路橋工程橋頭跳車病害分析及處治措施

摘? 要：隨著公路橋梁建設里程的不斷增加，橋頭跳車已成為當前路橋工程亟待解決的難題。基于此，本文在全面了解橋頭跳車病害成因的基礎上，提出了氣泡混合輕質土施工方案，結合具體案例，對其性能和施工要點進行了分析與探討，以期解決路橋工程橋頭跳車病害難題。

關鍵詞：路橋工程;橋頭跳車;氣泡混合輕質土

中圖分類號：TD8? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ?文章編號：2096-6903（2020）10-0000-00

1 橋頭跳車病害成因

橋梁工程作為道路運輸體系的重要組成部分，其橋頭跳車問題影響著行車的安全性。為了更好地解決橋頭跳車病害，必須對其病害成因有所了解。[1]常見成因如下：（1）相比臺背填方路堤，橋臺構造物本身變形較小，可不作計算，橋臺沉降則為其下地基沉降。基于安全因素考慮，公路橋臺設計及施工中，對其下地基沉降與穩定性要求較高，若設計時考慮橋跨結構的沉降影響情況，則不會出現較大工后沉降問題，隨之就不會有不均勻沉降出現于橋臺和臺背路堤之間。（2）路堤填土沉降。一般來講，橋臺背具有較高填土高度，若按正常工序施工即“先橋涵構造物，后填筑兩端路堤”，則橋頭會形成一個特殊施工段[2-3]。在多種因素作用下，路基填料將不斷被壓縮，孔隙率也將越來越小，密實度隨之增大，從而出現沉降現象。（3）排水不暢。一般縫隙會存于橋涵和路堤連接處，沿縫隙雨水將逐漸下滲，加大路面結構的含水量，沖刷路面結構，最終出現臺后路堤填土流失問題。同時，在行車荷載等因素影響下，還會引發橋頭路堤沉陷和跳車現象。

2氣泡混合輕質土性能分析

2.1 原材料選擇

為了解決路橋工程橋頭跳車問題，本文提出了氣泡混合輕質土施工，本次試驗原材料采用了425普通硅酸鹽水泥，原料土為粘性土，穩泡劑為FA-1+明膠，拌和用以無污染、無雜質的自來水。

2.2 容重性能

（1）為檢測氣泡混合輕質土的容重性能，在70%相同含水量的條件下，通過不同水泥摻量、不同氣泡含量進行對比分析，從而總結變化規律。所得結果如表1所示。

通過表1可知，在氣泡混合輕質土含水量和水泥用量相同的情況下，隨著氣泡含量的增加，其容重下降，且較為明顯。如10%水泥含量時，4%氣泡含量的容重為1.037 g/cm3，明顯高于12%氣泡含量容重0.581 g/cm3。但是當氣泡混合輕質土含水量和氣泡含量相同的情況下，隨著水泥含量的增加，對其容重的影響很小。如，4%氣泡含量時，10%水泥含量容重為1.037 g/cm3，15%水泥含量容重為1.085 g/cm3，20%水泥含量容重為1.102 g/cm3，增長幅度很小。

（2）在相同15%水泥用量的條件下，通過對不同用水量、不同氣泡含量進行對比分析，從而總結變化規律，所得結果如表1所示。由此可見，氣泡含量對氣泡混合輕質土容重影響很大，且容重大幅度減小，這有利于降低橋頭路基填土自重，減少路基沉降，從而有效控制橋頭跳車病害的產生。

2.3 抗壓性能

結合控制變量法分析用水量、水泥用量及氣泡含量對抗壓強度的影響。同樣在70%相同用水量條件下，以4%、8%、12%氣泡含量及10%、15%、20%、25%水泥用量制備試驗模型，通過28d養護后，對其單軸抗壓強度進行測定，所得結果如下：

（1）4%氣泡含量條件下，10%水泥含量抗壓強度為0.28MPa，15%水泥含量抗壓強度為0.33 MPa，20%水泥含量抗壓強度為0.48MPa，25%水泥含量抗壓強度為0.77MPa;

（2）8%氣泡含量條件下，10%水泥含量抗壓強度為0.28MPa，15%水泥含量抗壓強度為0.31 MPa，20%水泥含量抗壓強度為0.45MPa，25%水泥含量抗壓強度為0.67 MPa;

（3）12%氣泡含量條件下，10%水泥含量抗壓強度為0.28MPa，15%水泥含量抗壓強度為0.30 MPa，20%水泥含量抗壓強度為0.41MPa，25%水泥含量抗壓強度為0.52 MPa。

由此可見，隨著氣泡含量的增加，氣泡混合輕質土的抗壓強度隨之下降，特別是高水泥用量的情況下，降低幅度更為明顯。究其原因在于水泥屬于一種水硬性材料，和水反應之后，可形成氫氧化鈣、鈣鋁礬，在水泥顆粒上，鈣鋁礬將會生成纖維狀硅酸鈣水合物，促使顆粒相互連接，逐步構成網狀使水泥漿體凝結。最終，鈣鋁礬進行單硫形水化硫鋁酸鈣轉化，形成致密型結構，增加了其硬度。

當氣泡含量為8%時，完成28d養護后，檢測用水量對抗壓強度的影響規律。在50%用水量時，抗壓強度為0.65 MPa;60%用水量時抗壓強度為0.48MPa;70%用水量時抗壓強度為0.31MPa;80%用水量時抗壓強度為0.27 MPa。由此可見，在氣泡含量和水泥含量相同的情況下，隨著用水量的增加，氣泡混合輕質土強度也會隨之下降，且較為明顯。

通過上述分析可知，（1）伴隨用水量的不斷增加，氣泡混合輕質土的容重和抗壓強度均會出現下降趨勢;（2）隨著水泥用量的增加，抗壓強度會逐步增加，而容重變化不大，幾乎不被影響;（3）隨著氣泡含量的增加，抗壓強度和容重均呈現出下降趨勢。

3 工程概況

某橋梁工程橋面寬36m，橋頭軟基加固時原設計方案為二級搭板結合水泥攪拌樁。橋頭南側、北側接坡段填土高度分別為2.33～3.25m、3.11～3.52m;運營通車6個月后，經檢測南側、北側沉降分別為0.00～0.61m、0.00～0.91m。隨著沿線交通量的日益增長，加之橋梁基礎設于軟基之上，隨著使用年限的增加，必定會在橋頭部位產生較大的沉降問題，進而出現橋頭跳車病害，影響行車安全。基于此，決定對原橋頭路基設計進行改進處理。

在本方案中，采用了氣泡混合輕質土，結合上述性能分析，氣泡混合輕質土的水泥用量、用水量及氣泡含量均會影響其使用性能，因此，必須合理確定具體用量。結合工程實際，本文所選氣泡混合輕質土的水泥含量、用水量和氣泡含量分別為20%、50%、12%，且摻加了適量土壤固化劑。1.91～1.93m為氣泡混合輕質土的填筑高度，相比傳統施工該填土高度降低了1.3m，大幅減少了成本，且有利于提高壓實度。

為保證氣泡混合輕質土施工效果，工后通車8個月內進行了跟蹤監測，在此期間沉降量逐步增加，工后2個月基本趨于穩定，累計沉降量在1.2～1.4cm，相比原設計橋頭路基沉降量小很多，說明通過氣泡混合輕質土施工后，可進一步控制差異沉降[4]。

4結語

橋梁是公路建設的重點工程，在路橋過渡段處極易出現“橋頭跳車”病害，當車輛在此處通行時，將會出現跳躍、沖擊現象，從而影響行車速度及行車舒適性，甚至會損壞橋梁質量及發生安全事故。如何解決這一難題，國內外進行了大量研究。作為一種無機材料，氣泡混合輕質土具有高流動性、自重輕等特點，可優化傳統挖填工藝。將氣泡混合輕質土用于路橋過渡段施工，可減小對地基的附加應力，有效控制差異沉降[5-6]。

參考文獻

[1] 段詩雨.高速公路瀝青混凝土路面橋頭跳車問題分析及預防措施研究[J].建筑工程技術與設計，2017（30）：697-697.

[2] 孫偉，杜輝.高速公路橋頭跳車成因分析及防治技術研究[J].建筑工程技術與設計，2017（11）：2901-2901.

[3] 蔡慶廣，王美斌.軟土地基高速公路橋頭跳車防治技術研究[J].建筑工程技術與設計，2017（11）：629-629.

[4] 王文杰，王偉.道路橋梁沉降段路基路面施工關鍵技術研究論述[J].江西建材， 2017（19）：196-197.

[5] 趙東，趙弘，呂世斌，等.填筑輕質材料防治橋頭跳車施工技術初探[J].北方交通，2011（3）：79-81.

[6] 李培培.高速公路橋梁病害的成因與防治措施[J].交通世界（上旬刊），2016（9）：12-13.

收稿日期：2020-09-06

作者簡介：王飛（1982—），男，河南鹿邑人，本科，工程師，研究方向：交通工程。