淺談橋頭跳車通病的成因與臺背回填施工控制

劉建偉

(新疆生產建設兵團第二師公路養護管理所，新疆 鐵門關 820000)

1 概 述

隨著我國經濟建設的不斷發展，公路建設進一步引起了社會更多的關注，大量的高等級公路逐步投入營運使用。但從實際使用情況來看，普遍存在橋頭回填沉降這個問題，有的橋涵剛投入使用就出現嚴重的橋頭跳車現象，給行車和公路養護帶來了很大困難，影響了行車舒適與安全。因此橋頭跳車與臺背回填有著主要原因。

2 橋頭跳車原因淺談

2.1 從技術理論方面分析

剛性橋涵臺在行車荷載作用下，其自身可認為無變形產生，只有一部分因地基固結和壓縮變形引起的整體沉降，而柔性路基填土除了地基原因還存在自身在雨水，溫度變化，荷載等作用下的彈塑性變形，導致了橋頭部位產生的相對沉降值超過了允許的極限，局部沉降差異大，產生跳車現象。

2.2 從設計方面分析

(1)橋涵設計著重在結構，地基承載力和穩定性方面計算，對總體沉降只做規定，而路面設計是以彎沉或彎拉應力作為控制指標；路基設計又是以壓實度和填土高度來控制豎向變形。從抗變形能力即彈性模量來看，不論是輕型橋臺還是重型橋臺，其彈性模量均是臺后填土彈性模量的千倍左右，因此兩者在沉降方面產生了明顯的差異。所以，在路橋連接處是間斷不連續的，這種先天不足必然要引起受荷載后的不一致變形---跳車。

(2)從產生橋頭跳車的原因來看，主要是構造物兩側的差異沉降引起，如何縮小構造物與臺背回填土的差異沉降是解決橋頭跳車的關鍵，而臺背回填土壓實度是縮小差異沉降的一個方面。不同的材料在達到同一壓實度的條件下，在同一荷載作用下的塑性變形和次固結沉降不相同，強度低，剛度大，壓縮性大的材料其塑性變形大和次固結沉降大。

(3)現行規范規定用透水性好的材料作為臺背回填材料，雖然其剛度和壓縮性比粘性土要好，但由于其透水性，致使天然地基和相鄰路基土會受周圍滲透水、毛細水、路面滲水、橋臺沉降縫滲水等的浸濕而軟化，久而久之，造成臺背回填處土基和鄰近路基強度低，變形加大，使其不能處于較干燥的狀態下承載，造成跳車。

(4)設計中對臺背回填天然地基承載力沒有要求。

2.3 從施工方面分析

(1)回填處地基清理不徹底，有雜物、浮土等，沒有將基坑內水抽干就開始回填。

(2)天然地基承載力低，沒有清除壓實度不夠的路堤填筑土。

(3)沒有根據臺背回填的施工特點明確具體的施工工藝要求，施工處于無序狀態或不科學，不規范的施工。

(4)施工管理難度大。由于臺背回填往往滯后于結構物和路堤填筑施工，且點多、工程量小、比較分散、要求高填筑層次多，加之工程后期搶進度，客觀上給施工管理帶來一定難度。

(5)質量控制難度大。首先，由于臺背回填施工具有結構層次多的特點，層層檢查，其工作量確實很大，是實際存在很多漏檢的現象，有些僅流于形式；其次，臺背回填壓實度檢測方法滯后，加之填料不均勻，或變化較大，其最大干密度難以控制，造成壓實度數據失真現象嚴重；第三，對臺背回填材料的技術指標沒有明確規定，導致對材料的質量控制無明確標準可以參照。

2.4 從受自然條件和外界因素分析

(1)臺體部分基本不受自然條件的影響而產生明顯變形，而臺背路基在自然條件—溫度和濕度的影響下有明顯變形。隨著路面路基材料中水分增加，土粒膠體的接觸點減小，液相膜增厚，從而降低土體路基的強度和顆粒間的結合力，在外界荷載的作用下，變形比較明顯，導致跳車。

(2)臺背填料一般為滲透性材料，存在著多孔隙，加上施工時受施工方面的影響，壓實機具不能過分靠近臺背，無法將填料顆粒間空隙完全消除。在車輛荷載和自身重力作用下，填料迅速壓縮，在短時間內產生壓縮沉降，路基土最終壓縮累積的變形反映到路面上就有一個凹槽，形成跳車。因此路基土在臺背處應有較高的壓縮性。

(3)由于涵身相鄰的路基土縫隙的存在，加之涵身與相鄰路基土的豎向彈性及壓縮摸量的突變，在豎向移動車荷載的作用下，路基土在此出現了振動壓縮性，使得路基土與涵身的縫隙進一步發展，這種情況對明涵更為明顯，由此可見臺背回填土的受力狀態決定了其必須具有較高的抗壓縮性，才可緩解或消除臺背跳車現象的發生。

3 橋頭跳車“剛柔過渡”的處治淺談

(1)采用半剛性穩定土實現臺背回填剛柔過渡。根據橋頭臺背填土剛柔過渡的原理，在臺背回填范圍內使用剛度介于路基土與構造物材料剛度之間的某種半剛性材料 (如水泥穩定土、 石灰穩定土等)，自長度方向變化其厚度，使得臺背回填靠近構造物厚，靠近路堤處薄。這樣可使臺背回填整體剛度從構造物向路堤方向逐漸變小，其差異沉降也從構造物向路堤方向逐漸過度，從而實現臺背回填處治的“剛柔過度”。

(2)根據橋頭臺背填土剛柔過渡的原理，在臺背地基處治，臺背填土完成，完善橋頭搭板設計的基礎上提出在搭板枕梁下設置半剛性擠密樁來實現橋臺與填土的剛柔過度。半剛性擠密樁就是用擠密沖擊和震動土體成孔并灌填水泥穩定礫石等半剛性材料和依靠樁周邊土體的約束形成的結構。它的作用是提高路基的壓實度、強度、剛度和承載力，提高路基抵抗變形的能力，從而減小橋頭搭板枕梁的沉降，并使之成為剛性橋臺與柔性路基之間剛度和沉降過度區。從而減少或消除橋頭跳車。

4 臺背回填施工中防止橋頭跳車質量控制要求

(1)徹底清淤，將橋頭所有含量超標準的土壤完全清除，直到符合強度標準為止，消滅填料不合格帶來的隱患。當原地表為含水較大的淤泥質土層或用鉆孔樁施工時，泥漿排放不合理，淤泥在錐坡及臺后路基位置處沉積，要對其進行徹底清理。如果在這部分土層上填筑土方，隨著淤泥中薄膜水的蒸發或自由水的轉移，液相減少，體積收縮，上層土體必然會沿著軟泥層產生滑移出現沉降，引起橋頭錯臺。因此清淤這一程序不容忽視，必須完全徹底清淤。

(2)在軟弱地基上，橋涵多采用深基礎或地基加固處理，其沉降量相對較小，而橋頭路基往往達不到與橋涵相同標準，因而沉降相對大一些，因此兩者工后沉降量要求也不相同，為減少工后沉降消除跳車隱患，必須事先對軟基進行處理。

(3)材料選擇，橋涵構筑物臺背回填應選擇適宜的材料并通過檢驗，除設計文件另有規定外，一般應盡可能采用砂類土或滲水性土。當采用非滲水性土時，應在土中加入石灰、水泥等穩定材料進行處理。所用機具應適應回填操作空間，若不適應宜大型壓路機碾壓時，應盡量采用小型手扶鎮動夯或手扶振動壓路機壓實。

(4)橋涵構筑物臺背填土范圍：按照規定臺背填土順路線方向長度，頂部為翼墻墻尾端不小與臺高加2 m；底部距路基礎內緣不小于2 m；拱橋臺背填土長度不應小于臺高的3～4倍；涵洞填土長度每側不應小于2倍孔徑長度。

(5)橋涵構筑物臺背回填應適時分層回填壓實，分層厚度一般規定每層15 cm，并應在橋臺背墻或明顯地方標明高度逐層填筑、逐層碾壓檢測。檢查頻率每50 m2檢查1個點，不足50 m2時至少檢查1個點，每個點都應合格。

(6)橋臺、涵身背后和涵洞頂部的填土壓實度，從填方基地或涵洞頂部至路床頂面均與路基標準相同。

(7)回填處如有泄水孔或其它構筑物時，一定要按設計要求或設置碎時、粗砂或礫料層以變達到泄水孔處過濾作用。

(8)回填鋼筋混凝土圓管時，必須注意兩邊對稱同時進行，直至管頂。回添時特別注意管道兩側掖下的回填壓實，回填鋼筋混凝土蓋板涵時，只有在蓋上蓋板后才能進行回填。當客觀情況需要兩側不均勻填筑時，必須等到涵臺(墻)的混凝土或圬工砌體的砂漿達到規定強度后才能進行。

5 風積沙作臺背填料的探討

5.1 風積沙臺背回填濕振方法

回填工作面的處理與傳統并無兩樣，每層松鋪風積沙20～40 cm，盡可能使頂面水平，用可飲用或罐溉水泡透填料，為了可服填沙邊坡松散、不易成型的弱點，便于邊坡植被，臺后回填部分橫向外側兩邊，用不透水的土堵。不讓水流失，水面高出風積沙頂面5～10 cm，用砼振動棒以振搗砼的方法振密風積沙，爾后排出風積沙表面的自由水(風積沙中的植被雜草和粉粘粒盡可能的要清除)，經取樣檢測合格后以同樣方法進行上層的回填。

5.2 風積沙作臺背填料的可行性

因風積沙的顆粒級配很均勻(級配不良)、顆粒很細、細觀上其顆粒有較好的磨圓度，顆粒多呈次圓狀。如此在砼振動棒的振動作用下，沙顆粒上下翻動，在翻動過程中。沙顆粒總是朝著空隙的位置移動，因而粒徑較小的沙顆粒得以填充到粒徑較大的顆粒產生的空隙中間，實現了風積沙顆粒的重新排列，進而達到了極大的密實度，并切這種極大的密實度在回填土的各個位置均衡一致，完全滿足了回填土具有較高的抗壓縮性的要求。加水濕振，一是可增加沙粒間的潤滑作用；二是增加沙顆粒跳動的阻力，不至使沙粒的跳動過大，較小的顆粒不能填充進入空隙或形成新的空隙。

6 結 語

新疆兵團二師塔里木墾區公路建設凡遇到臺背回填勻采用上述方法進行施工，塔里木墾區團場未出現橋臺跳車的現象。由此可見風積沙作臺背回填施工質量控制措施是切實可行的，能達到預期的效果。