周保儒

（江蘇省交通科學研究院股份有限公司，江蘇 南京 210017）

1 橋頭跳車產(chǎn)生的原因

1.1 臺后路基的沉降

地質(zhì)不良造成的地基沉降是橋頭跳車的主要原因，而橋位通常處于地下水位較高，多有軟土，天然含水量大于液限，天然孔隙比大，常含有機質(zhì)，壓縮性高，抗剪強度低，一旦受到擾動，天然結(jié)構(gòu)易受破壞，強度便顯著降低。而橋頭路基填筑高度較一般地段高，產(chǎn)生基底應(yīng)力相對較大，更易引起相對構(gòu)造物的地基沉降(包括瞬時沉降、固結(jié)沉降和次固結(jié)沉降)，特別是工后沉降。在路堤自重和車輛荷載作用下，更容易引起地基沉陷，且變形穩(wěn)定往往歷時數(shù)年乃至數(shù)十年。就是在一些穩(wěn)定地基，在外荷作用下，也無可避免出現(xiàn)這個問題。

1.2 路基填料的壓縮沉降

臺背填料一般采用石灰土進行回填，因材料本身仍存在孔隙，施工中采取任何措施也難將填料間的孔隙完全消除；一般情況下，臺背的施工是在橋涵與路基施工之后進行的，由于結(jié)構(gòu)物的存在所導(dǎo)致的施工作業(yè)面狹小，同時也是為了保證結(jié)構(gòu)物本身的安全，使得大型壓實機具難以啟用，而小型設(shè)備又很難達到較好的壓實效果，這就不可避免地造成此段壓實度不足，甚至存在壓實盲區(qū)，不能將填料間孔隙完全消除；回填土自重、車輛的垂直荷載與振動荷載作用下，孔隙率逐漸降低，填料逐漸壓縮，密實度逐漸增大，便在短時間內(nèi)產(chǎn)生壓縮沉降，造成跳車。車輛長期反復(fù)作用下，回填土易發(fā)生蠕變，橋頭跳車現(xiàn)象也隨著公路運營年限增加而加劇。

1.3 剛?cè)峤Y(jié)構(gòu)突變產(chǎn)生的相對沉降

橋臺為剛性結(jié)構(gòu)，自身壓縮變形近似為零，且回彈模量一般較大，而與之相連的臺背填料為彈塑性體，在壓實度達到95%時回彈模量僅為30～80Mpa，兩者之間的回彈模量相差40倍左右，這種結(jié)構(gòu)的差異變形是造成橋頭跳車的本質(zhì)原因。一般而言，橋臺基礎(chǔ)設(shè)置在較好的持力層上，采用擴大基礎(chǔ)或樁基礎(chǔ)，沉降幾乎為零；而橋頭路基都屬于柔性的，在車輛的交變荷載作用下，不但會產(chǎn)生彈性變形，而且會產(chǎn)生較大的不可恢復(fù)的塑性變形，此種塑性變形隨著時間的不斷積累，往往會大大超過橋臺的沉降而產(chǎn)生二者的差異沉降。剛度不同的路面所產(chǎn)生的振動效果不同，柔性材料對能量的吸收要比剛性材料大，顯然道路與結(jié)構(gòu)物橋臺之間存在的較大剛度差，必然引起道路與結(jié)構(gòu)物橋臺之間產(chǎn)生較大的塑性變形相對差和較大的剛度突變，勢必增強橋頭跳車的振動。

1.4 施工工序不當引起的沉降

施工工序不合理及施工質(zhì)量未達到要求也是產(chǎn)生橋頭跳車的重要原因。部分施工單位對橋頭沉陷病害缺少足夠的重視，未按規(guī)范要求進行施工；受工期限制，實際施工過程中先搶修橋涵，后填筑路基，這種工序安排的不合理，使臺背回填受工作面的限制，造成填料壓實度難以達到規(guī)范要求，無形中為臺背填料沉陷埋下了隱患；施工人員素質(zhì)較差，對施工中存在的缺陷（如彈簧、起皮、松散等）未做及時處理；機械配置不合理，使填料壓實度難以達到規(guī)范要求而使路堤的工后沉降偏大，造成橋涵等結(jié)構(gòu)物與路堤的沉降差。

1.5 排水不暢及填土流失

在橋涵與路堤的連接部化,由于存在縫隙,雨水會沿縫隙滲透,下滲水對橋臺一般不產(chǎn)生破壞作用,但對土類填料易產(chǎn)生浸蝕和軟化,特別對填方體壓實不夠,易產(chǎn)牛侵蝕和軟化,降低強度,導(dǎo)致填方體變形.在外部車輛荷載沖擊作用下,必然造成橋頭路基沉陷。

2 設(shè)計方面原因

根據(jù)分析，橋頭跳車產(chǎn)生的原因是多方面的，包括設(shè)計、施工、監(jiān)理、運營管理、養(yǎng)護等方面，具體表現(xiàn)在設(shè)計方面的有：a.對橋頭沉陷病害缺少足夠的重視，未按規(guī)范要求進行設(shè)計；b.勘察資料不完善或不準確，使得在設(shè)計過程中忽視了對不良地基（如軟土、黃土、鹽漬土地基等）進行特殊處理的要求；c.設(shè)計單位缺乏軟基處理經(jīng)驗，基底設(shè)計不當或設(shè)計不合理；d.設(shè)計單位對施工過程如何便于碾壓考慮不周，對臺背填料未作嚴格的要求，臺背排水和防護系統(tǒng)設(shè)計不完善。

3 設(shè)計常用處治對策

3.1 設(shè)計前期

加強沿線地質(zhì)調(diào)查、勘探，分析地質(zhì)情況；根據(jù)地質(zhì)情況，合理選用經(jīng)濟、合理的路基處理方案；綜合考慮各方面的因素，合理布孔，充分領(lǐng)悟“安全、經(jīng)濟、美觀、耐久”的設(shè)計理念，注重橋臺結(jié)構(gòu)設(shè)計與利于臺背回填機械化施工的有機結(jié)合。

3.2 設(shè)計階段

3.2.1 加強地基處理

處理好橋頭軟弱地基，是控制跳車的關(guān)鍵。當軟弱層較薄時，可用天然砂礫、碎礫石、砂等強度高、滲水性好的材料進行換填；若軟弱層較厚時，可采用砂井、超載預(yù)壓、砂樁、碎石樁、粉噴樁、塑料排水板等措施，降低土體的含水量，加速軟土地的固結(jié)，提高地基的承載能力。地基處理有多種方法，如換土法、強夯法，粉噴樁、旋噴樁、碎石樁、砂樁、塑料排水板、堆載預(yù)壓等，通常采用的是粉噴樁、砂樁、堆載預(yù)壓。

粉噴樁一般借助于壓縮空氣，采用專門深層攪拌機械設(shè)備，從不斷回轉(zhuǎn)的中心軸端向四周被攪松的土中噴出漿體或粉體固化劑 (如水泥等)，經(jīng)葉片攪拌，并吸收周圍水份，在加固的深層軟土中進行一系列物理——化學反應(yīng)，使軟土硬結(jié)成具有整體性和一定強度的優(yōu)質(zhì)復(fù)合地基，從而提高橋頭軟土地基承載力，減少沉降量(特別是工后沉降)，縮短固結(jié)期。其最大優(yōu)點是工后沉降小，缺點是造價較高。

砂樁適用于松砂地基、雜填土或軟土，對地基土起置換、豎向排水和擠密作用。一般采用砂、砂礫、礫卵石、碎石或建筑垃圾等作為樁體的主要材料，采用專用機械將材料灌入地基，形成樁土復(fù)合地基來提高地基承載力和減少沉降。因具有施工工期短、速度快、質(zhì)量容易控制及噪音小等優(yōu)點，該方法適應(yīng)能力強，可用于軟弱地基、液化土地基和濕陷性黃土地基等多種復(fù)雜地質(zhì)條件。

堆載預(yù)壓法該適用于透水性低的軟弱粘性土，為加速排水固結(jié)，減少后期沉降，一般采用堆載預(yù)壓或超壓施工，使地基土的有效應(yīng)力增大、抗剪強度和承載力及穩(wěn)定性都得以提高。其特點是施工簡便快捷，造價較低，但效果比上述兩種類型略差，仍存在少量工后沉降。

地基處理的方法是有效的，但其不能根本消除軟基沉降現(xiàn)象，其工后沉降值一般情況下都遠遠大于樁基橋臺的沉降量。

3.2.2 選用恰當?shù)奶钪牧?/p>

由于土的內(nèi)摩擦角較小，加之壓實質(zhì)量的影響，路基的沉降一般較大。為了防止橋頭路基產(chǎn)生蠕變沉降，回填應(yīng)選用摩擦角大，強度高,，透水性好的填料，如采用粗粒的砂礫、碎石土或石灰土等，且壓實速度快，加載后能在短期內(nèi)完成變形；臺后填土多采用輕質(zhì)填料，常用的材料為粉煤灰，其目的就是減少填方容重，減輕填方土體對地基的壓力，從而達到減少地表以下土層排水同結(jié)產(chǎn)生的沉降，遏止橋涵連接路堤的過渡沉陷有一定的顯著效果。

3.2.3 選用合適的排水方式、防護形式

在地基頂面可采用水泥砂漿封層，并且在處理后的基底頂面應(yīng)合理設(shè)置橫向泄水管或盲溝。設(shè)置完善的排水系統(tǒng)并做好防水措施，在路面結(jié)構(gòu)層下設(shè)置防滲層，在基底設(shè)置反濾層，特別是粘性土或石灰穩(wěn)定土填筑的臺背，要防止雨水浸入對橋頭造成病害。

3.2.4 修建足夠長度及強度的橋頭搭板

搭板設(shè)置可以使在柔性路堤產(chǎn)生的較大沉降逐漸過渡至剛性橋臺上，使車輛通過時跳躍現(xiàn)象大為減少。橋頭搭板長度設(shè)計應(yīng)根據(jù)路基的容許工后沉降值計算確定，搭板的近臺端一般擱置在橋臺前墻頂面或其牛腿上。對于不設(shè)搭板的，應(yīng)設(shè)置過渡路面，也可以有效地消除二次跳車。

4 結(jié)束語

為了減少公路運營中橋頭跳車的現(xiàn)象，應(yīng)對臺后回填從設(shè)計、施工等方面進行控制。在設(shè)計方法上應(yīng)根據(jù)具體的地質(zhì)條件、工程工序與銜接情況上采用適應(yīng)的臺后回填設(shè)計方案、填筑材料和施工組織設(shè)計。在施工方面，強化工程質(zhì)量意識、提高施工工藝和加強施工管理和監(jiān)理作用。建設(shè)管理單位應(yīng)從全局出發(fā)，協(xié)調(diào)好監(jiān)理、設(shè)計、施工等參建單位，合理確定工期，為工程的實施創(chuàng)造一個良好的環(huán)境。

[1]牛秀義.在設(shè)計和施工中對橋頭跳車的防治方法.遼寧交通科技.2004-04-30