橋涵與填方路基接頭跳車主觀成因分析及防治措施

劉亞楠

中國化學工程第十一建設有限公司 河南開封 475002

當前，在交通運輸業中公路運輸占比逐年增加。據統計，在2008 年至2017 年間，公路貨運量占比從47.1%上升到78%，公路交通運輸任務愈加繁重，公路里程也不斷增加。截至2018 年，全國公路總里程477.35 萬km，其中橋梁80 余萬座，明涵數量更多。因為橋涵為剛性結構物，存在與填方路基工后沉降不同的問題，《公路路基設計規范》（JTG D30- 2015）中規定了相應差別化容許工后沉降（見表1），又因地質、設計、施工及管理等各方面存在問題，造成橋涵頭跳車等問題。

表1 容許工后沉降 m

橋涵頭跳車不但影響了行車舒適度，加速橋頭伸縮縫破壞，降低道路運輸服務水平，而且在高速公路通行中影響行車安全，甚至造成交通事故。

1 橋涵頭跳車形成的主觀成因分析

橋涵頭跳車形成的最根本原因是由于橋涵與臺背路基不均勻沉降形成，而造成不均勻沉降除了剛性橋涵結構物與柔性路基工后沉降不同的客觀原因外，還有橋涵與路基過渡段不良地質處理不徹底、臺背回填施工控制不嚴格、施工管理不到位、施工人員責任心不強、水毀造成搭板脫空等主觀原因。對于客觀原因，其發展周期長，且不可避免，相關規范及專項論文已論述較多，在本文中不再贅述。文中就產生此類問題的主觀成因分析如下：

1.1 過渡段不良地質處理不徹底

很多橋涵臺設計位置處于不良地質路段，具體有軟弱土、膨脹土、濕陷性黃土、鹽漬土等，由于各類不良地質物理力學性能差異較大，處理措施各不相同，在工程勘測階段，會出現勘察單位未對橋臺臺背位置地質情況進行詳細勘測的問題。設計單位因勘測資料匱乏沒有對不良地質出具針對性的處理方案，僅僅進行常規設計，從而造成不良地質處理不徹底，工后沉降加重。

1.2 橋涵臺背回填選料及施工控制不嚴

公路橋涵臺背路基發生沉降最主要的原因之一是臺背回填填料施工質量不到位，《公路路基施工技術規范》（JTG F10- 2006）中規定，橋涵臺背回填宜采用透水性材料、輕質材料、無機結合料等，一般選用石屑、中粗砂或水泥、石灰穩定土進行回填。在局部地區，石屑或中粗砂資源短缺，價格較高，部分施工單位盲目節約施工成本，選用與路堤填料相同的普通土進行回填，普通土工后沉降發展迅速，使得橋涵頭跳車病害提前發生，且增加了通車后跳車的嚴重程度；規范中還規定，臺背回填應分層填筑，采用小型夯實機具時，分層壓（夯）厚度不宜大于150mm。在個別項目施工中，為盲目加速施工進度，追求工期，施工中不嚴格按照技術要求分層填筑，甚至強行傾填傾倒，造成單層填筑超厚，難以壓實；在碾壓中，未要求壓路機足額遍數碾壓，邊角碾壓不到位的，對于小型夯實機具夯實變數不進行嚴格監督，造成夯實變數不足；碾壓夯實后，未按規定檢測壓實度即進行下一層填筑等等，從而造成橋涵頭跳車病害加重。

1.3 施工管理不足及施工人員責任心須加強

由于橋涵頭跳車病害發展緩慢，不會在交工驗收后立即發生，有些會在缺陷責任期終止后才發生，這就造成項目主要負責人、監理及業主代表對橋涵臺背回填施工質量未予高度重視，未組織相應的管理小組，組織施工中管理松懈，個別項目為加快施工進度進行夜間加速回填施工，造成了臺背回填質量滿足不了規范要求；施工技術人員責任心不強，在分層施工、質量檢測等方面不按規范及經批準的施工技術方案組織施工，加劇了橋涵頭跳車病害的發生。

1.4 橋涵頭搭板脫空造成斷裂

橋涵建成通車后, 由于防護工程及路肩質量不符合規范要求，臺背墻后沒有石砌排水盲溝，待季節性水位變化及多雨季節地表水入滲后, 直接導致錐坡或涵洞口擋墻后板下土體的強度軟化,進而土基逐漸沉降變形,出現局部弱支撐、裂縫、不均勻沉降,致使搭板支承面下形成局部脫空。重車通過時,搭板由均勻支承變為不均勻支承,并在脫空區最大沉降值處的板下位置產生應力集中,逐漸產生的裂隙進一步使后部應力增大, 當應力超過允許彎拉應力,搭板就開始斷裂。特別是搭板過長時,更易產生斷裂。早期不及時發現,就會使板體斷裂、沉陷、翻漿,最后導致跳車，甚至出現險情。

2 橋涵頭跳車病害的預防措施

2.1 認真調查橋涵頭地質情況，選擇合適的處理措施

在橋涵頭不良地質處理施工前，應詳細核對設計圖紙描述與現場實際地質情況是否相符。不符時應聯系勘察、設計、建立、業主等進行綜合調查分析，判定不良地質的確切類型，根據具體地質情況采取相應處理措施：

（1）對于軟土地基，可根據軟土厚度深淺分別采取如下方法進行處理:淺層厚度小于3m 以內的軟土可換填處理，或采用拋石擠淤泥放方法處理；超載預壓法，該方法指借助相關的機械設備對軟弱土體進行超載預壓，從而進一步提升土體的強度和承載能力，使其滿足工程的需要；運用路基排水加固技術，根據軟土深度可靈活運用加固排水板、水泥攪拌樁、CFG 樁、砂井、壓漿等方法進行加固加固，并在表層設置透水性材料排水層。

（2）對于濕陷性黃土地基，受水浸濕后，土的結構迅速破壞，發生顯著的濕陷變形，強度也隨之降低，造成橋涵頭地基下沉。黃土地基處理主要考慮減小土的滲水性、壓縮性，控制其濕陷性的發生，部分或全部消除其濕陷性，對于淺層濕陷性黃土可采用開挖換填灰土或素土，或采用重錘夯實的方式處理；還可采用石灰土或二灰擠密樁進行處理，但應在表層進行水泥、石灰穩定土等防水層施工。

（3）對于膨脹土地基，具有吸水膨脹、失水收縮的兩種變形性質，做好隔水處理尤為重要，可對地基采用摻拌石灰改良處理.摻石灰宜分兩次進行，第一次摻石灰是為“砂化”，第二次摻石灰是為提高地基強度，摻石灰后應控制土塊粉碎后的大小，宜將16mm 粒徑土塊控制在15%。

2.2 嚴選臺背回填材料，加強施工過程控制

為確保橋涵臺背回填的整體施工質量，應選擇合適的回填材料，制定合理可行的施工技術方案。

臺背回填施工中，必須對填料進行優選，這是保證施工質量的前提和基礎，根據以往同類型的工程實踐，透氣性、滲漏性較大的中粗砂和石屑可作為首選填料。對于中粗砂和石屑匱乏的地區，可選擇水泥、石灰穩定土進行回填；回填施工中，應嚴格按照制定的施工技術方案進行施工，回填前應將地基修整平整，碾壓密實，壓路機碾壓不到邊的應采用小型夯實機具進行夯實；回填中應嚴格按照規范方案規定的單層厚度分層填筑，并在結構物的背墻用紅漆劃出每層壓實厚度的刻度線；在第一層填筑中進行試驗段施工，得出最佳松鋪厚度、松鋪系數、碾壓變數、邊角夯實變數、最佳含水率等技術參數，指導回填施工。臺背回填級配碎石及中粗現場情況如圖1 所示。

圖1 臺背回填級配碎石及中粗砂

2.3 加強監督管理，提高施工人員責任心

對于橋涵工程較多的項目，項目部應針對臺背回填工程成立質量保證領導小組，由項目負責人親自擔任組長，項目主要管理人員擔任組員，制定主要管理人員輪崗現場旁站制度，以確保臺背回填的工程施工過程得到有效控制；制定獎懲措施，對嚴格按照施工技術方案施工的進行獎勵，對不按已定方案施工的予以懲罰，以提供現場施工人員責任心。

隨著科技的發展，5G 網絡技術興起，攝像監控系統日益成熟，數字儲存設備容量不斷增大，在關鍵結構物臺背回填施工現場，可安裝攝像監控設備，對整個臺背回填作業過程進行拍攝、監控，數據直接傳輸至項目部監控中心，由專人值守監督，并將所拍攝的畫面進行儲存，以便隨時調閱檢查，并作為計量支付的依據。

2.4 加強橋頭防水措施，防止搭板脫空

由于橋頭錐坡及迎水面防護漿砌圬工質量問題，或未設置反濾層等原因，造成水毀或雨水滲入臺背填料，臺背回填沉降從而形成搭板脫空甚至斷裂。為此應加強防護砌筑工程施工質量，基礎在原狀土以下埋深滿足水流沖涮要求，基底鋪設透水性材料反濾層，必要時在漿砌工程下設置“兩布一膜”防水布，做好排水防水工作。橋頭迎水面護坡處理現場如圖2 所示。

圖2 橋頭迎水面護坡處理

橋涵頭路肩應嚴格按照設計橫坡施工，盡量設置為硬路肩，以利排水；路肩下鋪設防水土工布，并銜接好路肩與邊坡交接位置，防止雨水從此薄弱環節滲入。

臺背回填采用透水性材料時，應按合理間距設置內高外低的排水密孔PVC 管，管徑不得小于5mm；采用水泥、石灰穩定土進行臺背回填施工時，壓路機碾壓不到且小型夯實機械不能保證夯實的位置，建議進行反挖后做排水盲溝處理，以排出滲水。

3 橋涵頭跳車的治理措施

公路橋涵建成通車后，由于臺背施工的各種缺陷，在滲水及車輛荷載的作用下，會在很短的時間內出現橋涵頭跳車。道路養護單位應在日常巡查中以目測或儀器檢測的方式調查橋涵頭跳車病害狀況，綜合分析，制定妥善的治理措施。

3.1 壓漿處理

當橋涵頭沉降量過大，經檢測出現橋頭搭板脫空時，應采用壓漿的方式進行處理。采用壓密灌漿方法可使向外擴張的漿液在土體中產生復雜的徑向和切向應力體系,從而漿液與土體產生具有膠結力的化學反應,把松散的土粒連接在一起,使土體的整體結構得到加強。在搭板尚未發生嚴重裂縫時早期發現, 板下壓漿是一種比較經濟的修復方法, 突出優點在于提高路面板下基層的均勻支撐能力,提高強度,一般情況下基層與板體形成致密膠結,相當于增加了板厚,增加搭板間的傳荷能力,減少車輛荷載對板體產生的疲勞損傷。壓漿類型一般采用水泥漿壓漿，水泥漿的摻配比例及外加劑用量以試驗確定。

經檢測出現橋頭搭板斷裂時，應進行道路半幅封閉開挖修復，修復完畢后再進行壓漿處理。

3.2 橋頭路面銑刨攤鋪及伸縮縫處理

橋涵頭跳車部位進行壓漿處理后，為恢復橋涵頭路面平整度，應進行瀝青混凝土銑刨攤鋪處理，采用的瀝青混合料規格型號宜與原設計相同。

橋頭沉降縱向呈湯勺型分布，沉降最嚴重的位置一般為靠近橋頭伸縮縫2～5m 處，部分地段沉降嚴重深度可達10cm 以上；銑刨攤鋪前應進行詳細測量，重新拉坡，并進行掛線攤鋪，一般處理長度為20～30m。銑刨時應注意端頭處理厚度，宜達到規范規定的瀝青混合料最小壓實厚度；宜對處理范圍內舊路面進行銑刨拉毛處理，并灑布粘層油，以利新舊瀝青混凝土結合。在沉降嚴重超厚部位，應考慮分層掛線攤鋪。

對于橋頭伸縮縫破壞的，應按規范要求進行伸縮縫處理，在此不再贅述。

4 結語

隨著施工技術的不斷進步，對于橋涵頭跳車的防治工作會有愈來愈多的方案可以選擇，但最根本的還是要發揮施工主體——人的重要作用。在施工中，應加強施工組織管理，采取經濟、技術、科技等多種手段促使現場施工人員提高責任心，嚴格按照經批準的方案進行施工，盡可能地避免因主觀原因造成跳車病害的加重。