土工格柵在橋頭跳車防治中的應用與分析

劉忠坤

摘 要：隨著我國公路建設規模持續擴大，橋頭跳車是最常見的一種路橋病害形式，當車輛從此區域通行時極易產生跳躍、顛簸之感，將會嚴重影響行車舒適性，甚至會損害橋臺等部位，或造成更為嚴重的交通安全事故。因此，必須重視公路工程橋頭跳車問題，根據工程實際情況，合理選擇防治措施，對癥下藥，最大限度降低損壞程度，提高道路使用性能，實現經濟效益和社會效益最大化。

關鍵詞：橋頭跳車;成因;土工格柵

0 引言

改革開放40年來，隨著社會經濟的迅速發展，我國公路建設規模持續擴大，道路等級不斷提升。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，國內外進行了大量深入研究。土工格柵作為一種性能優越的土工合成材料，在路堤加筋處理中得到了廣泛應用。在臺、涵背回填土體中，土工合成材料的合理運用，可提高填料的整體性，控制回填土體局部變形，在橋頭跳車問題上具有良好的應用效果。

1 橋頭跳車的成因

1.1 地基強度方面

受工期等因素影響，橋涵、通道、路基等工程一般都需同時施工，橋涵等構造物具有較大剛性，在地基強度方面具有較高要求。然而，天然地基承載力并不能很好地滿足這一要求，為降低不均勻沉降，一般會選擇適合的加固方法，提高路基強度。但是部分臺背路堤并未做加固處治，此部位的地基強度相對較低，導致橋臺和臺后路堤之間強度不同，從而產生不均勻沉降現象，最終引發橋頭跳車病害。

1.2 排水方面

當路面上的雨水無法及時排出，雨水將會順著路堤、橋涵通道等構造物的縫隙向路基下滲，這種情況下，受雨水影響，路面各結構層和路堤填料均會被侵蝕。同時，伴隨雨水的不斷沖刷，路基填土較細的顆粒甚至會被雨水帶走，嚴重破壞原有土質結構，致使路基承載力大幅下降，或在橋臺相鄰部位出現局部沉陷病害，進而引發橋頭跳車現象。

1.3 施工質量方面

施工是工程變為實體的過程，施工質量直接影響工程整體質量。若不注重施工質量，必定會產生嚴重病害問題，影響結構物使用狀況。在施工質量方面，引發橋頭跳車的原因不外乎以下幾種：

第一，工期緊張，為追趕進度，沒有嚴格按照施工標準和流程施工，臺背填土時間不充分，路堤固結程度未達到規范要求。

第二，施工落實不到位，攤鋪厚度控制不嚴格，壓實度、密實度等均存有一定誤差。

第三，施工材料質量不合格，或填料配合比設計不準確等。

第四，質量檢測或監督管理不到位。

在施工過程中，很大原因是人的問題，因此，應提高人的質量管理意識，嚴格按照規范標準進行每一道施工工序，把好質量關。

1.4 設計方面

設計是減少變更、避免返工、降低成本的關鍵一環。在路橋基礎設計中，基礎形式不同，對工后沉降的影響也會存有差異，因此，在設計時，必須綜合考慮施工中的影響因素，保證設計合理、科學，且具有可行性。

2 工程概況

某橋梁工程，全長383.2 m，為17孔鋼筋混凝土預應力梁板橋，主跨為3孔連續梁，20 m簡支梁為邊孔，總跨為8x20+28+35+28+5x20 m。據實地勘察結果顯示，橋梁所處地質條件良好，地面線以下土質類型為雜填土（1.5 m）、碎石土（2 m）、砂礫土（3.5 m）、風化巖石，其中18 kN/m3為雜填土容重，20 kN/m3為碎石土及砂礫容重。根據設計要求，重力式橋臺為0號橋臺類型，7.12 m為臺后引道路堤填高，并采用砂礫回填臺后路堤。由地質情況來講，在橋頭引道處產生差異沉降的幾率不大，但是因為施工工期緊張，在路堤自重作用下，受時間限制仍會出現地基沉降等情況，為此，仍需做好橋頭跳車預防措施。如采用“雙向土工格柵+橋頭搭板”的方式進行0號橋臺處理。

3 土工格柵臺背加筋機理

土工格柵是一種高密度聚乙烯等材料加工而成的聚合物板材，主要以網狀結構呈現，網孔尺寸相對較大，其特點為拉伸強度高、伸長率小、結點處厚度大等，于土料顆粒而言，土工格柵具有側向阻力作用，具有較強沖擊性，可優化應力場，減小差異沉降，提高土體強度及整體性。其加筋機理主要包括3點，具體如下：

（1）土工格柵抗拉能力強，在上部土體荷載作用下，將產生向下變形，可拉伸格柵，同時，利用雙向受力特征，能夠產生向上的拉力，達到兜網功能，以此促使荷載均勻分布，最終實現臺背填土整體承載力地有效提升。

（2）土工格柵的拉伸模量較大，可利用土工格柵和土體界面的摩擦、咬合作用，對路堤填土的側向位移進行約束，并向更大范圍擴散荷載，經應力作用再次均勻分布，以此有效降低地基沉降變形。

（3）一般可在橋臺一端錨固土工格柵，通過其抗拉伸能力，向橋臺傳遞部分荷載，并限制橋臺周圍土體下沉，便于控制沉降差，解決橋頭跳車問題。

4 土工格柵在橋頭跳車防治中的技術要點

4.1 施工準備

（1）現場準備。在施工前，需要認真勘察施工現場，仔細核對設計圖紙，熟悉掌握施工技術，并提前在施工路段兩側修筑施工便道，為后期的材料運輸和機械行駛提供便利。

（2）材料準備。為了保障工程質量，施工人員需要對土工格柵進行嚴格把關，在購買前對材料的供應能力進行調查，對材料的質量進行取樣檢驗，所購買材料必須具備合格證書、檢驗報告單、詳細參數等，檢驗結果符合設計要求后方可進入施工場地。砂墊層使用材料為中砂、粗砂或砂礫，砂礫中顆粒含量小于0.075 mm的控制在5%以內，且不含草根、垃圾等有機雜物。

（3）技術準備。施工前，技術人員需要對設計文件和圖紙進行認真熟悉，對路基土工合成處理工程施工技術規范準確掌握，明白設計人員的真實意圖，并將施工技術要點和安全注意事項向施工人員進行交底，組織工程負責人、技術人員和施工人員開展崗前培訓。在施工前需要進行放樣作業，將土工格柵的鋪設位置用全站儀放出，設置明顯標志，并報監理人員復核。

4.2 臺背路基回填

根據施工要求，可臺背路基可采用砂礫土回填處理。按照規定，需回填至底層土工格柵位置，由于厚度較大，可分層回填、壓實，若大型壓路機存有碾壓死角，需及時采用小型壓路設備對邊角部位進行夯實。

4.3 土工格柵攤鋪

按照等距離20 cm間隔，在臺背處埋設鋼筋勾，待壓實、整平路基之后，可折回格柵，并將一個直徑14 mm的鋼筋包裹起來，將鋼筋掛著鋼筋勾內，并通過鐵絲將折疊的格柵綁扎好，保證格柵和臺背緊密固定。若長度不足，可進行搭接處理，一般需在2個網格以上控制搭接長度。隨后沿路線縱向攤鋪土工格柵，若長度過長，需根據設計要求，切斷處理。根據要求，土工格柵需鋪設七層，上三層鋪設方案為搭板末端向外延伸6 m;下四層鋪設方案為搭板末端向外延伸5 m，嚴格按照不小于最小縱向鋪設長度的規定設置鋪設長度。

4.4 土工格柵張拉

鋪設完各層土工格柵之后，需采用人工或機械的方式張拉好土工格柵，保證伸長率控制在2%～4%之間，待滿足要求后，便可采用U型釘進行土工格柵定位。

4.5 土工格柵搭接

本工程需鋪設七層土工格柵，針對各層土工格柵，相鄰的兩幅需做好搭接處理，一般可在20 cm以上控制搭接寬度，隨后按照“之”字型采用尼龍繩進行綁扎，保證其整體性。層面不同，則其連接部位綁扎時需相互錯開，從而提升其整體效果。

4.6 填料施工

根據施工要求，可采用砂礫土作為填土材料，要求由格柵邊緣通過裝載機逐步回填至臺背處，嚴禁車輪碾壓到格柵，填土厚度達到30 cm之后，便可進行壓實、整平。大型壓路機很難碾壓到橋臺或翼墻周圍，此時可更換壓實設備，如采用電動打夯機等，進行夯實，保證最終壓實度滿足設計要求。在完成施工后，需及時檢測填料回填質量，主要對填料物理指標、壓實度、平整度等指標進行檢測，保證滿足施工要求。

4.7 分層沉降管安裝

當結束路堤填筑施工后，可采用沖擊鉆進行鉆孔施工，鉆孔深度為地基以下50 cm，146 mm為孔徑。并做好沉降管連接及安裝磁環等工作。一般情況下，可按照土層分層實際情況，提前確定磁環的間隔距離，以“下—上”的順序進行磁環安裝，并固定上短。可通過接管連接兩個沉降管，并利用螺絲固定，由此進行沉降量檢測。

5 結束語

綜上所述，作為社會關注的熱點問題，安全問題是交通運輸永恒的主題。在道路安全性能提升方面，施工技術的選擇極為關鍵。要求嚴格按照施工應用標準，降低損害，提高施工質量意義重大。土工格柵作為橋頭跳車施工處理的主要方法，其施工質量的優劣對路橋施工質量影響巨大。為此，必須全面了解橋頭跳車成因，規范施工工藝，提高施工質量，推動路橋工程持續、健康發展。

參考文獻：

[1]李輝，梁建鋪，徐立興.橋頭跳車成因分析與防治新技術研究[J].華東公路，2015（4）：127.

[2]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.

[3]侯天順，黃雄，李永鴻.高速公路橋頭跳車的機理與防治研究[J].路基工程，2007（2）：113.

[4]曠開萃，黃宏偉.高等級公路橋頭跳車的綜合分析和防治[J].地下空間，2001（S1）：502-509+591.

[5]馬強，肖衡林，李麗華，等.三向格柵加筋橋頭路堤的試驗和數值模擬分析[J].巖土工程學報，2013（S1）：287-293.