頭路基不均勻沉降的成因與控制措施［J］.交通世界，2013(22):190-191.

［4］霍建兵.談公路橋梁過渡段不均勻下沉的治理辦法［J］.山西建筑，2012，38(3):150-151.