解決“橋頭跳車”問題的方法——高壓噴射注漿

摘要：隨著經(jīng)濟建設的飛速發(fā)展，城市交通流量的日益增大，車輛行駛速度的增快，城市道路標準的不斷提高，車輛對道路對平整度要求也越來越高。兩側橋頭處路面竣工后一至兩年存在沉陷引起橋頭跳車的現(xiàn)象普遍存在，它成為一種不容忽視的問題，引起工程界的廣泛重視。為更好解決這一問題，本文對采取高壓噴射注漿方法處理橋頭跳車進行論述。

關鍵詞：橋頭跳車；方法分析；高壓噴射注漿法

1 橋頭跳車成因分析

橋頭跳車是由于橋臺與路面的沉降量不同而形成的。主要原因有以下幾個方面：

1.1 結構變形不同。橋臺為彈性體其塑性變形視為零，路面路基為彈塑粘性體，其變形即有一定的彈性變形也存在一定的粘塑性變形，這種不可恢復的變形在重復荷載作用下不斷疊加而增大。

1.2 沉降量不同。臺背填土即使壓實度達到95%-98%，每填高1米左右，一年內自然沉降約為1厘米。目前規(guī)范規(guī)定路基壓實度隨著距離路面底層深度而變化，這樣橋頭填土越高，底層路基的平均壓實度越小，這樣沉降量將越大。此外因為工期原因，施工單位分層碾壓的厚度超過規(guī)范值，所以橋頭的沉降量就會更大，出現(xiàn)的問題就會更嚴重。

1.3 壓路機不能正常碾壓。壓路機受到橋臺幾何尺地及結構的限制很難壓到位，故在臺背處形成一部分壓實度不能滿足規(guī)范要求，因而產生較大的沉降。

1.4 臺背填土推移。橋臺結構設計中對臺前臺背的防護工程處理不當，在車輛荷載作用下，使臺背填土產生縱橫向推移，從而產生較大的沉降。

1.5 橋臺基礎回填土不密實。橋臺基礎施工的回填土不密實。橋臺基礎施工的回填土方因受到開挖斷面等限制和土質無特殊要求，使臺背路基下部（臺基礎）形成一屋薄弱層，這一薄弱層的變形無疑將反射到路面上來，而產生較大的變形。

1.6 橋頭處雨水的沖刷和滲透。橋頭處路面雨水如不能順利排出，它對路面兩側護坡的沖刷和對路基的浸透都會導致路面下沉。

2 解決橋頭跳車的方法分析

目前常用處理橋頭跳車的方法可分成地基處理方法和路基處理方法兩類，其具體方法有以下幾種：

2.1 填筑顆粒材料，即選用強度高透水系數(shù)好，易壓實的材料。如砂礫、碎石土、中粗砂及礦渣等。填筑方法一般在臺背成1:1-1:1.5斜坡楔形填筑。這一方法可緩解橋頭跳車的程度，但由于碾壓不足而產生的沉降，對于基礎的沉降、重復荷載下逐漸增大塑性變形及縱橫向推移而產生的沉降無法處理。故該方法須與其它方法配合使用方能收到預期的效果。

2.2 橋頭搭板。設置橋頭搭板的目的是緩解橋頭跳車的程度，即通過搭板將橋臺與道路間的錯臺差均勻分布。消除突然跳車的感覺。但是由于隨著重復荷載作用下，路基產生非彈性變形，使搭板中部懸空，搭板的受力狀態(tài)發(fā)生改變，成為簡支梁板，因此在搭板的端部的路基沉降量與搭板外路基的沉降量出現(xiàn)較大差異，造成跳車轉移現(xiàn)象，即在搭板端部跳車。

2.3 強夯處理橋頭路基。用強夯機對臺背不易碾壓處進行處理。該方法可使臺背不易碾壓的\"死角\"得到足夠的密實，可減少由于填土密實度不足造成的沉降，但不能改變填料的性質，填土的非彈性變形仍然存在，并且這種方法有損傷橋臺的可能。

2.4 預設反向坡度及設置過渡段路面。預設反向坡是在臺與路基結合段預設拱度，這種方法須精確估出路基沉降量，這一點是很難做到的，故尚須逐漸完善。設置過渡段路面即在臺與路基設一段臨時路面，待路基沉降穩(wěn)定后再改鋪原設計路面，這種方法雖有翻修容易的優(yōu)點，但工期很長，工程造價較高，在過渡路面行車會出現(xiàn)跳車現(xiàn)象。過度路面的整體美觀效果很差，對于城市重要的橋梁道路并不適用。

3 高壓噴射注漿法處理橋頭跳車現(xiàn)象的分析和研究

3.1 高壓噴射注漿法處理橋頭跳車的原理。

從廣義上講橋頭跳車是由于臺背填土的軟弱而形成的。因此，可將這一部分填土視為\"軟土\"，若將這部分\"軟土\"加固成半剛性結構使路基與橋背之間形成一段整體模量逐漸增加的半剛性結構，則可消除橋頭跳車現(xiàn)象。

高壓噴射注漿法就是利用鉆機鉆孔，把帶有噴嘴的注漿管插至土層的預定位置后，以高壓設備使?jié){液成為20Mpa以上的高壓射流，從噴嘴中噴射出來沖擊破壞土體。在能量和速度的作用下，呈脈動狀的漿液噴射動壓超過土體結構內部壓力時，土粒便從土體上剝落下來。部分細小的土料隨著漿液冒出水面，其余土粒在噴射流的沖擊力，離心力和重力等作用下，與漿液攪拌混合，并按一定的漿土比例有規(guī)律地重新排列。漿液凝固后便在土中形成一個固結體，從而提高路基承載力，減少基礎的變形，達到路基加固的目的。這種方法是軟土加固的一種方法，適應于各種土質，其固結強度粘土為5MPa，砂性土可達10MPa，單樁垂直極度限荷載可達50-60噸。

若用這一方法方法處理橋頭填土可使橋頭部分形成一段半剛性結構，減少或消除彈性體與彈塑性之間的變形差，可以消除填土部分的水平推移所造成的沉降，可鉆至橋臺基礎以下，加固由于回填土造成的薄弱環(huán)節(jié)，利用其自身強度可減少由于壓實度不足而產生的沉降。若將這種方法與橋頭搭板相配合則可使搭板瑞部承載能力增強而杜絕跳車轉移的現(xiàn)象。

這種方法不僅在路面形成前施工，也可以在通車后施工。高壓噴射注漿法具有設備簡單、生產運行比較安全、施工簡便、造價較低、施工進度快、管理方便、噪聲較低、不污染環(huán)境、加固質量和效果良好等優(yōu)點。因此用此種方法處理橋頭跳車現(xiàn)象是有效可靠的 。

3.2 高壓噴射注漿法的施工方案。

施工機具：處理橋頭跳車的高壓噴射注漿法中的單管法主要施工機具為：高壓泥漿泵、鉆機、泥漿攪拌機、單管高壓膠管、噴頭等。

材料：噴射的漿液是以水泥為主，化學材料為輔。除了在要求速凝超早強時使用化學材料以外，工程中使用材料廣闊，價格低廉。一般使用價格低廉的425號普通硅酸鹽水泥。若處于地下水流速快或含有腐蝕性元素、土含水量大或固結強度要求高的場合下，則可根據(jù)工程需要，在水泥中摻入適量的外加劑，以達到速凝、高強、抗凍、耐蝕和漿液不沉淀等效果。此外，還可以在水泥中加入一定數(shù)量的粉煤灰，這不但利用了廢材，又降低了注漿材料的成本。

施工方法：

施工時，只需在土層中鉆一個孔徑為50mm或300mm的小孔，便可在土中噴射成直徑為0.4-4.0m的固結體。為滿足工程的需要，在施工過程中，可調整噴射速度和提升速度，增減噴射壓力，可更換噴嘴孔徑改變流量，使用固結體成為設計所需要的形狀。

高壓噴射注漿法所形成的固結體形狀與噴射流移動方向有關，一般分為旋轉噴射（簡稱旋噴），定向噴射（簡稱定噴）和擺動噴射（簡稱擺噴）三種形式，旋噴法施工時，噴嘴一面噴射一面旋轉并提升，固結體呈圓柱狀。主要用于加固地基，提高地基的抗剪強度，改善土的變形性質，也可組成閉合的帷幕，用于阻擋地下水流和治理流沙。定噴法施工時，噴嘴一面噴射一面提升，噴射方向固定不變，固結體形如板狀或壁狀。擺噴法施工時，噴嘴一面噴射一面提升，噴射的方向呈較小角度來回擺動，固結體形如墻狀。

這里采用在地面進行注漿垂直噴射處理橋頭跳車，能得到穩(wěn)定的加固效果并有較好的耐久性能。并有如下施工方式：

A 對于設置搭板的：可在搭板端部雙排梅花形布置鉆孔，孔距1-1.5米，孔深5米左右。

B 對于沒設置搭板的：可在臺背處鉆孔，鉆孔也成梅花形排列，靠近橋臺的第一排孔成半圓噴射，以減少對橋臺的壓力，孔深由橋臺向路基成直線遞減。

C 對于已通車或已形成路面的橋梁：可在路基兩側或錐坡處鉆孔，也可在路面上鉆孔，但所用灰漿須采用速凝型。

3.3 經(jīng)濟分析

高壓噴射注漿法取材廣泛，材料價格低廉，實踐證明采用高壓噴射注漿與搭板相結合的方案較采用砂礫填臺背路基與搭板相結合的方案減少工程造價20%左右。所以用高壓噴射注漿法施工能取得很好的經(jīng)濟效益。

綜上所述，高壓噴射注漿法是軟基處理行之有效的方法，用這種方法處理橋頭填土會取得良好的工程效果并減少工程造價，會有效的防止橋頭路面下沉和避免橋頭跳車現(xiàn)象，保證行車的平穩(wěn)性和舒適性。相信在工程實踐中不斷的總結和完善，此種方法會得到更加廣泛的應用。