道路與橋梁連接處裂縫的成因及防治措施

文/何玉鑫

1 前言

根據“十四五”規劃，我國將發展壯大城市群和都市圈，提升城鎮化發展質量，各類市政道路、公路的建設規模必將持續擴大，同時人們對道路的舒適性和安全性也提出了更高的標準，尤其是道路橋梁連接處的質量，一直是道路工程設計和施工中的重點和難點。

探究橋臺跳車的原因主要有：臺背填土發生不均勻沉降、橋臺搭板出現裂縫、搭板與瀝青路面連接處材料剛度差異懸殊等。

2 橋臺病害原因分析

橋臺搭板作為連接橋臺（剛性）與路基（柔性）的構造物，是橋梁的附屬結構，搭板的質量也關乎著橋梁的質量。分析以往橋臺搭板病害產生的原因，可歸納為以下幾個方面：

車輛反復作用于搭板之下的臺背回填砂，其密實度以及天然土層的自身固結沉降在行車荷載作用下受到考驗，天然土層若含有高壓縮性的軟土層時，由于軟土的含水量較大，承載力低、抗剪強度低。據調查，相當一部分橋梁兩側橋臺在建設時將密實度未達標的天然砂與含有軟土的人工填土進行混填，從而造成了不均勻沉降，裂縫由下向上發展，最終延伸至搭板表面[1]。

路橋過渡段的雨水通過搭板端部和臺背之間的接縫滲入土體，牛腿附近的土體在自重和固結的雙重作用下發生較大的沉降，連接部分沉降較嚴重，引發搭板脫空，而搭板作為一塊整體的板，中部設有枕梁，由于杠桿效應，搭板端部翹曲，在行車荷載反復作用下，板端引起開裂，微小的裂縫在車輛反復碾壓下逐漸形成貫通的裂縫。

搭板與瀝青路面連接處材料剛度差異懸殊，很多橋梁在設計時采用12cm 厚的水泥混凝土橋面鋪裝層，并將該鋪裝延伸至搭板端部。而大多數道路建成10年以上，會采取大中修措施，很多道路經過了“白改黑”的大中修。施工的時候，因為擔心往橋梁上鋪筑瀝青，加大橋面的恒載，給橋梁結構帶來隱患，故大中修項目放棄橋梁段，所以經常看到橋臺搭板與道路連接處的一黑一白，一邊是柔性，一邊是剛性，特別是重載車經過時，剛性路面經反復碾壓下，引發裂縫[2]。

3 橋臺搭板的病害分析

橋臺搭板出現的病害基本都是在橋梁建成10年后發生，首先了解目前搭板的設計依據，查看原設計是否存在缺陷，然后再分析施工方面導致的缺陷。

3.1 設計未考慮雨水入滲搭板與橋臺的接縫流入土體造成沉降

國內搭板設計普遍采用等厚的鋼筋混凝土板，橋臺搭板構造如圖1 所示。橋臺搭板設計上，考慮牛腿與搭板的連接，有效解決牛腿下方土體無法壓實的問題。設計雖考慮了超重車作用于搭板，但忽視了雨水入滲搭板與橋臺的接縫流入土體造成的沉降。通常瀝青瑪蹄脂具有抗高溫、低溫穩定性，良好的水穩定性，但施工時無法保證瀝青瑪蹄脂填料完全填實，若有漏洞，則雨水入滲至土體，造成搭板板底脫空，造成搭板下沉。

圖1 橋臺搭板構造圖

3.2 施工橋臺搭板缺陷

3.2.1 未考慮回填砂充分固結

首先是材料的選擇，應選用滲水性好、高強度、壓實度高的砂礫。填筑時采用分層填筑、分層碾壓。在填筑的時間關系上，通常臺背與路面在同一時間完成，但實際施工時，臺背的回填在橋臺完工后很長一段時間，故回填砂并未充分固結，在竣工后開始沉降。

3.2.2 臺背填料不密實

施工時的臺背填料不密實，尤其是高填方路段的路基填筑材料不均勻、碾壓不密實。施工趕進度，管理不到位，傾倒回填砂后，稍做壓實便施作橋臺搭板。工程完工后，在車輛荷載作用和振動下，填料發生沉降，從而造成搭板下沉。

3.2.3 搭板下底模跑漿現象

施工時，搭板下的底模未用砂漿封底，形成跑漿現象。

3.2.4 搭板混凝土的結構性裂縫

首先，混凝土配合比控制不嚴格，原材料質量控制不嚴格；其次，混凝土振搗不嚴格，未按要求收漿；最后，未對搭板混凝土作及時養護。

4 提升橋臺搭板的技術措施

4.1 設計上考慮排水措施

此前的設計，不能完全保證瀝青瑪蹄脂填料完全填實。若有漏洞，則雨水入滲至土體，造成搭板板底脫空。為此，在設計上應進行改進，改進后的橋臺搭板構造如圖2 所示。改造后，積水直接通過伸縮縫流至橋臺蓋梁或臺帽排至河中，不會流至土體，消除了該處流至土體引發搭板沉降的安全隱患[3]。

圖2 改進后的橋臺搭板構造圖

4.2 施工上考慮排水措施

由于橋臺在臺背回填之前，兩側有較多的軟土，可考慮采用排水固結方式對原軟土地基進行加固處理。排水固結是對天然地基預壓或砂井預壓，改善排水條件，增加預壓荷載，加速地基固結和強度增長，提高地基穩定性，并使基礎沉降提前完成[4]。

4.2.1 提高臺背回填填筑材料的壓實度

影響路基壓實的主要因素有含水量、壓實層的厚度、壓實機械的類型和功能、碾壓遍數以及地基的強度等。臺背回填的填筑材料，要把控好符合最大干密度與最佳含水量的關系，施工時可依照室內擊實試驗得出的曲線峰值對應的含水量，含水量過大或過少，都會影響填筑材料的強度。壓實應根據厚度、遍數、壓實機械類型等考慮，一般按照先靜壓、后振動碾壓、最后再靜壓的順序，每層的壓實厚度為15～18cm 為宜。碾壓時不得中途停頓、轉向或制動，以免影響壓實效果[5]。

4.2.2 加鋪土工格柵

土工聚合物是采用土工膜、土工織物，用于土工的一種化學纖維新型材料，可用于排水、隔離、反濾、加固補強來處理橋臺臺后回填的軟土地基。針對土工布，有具體的質量要求，首先是土工布的單位面積質量，縱向抗拉強度≮20kPa，撕裂強度≮400N，采用聚酯長絲針刺型，才能隔離軟弱土層的水。

施工時先清除橋頭淤泥，然后換填符合標準的黏土、砂礫或碎石土，每層按l5cm 進行薄層碾壓。在橋頭回填的同時，每間隔45cm 鋪設一層土工格柵，格柵網格與臺背用U 型釘錨園連接。鋪設土工格柵時，一定要把格柵拉緊，不允許有皺褶，用插釘把格柵固定在底表面上，土工格柵強度高的方向垂直路基軸線，相鄰兩幅格柵的搭接寬度為20cm，搭接處用0.9mm的鋼筋綁扎牢固。鋪設土工材料的地表面要平整，嚴禁有堅硬突出物，嚴禁施工機械直接碾壓土工格柵。土工格柵鋪好后，要及時填筑填料，避免陽光長時間暴曬和雨水浸泡。施工通過加鋪土工格柵來增強臺背回填的壓實度，最大限度地減少不均勻沉降。

4.2.3 避免搭板混凝土的結構性裂縫

首先，要加強原材料的質量控制，嚴格混凝土配合比設計，特別要控制使用外摻劑；其次，要對水泥的技術性能加大檢驗頻率，使用安定性到期的水泥；再次，要嚴格控制混凝土的拌和，使用可以自動計量且逐盤打印級配數據的拌和設備，嚴格按規范標準控制施工級配；最后，澆筑混凝土方案必須經監理工程師批準，澆筑過程中監控人員必須旁站。

5 結語

橋臺搭板下回填土的不均勻沉降關系著搭板質量的好壞，臺背回填的質量不達標，隨時間的延續，回填土的不均勻沉降必引起搭板的裂縫。文章分析影響搭板開裂及下沉的因素，從設計、施工等方面找原因，提出搭板病害防治措施，特別是保證臺背回填、確保回填填筑材料的壓實度、控制搭板混凝土的施工質量這幾個環節對搭板質量的好壞起著至關重要的作用。