嚴星

(江蘇金堰交通工程有限公司,江蘇泰州 225500)

淺議橋頭跳車產(chǎn)生的原因及綜合防治

嚴星

(江蘇金堰交通工程有限公司,江蘇泰州 225500)

橋頭跳車是目前國內(nèi)公路工程中的重要病害之一,而且在國外也是尚未徹底解決的問題。因此,對橋頭跳車產(chǎn)生的原因加以分析,提出防治措施和維修方法很有必要。

橋頭跳車 跳車危害 產(chǎn)生原因 防治措施

公路橋頭跳車問題是目前國內(nèi)公路較常見的道路病害，程度輕的使車輛通過時產(chǎn)生跳動和沖擊，對橋梁和路面造成附加的沖擊荷載，使同乘人員感到顛簸不適，嚴重的則使通過的車輛大幅度減速，有的甚至造成行車事故，從而影響公路的正常營運，同時也加大了養(yǎng)護費用，降低了道路使用質(zhì)量。筆者結合數(shù)年的工程實踐經(jīng)歷，就橋頭及橋梁伸縮縫產(chǎn)生跳車的原因加以分析，進而提出幾點防治措施。

1 橋頭跳車的危害

所謂橋頭跳車是指橋臺處出現(xiàn)了高低不同的臺階。一般來說，臺階是指橋臺和路堤連接處沉降高差達到了1cm以上，使行車產(chǎn)生了明顯的顛簸不適。

(1)對車速的影響。橋頭處形成的臺階，使車輛的行駛速度受到不同程度的影響。根據(jù)調(diào)查，很小的臺階對車輛行駛影響不大，而當臺階達到一定高度時，則會對車速有明顯影響。

(2)加大養(yǎng)護費用，降低道路使用質(zhì)量。不斷的維修養(yǎng)護不僅花費了大量的人力、物力和財力，而且也產(chǎn)生了不良的社會影響。有臺階就會導致汽車減速行駛，使得車輛不可能在公路全線以正常速度行駛，這樣既增加車輛的行駛時間，加大了油耗，同時對車輛本身及路面和橋涵結構均會產(chǎn)生較大沖擊和破壞。

2 公路橋頭跳車產(chǎn)生的原因

橋頭跳車臺階的產(chǎn)生和形成是多方面的，涉及地基地質(zhì)條件、填料、施工材料、設計、施工等多方面因素。

2.1 橋臺及臺后填方地基的受力與沉降變形分析

橋臺及臺后填方地基的地層巖性狀況千差萬別，如基巖(巖漿巖、沉積巖、變質(zhì)巖)地基、黃土地基、軟土地基、凍土地基、鹽漬土地基、膨脹土地基等，其中除基巖(指次堅石以上的巖類)地基外，其他類型的地基一般情況下在橋臺及臺后填方的作用下，均會發(fā)生不同程度的沉降或豎向固結變形。

橋臺及臺后填方的地基一般情況為同一性質(zhì)或同一類型的地層時，目前設計情況是僅對橋臺地基進行加固處理設計，而對臺后填方路段下的地基不進行加固處理設計。這樣橋臺和臺后填方是兩個性質(zhì)不同的結構體，雖然橋臺作用在地基上的壓力大于臺后填方，但由于橋臺基礎一般都進行了加固處理，所以一般不發(fā)生豎向沉降變形，而后臺填方的地基一般不進行加固，其豎向沉降變形都遠大于橋臺下的地基變形，二者之間的差異變形反映到上部路面，就出現(xiàn)了橋臺和臺后填方段的差異沉降變形。

2.2 后臺填料受滲水侵蝕及變形分析

橋臺一般由漿砌片石和鋼筋混凝土砌筑。在橋臺和后臺填方之間或者錐坡部位，大氣降水易沿路面或錐坡體(錐坡體的壓實度較難達到要求)下滲，下滲水對橋臺一般不產(chǎn)生破壞作用，但是對土類填料易產(chǎn)生侵蝕和軟化，從而導致填方體強度降低而變形。

2.3 臺后填料壓實分析

靠近橋臺處填方體的壓實度很難達到設計規(guī)范要求，這也是一直困擾設計和施工的難題，目前主要采用強夯、人工夯實、填筑砂料等方法和措施加以解決。對于輕型橋臺，重型壓路機特別是振動壓路機可靠近橋臺進行壓實，但可能破壞橋臺的結構；而對于“U”型橋臺，重型壓路機難以靠近，從而使靠近橋臺部位的填方土體的壓實度不易達到設計要求，造成橋臺與臺后填方差異沉降變形。

2.4 橋頭跳車臺階產(chǎn)生的主要原因

通過以上分析，可得出產(chǎn)生橋頭跳車臺階的原因主要有下面幾點。

(1)地基強度不同。橋涵、通道與路基大都是同期平行施工的，橋涵是剛性體，對其地基強度一般都有較高的要求，經(jīng)過進行加固處理后沉降較小或不沉降(巖石地基)，而臺后填方段地基未進行加固處理，從而使橋臺和臺后填方產(chǎn)生差異沉降變形，以致形成臺階。

(2)臺后填料不當。橋臺臺后的回填土用料不當、控制不嚴，未能達到設計要求，易造成構造物臺后填料的下沉。臺背填料由于河水沖刷和排水不良，沖走了橋頭附近的土壤和填料，也是造成橋頭跳車的根源之一。

(3)臺后壓實不足。橋臺臺背、涵洞兩側(cè)及涵頂?shù)奶钪谶@些構造物基本完成后進行，以致橋頭填土處于工期末期而被迫趕工，而形成較大的工后沉降，造成臺背與路基連接部沉陷而形成臺階。由于施工場地狹窄，填筑壓實比較困難，不能很好地控制臺背填土的壓實度，致使填料壓實度不能滿足設計和規(guī)范要求。

(4)搭板下地基浸水軟化和脫空。當搭板的下臥層由于質(zhì)量達不到規(guī)定的壓實度，或由于軟土地基、濕陷性黃土地基浸水等造成路基沉降，造成板底地基軟化，使搭板部分脫空而發(fā)生錯位產(chǎn)生臺階。

(5)由于通道、涵洞的存在，破壞了原有路面結構的均勻性。路面結構的自然沉降量與橋梁結構的沉降量不一致，經(jīng)過數(shù)年沉降后造成了臺階。

(6)橋頭路堤所用的材料發(fā)生變形和位移，歷經(jīng)數(shù)年造成永久性沉降。橋上結構收縮時，把整體橋臺從路堤一方拉開，致使端部路面下的路堤沉陷，路面自然隨之下沉。

3 防治橋頭跳車的基本措施

根據(jù)目前我國公路橋涵及橋涵兩端路堤設計和施工情況，以及橋梁伸縮裝置設計選型和安裝的具體情況，結合關于產(chǎn)生跳車原因的分析，跳車防治措施應該是綜合的。

3.1 地基及路面加固措施

為消除橋臺和臺后填方段的差異沉降變形，需對地基進行加固，根據(jù)具體的地層情況設計地基加固方案，使臺后填方路段的地基沉降變形與橋臺地基沉降變形保持一致。

對于不同的地層應采用不同的處理方法和加固措施。

(1)軟土地基。軟土地基屬高壓縮、大變形地基，對該種地基首先應采用插塑料板、堆壓袋裝砂井等超載預壓方法進行排水固結，然后根據(jù)填方路堤的壓力計算結果采用粉噴樁、擠密樁等進行加固處理。

(2)橋頭路基。橋頭過渡段路基必須密實、穩(wěn)定和均質(zhì)，一般要求填土處于干燥或中濕狀態(tài)，對于過濕狀態(tài)或強度與穩(wěn)定性不符合要求的填土必須處理。填土的壓實度應符合現(xiàn)行規(guī)范的規(guī)定，考慮臺背回填的重要性，建議填土壓實標準與基層壓實標準相同，均為95%。對高填方橋頭路基不宜過多采用素土填筑。

(3)墊層。地下水位高，橋頭路基路面排水不良，路基經(jīng)常處于潮濕狀態(tài)時，在冰凍地區(qū)應設置墊層，以排除路面、路基中滯留的自由水，確保路面結構處于干燥或中濕狀態(tài)。

(4)基層和底基層。基層、底基層除應有足夠的強度和穩(wěn)定性外，在冰凍地區(qū)還應具有一定的抗凍性，半剛性基層還應具有較小的收縮變形和較強的抗沖刷能力。基層、底基層材料原則上應與正常路段所用材料相同，以方便設計和施工。

3.2 設計橋頭搭板防治跳車

在路堤與橋涵結構物的連接段上，考慮結構物的差異，設置一定長度的過渡段，設置搭板可以使柔性結構路段產(chǎn)生的較大沉降通過搭板逐漸過渡至橋涵結構物上，車輛行駛就不致于產(chǎn)生跳躍。

3.2.1 搭板埋置深度

搭板埋置深度可分為高置式、中置式和低置式。高置式是將搭板頂面與橋臺頂面齊平；低置式是搭板的遠臺端頂面在路面基層結構之下，有利于路面鋪設；中置式是遠臺端搭板面在路面面層與基層之間。

3種埋置深度主要根據(jù)路面結構來選擇，剛性路面可選用高置式，柔性路面宜采用中置式或低置式。由于中置式施工便利，故采用較普遍。

3.2.2 搭板坡度設置

橋頭引道一般均設置縱、橫坡，故橋頭搭板的坡度應與此相適應。同時，橋頭路堤沉降后必然引起縱坡變化，原則上橋頭搭板的縱、橫坡應與路面一致，有時搭板坡度大些。但也不宜過大，建議i≤5%。

3.2.3 搭板與橋臺的連接

搭板的近臺端置于橋臺上，常采用小跨徑簡支板的方式。搭板遠臺端下沉量往往較大，會引起橋臺上板端轉(zhuǎn)動。搭板的遠臺端擱置在土基上，路基沉降后搭板會產(chǎn)生縱向滑移，必須設置錨栓。

3.3 土工格柵處理橋頭跳車的設計

為了保證臺背填料壓實充分，施工單位除應準備一般路堤填筑時所必要的壓實機具外，還應準備足量和性能適宜的小型振動壓實設備，以保證邊角部位的填料的壓實度達到設計要求。臺背料應選擇砂性土或透水性較好的含石土。施工前應考慮3方面要求：(1)設計要求；(2)路基施工規(guī)范對填筑前準備的要求；(3)挖除腐殖土等不適宜土層至少30cm。

土工格柵施工工序：

(1)土工格柵攤鋪。攤鋪沿線路的縱向進行，將成捆格柵沿橋臺背部向外展開，按設計長度截斷。若橋臺與線路斜交，應將格網(wǎng)靠橋臺一端的端部截成相同的角度，保證格柵與線路走向平行。

(2)土工格柵張緊、定位和錨固。先將土工格柵靠橋臺一端用膨脹螺釘或預埋螺桿(膨脹螺栓間距60cm)錨固在臺背上，然后用帶鉤橫梁將土工格柵張緊，使之產(chǎn)生2.4%的伸長后用U型釘(U型釘?shù)牟荚O間距不大于1m，長度以大于25cm為宜)定位，再將土工格柵螺釘(膨脹螺釘間距不大于1m)錨固于橋臺兩側(cè)的翼墻上。

(3)土工格柵的搭接。對于每層土工格柵，相鄰的兩幅應相互搭接，搭接寬度以不小于20cm為宜，并用尼龍繩呈“之”字形穿綁為一體。

(4)填料的施工及檢測。土工格柵鋪好后，在填料與臺背交界部位填筑20cm厚級配碎石，以便于臺背排水。填料粒徑小于3cm，每層松鋪厚度小于30cm。整平后用8～12t壓路機靜壓數(shù)遍后再起振，路基頂面以下大于1.5m壓實度不小于90%，路基頂面以下0.8～1.5m壓實度不小于95%，路基頂面以下0～0.3m壓實度不小于95%。每層壓實后的厚度為25cm，在橋臺和翼墻附近等大型壓路機碾壓不倒的部位采用手扶式振動壓路機復壓，以保證壓實度。在施工過程中，對填料進行檢測，包括填料的常規(guī)物理指標和壓實度等。

(5)注意事項。當土工格柵攤鋪在碎石層上時，應先在碎石層上撒鋪2cm厚的粗砂，以免格柵直接與碎石接觸而被壓斷。砌筑橋臺臺背和翼墻的圬工時，臺背和翼墻表面應保證平整、規(guī)則，以便于膨脹螺釘?shù)陌惭b和土工格柵的錨固。臺背填筑待圬工砌體達到規(guī)定的強度后進行。運料車應設法避免在已攤鋪并張緊定位好的土工格柵上直接行駛，以免格柵產(chǎn)生推移。

3.4 臺背填料選擇及填筑方法

3.4.1 臺背填料的選擇

臺背填料應在現(xiàn)場擇優(yōu)選用，采用粗顆粒材料填筑橋涵兩端路堤，或者設置一定厚度的穩(wěn)定土結構層。

用粗顆粒材料作為路基的填料不僅可改善壓實性能，易達到要求的密實度，而且在我國北方地區(qū)特別有利于減緩凍融的危害。設置穩(wěn)定土改善層，能夠提高路基、路面的整體剛度，減少沉陷。

在挖方地段的臺背回填部位，因場地特別窄小，應選用當?shù)氐氖?、砂礫等優(yōu)質(zhì)填料，最好不要采用容易產(chǎn)生崩解的風化巖碎屑，以免因填料風化崩解而產(chǎn)生下陷。

在高填方的拱涵及涵洞與側(cè)墻的相接部位，應盡量使用內(nèi)摩擦角大的填料進行填筑。

3.4.2 臺背填料的填筑方法

施工過程中盡可能擴大施工場地，以便充分發(fā)揮大型填方壓實機械的使用。當場地受限時，為了便利大型壓實機械的使用，可采用橫向碾壓法，以能使壓路機盡量靠近臺背進行碾壓。壓路機不能靠近臺背時，應采用小型壓路機配合人工夯實、碾壓，保證最終壓實度滿足設計要求。

3.5 設置完善排水設施

填方的排水措施對填方的穩(wěn)定極為重要，特別是靠近構造物背后的填料，在施工中及施工后易積水下陷，因此應保證施工中的排水坡度，并設置必要的地下排水設施。另外，也可以在橋臺與填方段結合處及過渡段的路面下設置墊層，防止路面下滲水進入填方體。對中間為砂礫石填料兩側(cè)為土類填料的填方體與加固地基的連接處做30～50m縱向集水管，每隔5～10m做橫向排水管，以排泄填方體與加固地基之間的下滲水。

3.6 強化施工質(zhì)量管理,提高橋涵兩端路堤的施工質(zhì)量

橋涵兩端路堤所處的位置和特定條件，使其有別于一般地段的路基質(zhì)量要求，應采用相應的方法保證質(zhì)量。

路堤與橋涵是兩種不同性質(zhì)的結構物，都有各自的設計和施工要求，為了使沉降差盡量小，應該將橋涵端部處路堤的壓實度在現(xiàn)有基礎上有所提高。除了路基頂部土層可提高至98%或更高外，整個路堤的壓實度都應提高。

為了使橋臺填方達到要求的密實度，必須完善施工工藝、方法，強化施工質(zhì)量管理。譬如，適當減薄壓實土層厚以及增加壓實遍數(shù)，也可以采用砂石超載預壓。為適應橋涵端部路堤施工場地窄小，壓實區(qū)域形狀不規(guī)則而工期又緊迫的特點，應使用專用的小型壓實機械。

4 結語

影響各級公路橋頭跳車的因素很多，既有管理方面問題，也有設計問題，還有施工質(zhì)量問題；既有原地面因素，又有填筑材料質(zhì)量因素，還有施工工藝因素；更有人們的思想認識問題。筆者認為，要防治橋頭跳車，必須堅持預防為主的方針，在“防”字上狠下功夫，針對橋頭引道所存在的薄弱環(huán)節(jié)，采取多種措施，綜合治理，這樣才能收到良好的效果。

嚴星,女,(1980.4—),一級建造師,檢測工程師,多年從事道橋施工質(zhì)量管理及檢測工作。