論治理橋頭跳車病害的復合水硬性材料運用

徐朝煜

（黔西南公路建設養護有限公司,貴州 興義 562400）

0 引言

橋頭跳車主要是指因橋梁縱坡發生突變導致車輛運行狀態異常變化的現象，即車輛運行至路橋結合處因差異性沉降遭受沖擊作用而出現跳起。研究發現，當路橋結合處高差超過15 mm 時將產生橋頭跳車病害，且傳統處治方式效果較差、成本較高。橋頭跳車是公路最常見的質量病害，尤其是近年來，隨著交通壓力的不斷增大，此病害愈加突出，嚴重威脅行車安全，給人們的交通出行帶來諸多不利影響，加強橋頭跳車病害的防治刻不容緩[1-3]。該文全方位分析了橋頭跳車病害成因，提出了復合水硬性材料處治技術，并闡述了復合水硬性材料治理橋頭跳車的優勢。

1 橋頭跳車病害成因

1.1 地基強度差異

橋涵、路基施工內容較多，主要包含地基基礎、路面結構層及填土路基等，橋涵、通道等設施因剛度大，對地基承載能力要求較高[4]。但天然地基自身承載性能不足，為降低工后沉降，需對其實施加固補強處理。因實際施工時工期緊、任務重，不可控因素較多，導致部分臺背路堤加固處理不到位，承載性能不足，造成橋臺與臺背路堤工后沉降不一致，產生橋頭跳車現象。

1.1.1 地基沉降

路堤差異性沉降是導致橋頭跳車的關鍵因素。尤其對于軟土地區，因其天然含水量較大、有機質含量高、土體壓縮性、滲透性較大，在外部因素影響下極易產生土體變形，造成其承載性能顯著下降。此外，高填方路基區域，由于土體填筑厚度較大，路基重力作用顯著增大，地基附加應力增加，加之工程機械及運輸車等外部荷載作用，使軟土地基產生壓縮變形，導致橋頭跳車。

1.1.2 路面結構層壓縮沉降

通常情況下，道路等級越高，其路面結構層厚度越大。我國道路工程施工中，常用的路堤填料為石屑、砂性土等，具有透水性好、孔隙率大的特點。路橋施工中，橋梁是決定項目整體工期的關鍵，為最大限度滿足施工工期要求，通常在橋臺施工完成后，立即對臺背進行回填作業。受施工空間限制，無法采用大型壓式設備對臺背進行壓實作業，而小型壓實設備功率較低，造成壓實度等技術指標達不到設計要求，最終導致臺背填料孔隙率較大，增大工后沉降風險。

道路運營過程中，在路堤重力作用及行車荷載共同影響下，臺背填料孔隙率逐漸縮小，密實度逐漸增加，臺背填料產生大規模沉降變形，使橋梁與道路結合部位產生明顯高差，引發橋頭跳車現象。

1.1.3 路橋結構剛度差異

橋梁屬于剛性結構，具有剛度大、承載力強的特點，其橋臺或基礎下部設有可靠的支撐結構，通常為鋼筋混凝土結構，承載性能較高，在自身重力及行車荷載作用下，基本不會產生沉降變形。

臺背路基屬柔性、半剛性結構，在土體重力及行車荷載共同作用下，路堤填料密實度逐漸增加，造成臺背位置產生差異性沉降。但因橋臺兩側結構抗變形能力存在顯著差異，橋梁結構基本無沉降變形，而臺背結構產生的沉降變形較大，從而導致路橋結合部位產生破壞，形成橋頭跳車現象。

1.2 排水不暢及填土流失

橋臺與路堤結合處留有變形縫，若道路排水系統不完善或路面防水層不合格，導致雨水大量匯集，勢必會使雨水沿變形縫深入路基，造成道路各結構層遭受雨水侵蝕，降低路基承載力，使橋臺處路基產生大幅度沉降，進而引發橋頭跳車問題[5]。

1.3 施工質量方面

施工階段是工程建設中最關鍵的環節，直接決定工程的施工質量和使用性能，因此，必須加強施工過程質量控制。橋頭跳車病害的產生與施工階段的質量控制不到位密切相關，其具體表現在如下幾個方面：

（1）公路工程施工工期緊，任務重，實際施工時，施工方一味追求施工進度，導致施工質量得不到保證。臺背填筑速度過快，未采用分層夯填，且填筑完成后未留出足夠的自然沉降時間，增大橋頭跳車發生風險。

（2）路基填筑施工中，未合理控制松鋪厚度，受施工空間限制，導致施工中無法使用大型壓實設備，造成壓實度達不到設計要求，增大工后沉降和橋頭跳車風險[6]。

（3）路基填料不符合要求，含水率、粒徑等指標較大，導致密實度較差。

1.4 設計方面

設計缺陷也會在一定程度上加劇橋頭跳車病害的產生。道路勘察設計階段，受資金、人員、技術等方面的限制，導致對施工區域內地質狀況了解不全面，進而在設計階段對軟土路基處理不當，增大不均勻沉降的發生率；同時，橋梁基礎結構形式及填料不同，也會造成差異性沉降[7-8]。

此外，除設計、施工、外部環境等因素外，引發道路橋頭跳車的因素還有很多，如凍融、超速、超載、橋頭搭板設置不合理等。

2 復合水硬性材料處治橋頭跳車的技術

復合水硬性材料處治橋頭跳車是建立在微表處技術的基礎上實施的。其施工工藝是根據微表處原理，分層填充，接近設計高程時對路面整體進行微表處罩面施工。即先對原始道路進行高程測量，根據測得的實際數據確定路橋結合處發生差異性沉降的范圍及沉降高差，并通過微表處處治技術對沉降區域實施分層填充，直至填充至設計高程，然后對沉陷區域及橋頭實施整體罩面處理。與傳統銑刨重鋪施工方式相比，該技術不僅具有操作簡便、施工速度快、交通影響小、成本低等優點，而且對環境污染少，具有良好的經濟和社會效益。

2.1 復合水硬性材料治理橋頭跳車的原材料要求

2.1.1 集料

采用復合水硬性材料處治橋頭跳車，其集料選擇應符合設計要求。粗集料選用遵循粒徑適中、級配連續的原則，以玄武巖或花崗巖為最佳，集料質地堅硬，干燥度、清潔度、粗糙度滿足要求，粒徑為3～6 mm、5～10 mm、10～15 mm；細集料則選用質地堅硬，清潔度、干燥度、無風化的機制砂，級配合適，材質以石灰巖為最佳，粒徑為0～3 mm，各項指標應滿足《公路瀝青路面預防養護技術規范》（JTG/T5142—01—2021）的相關規定。

2.1.2 改性乳化瀝青

復合水硬性材料中有機黏結料選用SBR 改性乳化瀝青。其貯存方式較為特殊，通常貯存在持續轉動的密封罐體內，且有效期不超過14 d。

2.1.3 水泥

復合水硬性材料中水泥一般采用普通硅酸鹽水泥，其摻量根據配合比試驗確定，相關性能指標滿足《公路瀝青路面預防養護技術規范》（JTG/T5142—01—2021）相關規定，嚴禁使用速凝水泥和早強水泥。

2.1.4 水和添加劑

施工用水要求較高，通常采用直飲水或純凈天然水。添加劑主要采用無機類添加劑和有機類添加劑兩種類型，添加劑摻量應滿足要求，其性能不得對混合料性能產生副作用，性能不明的添加劑嚴禁應用于工程施工中。

2.2 復合有機水硬性材料處治高速公路橋頭跳車施工工藝

2.2.1 施工工藝流程

采用復合水硬性材料進行高速公路橋頭跳車病害處治的基本流程如圖1 所示。

圖1 施工工藝流程

2.2.2 施工過程質量控制

調平層施工中各項技術指標質量控制標準如表1所示。

表1 調平層施工過程質量控制標準

微表處罩面處理時，通過抽樣檢測對混合料質量進行控制，其質量控制標準如表2 所示。

表2 微表處罩面施工過程質量控制標準

2.2.3 質量檢查與驗收

竣工驗收階段質量檢查與驗收：橋頭跳車路段處治完成后，應對各關鍵部位進行質量檢查和驗收，確保施工質量滿足要求。其檢查項目及驗收標準如表3 所示。

表3 沉陷處理工后檢查與驗收質量標準

3 復合水硬性材料治理橋頭跳車的優勢

3.1 施工工藝

復合水硬性材料治理橋頭跳車主要包含以下幾個階段：施工設計、施工準備、施工階段、養護階段、開放交通等[9]。

復合水硬性材料治理橋頭跳車，其施工過程較為簡單，混合料拌和對溫度要求較低，可在常溫下完成，無需拌和站參與，因此施工具有較強的靈活性[10]。

3.2 裝備能耗與成本效益

復合水硬性材料治理橋頭跳車，其施工過程主要涉及原材料運輸、拌和、攤鋪等。與傳統銑刨重鋪施工方式相比，可減少混合料運輸車、拌和站等大型機械的裝備能耗，有效降低工程成本。

3.3 環保效益

當前我國的環保形勢異常嚴峻，對各行業節能降耗提出了較高的要求，公路工程行業也不例外。相關專業人士對傳統瀝青路面和復合水硬性材料施工能耗、污染物排放等進行了對比計算，得出相同條件及檢測范圍內（能耗值為280～380 MJ/t，碳排放量為21～31 kg/t），復合水硬性材料瀝青路面施工比傳統熱拌瀝青路面施工能耗及碳排放量均顯著下降，其降幅高達71.20%。而且復合水硬性材料對環境要求較低，可在常溫下完成施工，整個施工過程基本不會產生有害氣體。通常狀況下，在上料及拌和過程中會產生懸浮物，通過實際檢測其顆粒物最大排放量為0.47 mg/m3，未超過二級標準值3.5 mg/m3，環保效益顯著。

4 結論

綜上所述，路橋結合處路基、路堤不均勻沉降是造成橋頭跳車病害的關鍵原因，如何采取科學有效的加固措施防治該部位沉降病害的產生，保證路面與橋面的穩定過渡，是有效處理橋頭跳車的關鍵所在。綜合各方面因素，提出如下建議：

（1）預防高速公路橋頭跳車，應綜合路基、路堤、路面等多方面因素，對橋頭跳車成因進行全方位分析，以采取針對性處治措施，從根本上杜絕橋頭跳車病害產生。

（2）復合有機水硬性材料性能優良，具有較強的高溫穩定性和抗水損性能，能顯著增強路用性能，延長使用壽命；其次，該技術具有施工簡便、速度快、效率高、成本低、節能環保等優點，具有較強的經濟和社會效益。

（3）利用復合水硬性材料處治橋頭跳車，可顯著提升高速公路運營及服務功能，實現公路建設與節能環保的發展。