余 翔

(湖南路橋建設(shè)集團(tuán)有限責(zé)任公司，湖南 長沙 410004)

1 橋頭跳車處治研究現(xiàn)狀

橋頭跳車會(huì)對(duì)行車舒適性和安全性帶來影響，橋頭路基沉降過大甚至?xí)?duì)橋臺(tái)樁基、蓋梁等結(jié)構(gòu)造成擠壓，引起結(jié)構(gòu)開裂，其危害是非常大的。在浙江、湖南已將“橋頭跳車”列為道路工程的質(zhì)量通病之一。產(chǎn)生橋頭跳車的原因是多樣而復(fù)雜的，國內(nèi)已有不少學(xué)者和科研機(jī)構(gòu)對(duì)這個(gè)問題進(jìn)行了研究，也取得了一定進(jìn)展。文獻(xiàn)［1］研究了已建橋梁橋頭跳車的原因和橋頭基礎(chǔ)處理問題;孫筠［2］研究了已建軟土地基道路與橋梁構(gòu)筑物之間的差異沉降問題;李偉［3］研究了高速公路橋頭跳車問題，分析了原因及對(duì)策。在一些軟基較深的地方，采取常規(guī)的處治方法，如排水固結(jié)、灌漿、旋噴樁、堆載預(yù)壓等均較難達(dá)到預(yù)期效果。目前高等級(jí)公路的路基填筑高度越來越高，多數(shù)達(dá)到3 m 以上，地基附加荷載過重，是導(dǎo)致橋頭地基沉降的一個(gè)重要原因。由于工程實(shí)際的需要，降低路基已無可能，那么在橋頭部位采用輕質(zhì)材料替代一般的碎石填料，可以達(dá)到減緩路基沉降，進(jìn)而處治橋頭跳車問題的目的。

目前，國內(nèi)所采用的輕質(zhì)填料主要有EPS 泡沫珠混凝土、Poraver 玻璃微珠混凝土等，文獻(xiàn)［1、2］提出了采用EPS 泡沫珠混凝土、氣泡混凝土等輕質(zhì)填料替代一般碎石填料的方法。陳兵［4］、胡?。?］等研究了EPS 輕質(zhì)混凝土的力學(xué)性能和配制方法;鄭忠智［6］對(duì)氣泡混凝土的施工工藝進(jìn)行了探索。輕質(zhì)填料應(yīng)用技術(shù)正在逐漸發(fā)展，應(yīng)用范圍也越來越大。本文主要介紹采用EPS 泡沫珠混凝土和氣泡混凝土兩種輕質(zhì)填料處治橋頭跳車的應(yīng)用技術(shù)，探索了利用新型輕質(zhì)填料處治橋頭跳車的新方法。

2 橋頭跳車處治新方法的應(yīng)用

2.1 橋梁簡況

1 號(hào)橋建于1990年，橋頭高3 m，軟土層厚度在40 m 以上，至2007年總沉降量達(dá)到60 cm，年平均沉降量達(dá)6.6 cm，同時(shí)橋臺(tái)臺(tái)帽和立柱均因臺(tái)后填土壓力過大而開裂，臺(tái)帽裂縫超過0.2 mm，立柱出現(xiàn)環(huán)狀裂縫。2 號(hào)橋頭路基高度約為2.6 m，為一座新建的中橋，軟土層厚度在35 m 以上。2008年10月，對(duì)1 號(hào)橋開展了EPS(泡沫珠)混凝土輕質(zhì)材料填換技術(shù)試驗(yàn)研究，2008年12月完工。2010年12月，對(duì)2 號(hào)橋進(jìn)行了氣泡混凝土填料處治試驗(yàn)，并對(duì)兩座橋的處治效果進(jìn)行了對(duì)比分析。

2.2 處治理念

1)1 號(hào)橋采用EPS(泡沫珠)混凝土輕質(zhì)材料填換技術(shù)。

EPS 混凝土(又稱泡沫珠混凝土)是一種輕質(zhì)、隔熱、耐久性好的材料，即將聚苯乙烯化工原材料通過加工廠發(fā)泡制成泡沫珠，在施工現(xiàn)場(chǎng)將泡沫珠與水泥、水、粗細(xì)集料及某些添加劑等按一定的配合比攪拌而成，并按一定的施工工藝進(jìn)行攤鋪、碾壓、成型。本工程通過采用該輕質(zhì)材料換填，既能夠減輕臺(tái)后填土的自重，又能夠利用泡沫珠混凝土的直立性減少臺(tái)后土壓力，防止蓋梁與樁基的進(jìn)一步開裂。

2)2 號(hào)橋采用氣泡混凝土輕質(zhì)材料填料技術(shù)。

氣泡混凝土又稱氣泡混合輕質(zhì)土，主要成份為水泥、水及發(fā)泡劑。氣泡混凝土處治橋頭跳車的原理同EPS 混凝土，但它跟EPS 混凝土相比，還具有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn):

①造價(jià)低。氣泡混凝土的造價(jià)僅為300 元∕m3，是新料 EPS 混凝土的1/2。

②輕質(zhì)性更明顯。其用于橋頭跳車處治的實(shí)際容重僅為 6 kN/ m3(試驗(yàn)時(shí)，EPS 混凝土為10 kN/ m3左右，抗壓為1.5 MPa，通過碾壓，卻達(dá)到了14 kN/ m3)，而抗壓性能已達(dá)到正常填料的要求(達(dá)到1 MPa)。

③由于其良好的流動(dòng)性及施工的高效性，又無需碾壓，更具有推廣價(jià)值。

2.3 處治方法

1)1 號(hào)橋(采用EPS 混凝土輕質(zhì)材料填換技術(shù))。卸載臺(tái)后路基填土，對(duì)表土進(jìn)行夯實(shí)處理，對(duì)地基采用長5 m 的松木樁按照1 m ×1 m 間距處理后，按30～50 cm 一層進(jìn)行鋪設(shè)EPS 混凝土，鋪設(shè)過程使用平板輕微夯實(shí)，無需進(jìn)行碾壓。達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高后，在其上澆筑路面結(jié)構(gòu)。見圖1。

2)2 號(hào)橋(采用氣泡混凝土輕質(zhì)材料填料技術(shù))。去除其上表土后進(jìn)行夯實(shí)，對(duì)地基進(jìn)行松木樁(或噴粉樁)處治，在其上先設(shè)置一層厚20～25 cm 的一般水泥混凝土層(底層)，然后按每天80 cm 一層進(jìn)行澆筑，處治長度20 m，每10 m 為一間段，達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高后，在其上澆筑路面結(jié)構(gòu)層。

圖1 EPS 混凝土換填方案和效果圖(單位:cm)

2.4 試驗(yàn)監(jiān)測(cè)

通過在橋頭主要布設(shè)地表沉降、深層沉降、土壓力、孔隙水壓力和過渡板內(nèi)鋼筋應(yīng)力等觀測(cè)儀器，對(duì)橋頭沉降各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行觀測(cè)，本文僅列出地表沉降測(cè)點(diǎn)觀測(cè)數(shù)據(jù)，其他數(shù)據(jù)見參考文獻(xiàn)［1］。

1)1 號(hào)橋。

由表1、表2中數(shù)據(jù)可見，臺(tái)后處治10 個(gè)月后，橋頭臺(tái)階高差大致在2～20 mm，縱坡變化率小于0.08%，均能夠滿足路橋過渡段消除橋頭跳車的要求。

2)2 號(hào)橋。

表1 1號(hào)橋測(cè)點(diǎn)地表標(biāo)高觀測(cè)值 m

由于采用該技術(shù)后監(jiān)測(cè)時(shí)間只有6 個(gè)月，時(shí)間較短，但其短期效果卻很明顯，因?yàn)樵谧詈笠淮斡^測(cè)時(shí)幾乎未發(fā)現(xiàn)明顯的沉降。

表2 1號(hào)橋地表坡率變化表

3 不同處治方法效果評(píng)估及適用性

3.1 施工方法與工期

EPS 泡沫珠混凝土、氣泡混凝土換填技術(shù)處治橋頭跳車，施工簡單方便，工程量較小且施工速度較快。施工過程中均采用一般的施工機(jī)械和施工材料，操作和工序較為簡單。兩座橋的橋頭處治施工時(shí)間均控制在1 個(gè)月以內(nèi)。

3.2 處治效果

1)EPS 泡沫珠混凝土換填技術(shù)，橋頭沉降較氣泡混凝土大。本文分析，因?yàn)樵摴に囋趪鴥?nèi)尚屬首次使用，施工技術(shù)和工藝流程均在摸索之中，該橋的施工過程中，對(duì)EPS 泡沫珠混凝土采用壓路機(jī)碾壓，導(dǎo)致其容重過大(取樣得到容重為14 kN/m3)，換填效果相對(duì)較差。因此建議在以后的施工中，EPS 泡沫珠混凝土容重應(yīng)降低到10 kN/m3以下，才能體現(xiàn)出良好的處治效果。通過實(shí)驗(yàn)室反復(fù)試驗(yàn)，EPS 泡沫珠混凝土的容重已可以降低到10 kN/m3以下。1 號(hào)橋采用EPS 泡沫珠混凝土換填處治后，其臺(tái)帽和樁柱得到了很好的保護(hù)。試驗(yàn)10 個(gè)月沉降量最大只有2 cm 左右，和沒有處理時(shí)的沉降年平均6.6 cm 相差較大，說明處治效果較好。如能進(jìn)一步降低混凝土容重，預(yù)計(jì)處治會(huì)更佳。

2)氣泡混凝土填料技術(shù)，通過半年的觀察，幾乎無明顯沉降，處治效果較為理想，施工較為簡便，質(zhì)地較為輕質(zhì)，造價(jià)也較為低廉(比EPS 混凝土技術(shù)節(jié)約1 倍)。但由于觀察時(shí)間不夠，有待于今后進(jìn)一步試驗(yàn)觀察。

3.3 工程造價(jià)

1 號(hào)橋橋頭(一端)處治寬度26 m，處治長度13 m，共計(jì) 676 m2，總造價(jià)約 56 萬元，平均 1 m2造價(jià)約830 元，平均1 m3造價(jià)約630 元。

2 號(hào)橋橋頭(一端)處治寬度30 m，處治長度20 m，共計(jì)1 200 m2，總造價(jià)約100 萬元，平均1 m2造價(jià)約800 元，平均1 m3造價(jià)約330 元。氣泡混凝土單位造價(jià)較EPS 泡沫珠混凝土便宜一半左右。

3.4 適用性

1)EPS 泡沫珠混凝土換填技術(shù)施工簡單，材質(zhì)輕、側(cè)向變形較小，適用于高路堤橋梁，施工時(shí)可分幅施工，且對(duì)臺(tái)帽、樁基、擋墻有一定的保護(hù)作用，但造價(jià)相對(duì)較高。目前，當(dāng)?shù)卣谘芯坎捎脧U舊泡沫珠混凝土的處治技術(shù)，造價(jià)可控制在原泡沫珠混凝土的一半以內(nèi)，經(jīng)濟(jì)效益明顯，有一定的推廣價(jià)值。

2)氣泡混凝土填料技術(shù)的原理、功能等同于EPS 泡沫珠混凝土，因其性能(更輕)、造價(jià)(低廉)及施工(簡便)等方面的優(yōu)點(diǎn)，更適合于今后大規(guī)模推廣應(yīng)用，其處治效果也更佳，尤其適合于新改建工程的橋頭處治。

4 結(jié)論與建議

試驗(yàn)通過對(duì)兩種新技術(shù)的總體應(yīng)用思路、施工工藝設(shè)計(jì)和試驗(yàn)分析，并對(duì)其施工工藝、工期、處治效果和經(jīng)濟(jì)性等方面進(jìn)行綜合對(duì)比，認(rèn)為EPS 泡沫珠混凝土和氣泡混凝土同屬輕質(zhì)填料，它們不僅具備質(zhì)輕、高效、施工方便等特點(diǎn)，且具有較大的抗壓性，能夠滿足橋頭一般填料的要求，同時(shí)具有直立性，可有效減少臺(tái)后土壓力，不對(duì)臺(tái)背造成擠壓，防止蓋梁與樁基損壞開裂。這兩項(xiàng)技術(shù)在橋頭跳車處治中均具有顯著的效果。

EPS 泡沫珠混凝土存在容重過重、造價(jià)過高等問題，如果可以解決舊EPS(淘汰料)利用和破碎問題，可有效降低造價(jià)，拓寬應(yīng)用前景。目前通過多次試驗(yàn)，在舊EPS 利用和破碎技術(shù)上，已經(jīng)有了較大突破，預(yù)計(jì)將來有望大范圍推廣應(yīng)用。相比較而言，氣泡混凝土由于質(zhì)量輕、造價(jià)低，且不需要擋土墻(僅用預(yù)制板貼面即可)，施工便利性明顯，更具有推廣價(jià)值和應(yīng)用前景。

本試驗(yàn)僅在橋頭跳車處治中應(yīng)用輕質(zhì)填料新材料方面邁出了第一步，希望能夠給同類橋梁的橋頭處治提供借鑒和參考作用，并能夠?qū)⑦@兩項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行進(jìn)一步的革新和推廣。

［1］浙江省交通運(yùn)輸廳.養(yǎng)護(hù)工程中對(duì)國省道已建橋梁的橋頭基礎(chǔ)處理技術(shù)研究［Z］.2009.

［2］孫 筠.已建軟基橋梁橋頭跳車的處治方法機(jī)理分析及試驗(yàn)研究［D］.杭州:浙江大學(xué)，2010.

［3］李 偉.橋頭跳車問題的預(yù)防處理措施［J］.城市建設(shè)理論研究，2011(26):31 －33.

［4］陳 兵，陳龍珠.EPS 輕質(zhì)混凝土力學(xué)性能研究［J］.混凝土與水泥制品，2004(3):4l－45.

［5］胡 俊，巫緒濤，胡時(shí)勝.EPS 混凝土動(dòng)態(tài)力學(xué)性能研究［J］.振動(dòng)與沖擊，2011，30(7):205 －210.

［6］鄭忠智.談氣泡混凝土施工工藝［J］.山西建筑，2012，38(1):94－95.