橋頭跳車的原因及其防治措施

李田義

摘要：文章介紹了什么是“橋頭跳車”，并對(duì)公路橋頭跳車的原因作了分析，提出了橋頭跳車綜合治理的具體方法。關(guān)鍵詞：橋頭跳車；軟基；路基；施工技術(shù)

中圖分類號(hào)：U418

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-2374(2009)04-0103-02

所謂“橋頭跳車”是指橋涵兩端一定范圍內(nèi)路面相對(duì)橋面整體下沉，產(chǎn)生臺(tái)階，引起通過的車輛跳起顛簸的現(xiàn)象，這種情況會(huì)帶來諸多危害。北京地處環(huán)渤海灣經(jīng)濟(jì)圈，橋梁下部結(jié)構(gòu)修筑時(shí)通常采用樁基礎(chǔ)，有時(shí)為擴(kuò)大基礎(chǔ)，沉降量一般很小，而橋頭路堤多數(shù)填土較高，造成橋頭路堤固結(jié)時(shí)間長，沉降量大，產(chǎn)生跳車。因此必須采取相應(yīng)的技術(shù)措施，解決橋頭跳車問題。

一、橋頭跳車的原因

針對(duì)到每一座橋，其產(chǎn)生橋頭跳車的具體部位和原因是各不相同的，概括起來有如下四種主要原因：

(一)地基地質(zhì)不良

橋涵通常位于溝壑地段，地下水位較高，且多屬軟土。同時(shí)，橋頭路基填筑高度較其他地段大，產(chǎn)生基底應(yīng)力相對(duì)較大，更易引起地基沉陷。

(二)設(shè)計(jì)差異

橋梁設(shè)計(jì)時(shí)，為了保證橋梁的結(jié)構(gòu)安全，設(shè)計(jì)師對(duì)橋下地基地質(zhì)研究比較仔細(xì)，通過計(jì)算分析，往往是將橋臺(tái)基礎(chǔ)置于承載力較高的土層上，并對(duì)基礎(chǔ)進(jìn)行布樁或擴(kuò)大基礎(chǔ)等予以加固處理，故沉降量較小。而臺(tái)后填方段地基往往按普通路基進(jìn)行設(shè)計(jì)，未進(jìn)行加固處理，碰到軟土又難以處理徹底，引起土基固結(jié)壓縮，產(chǎn)生沉降差。

(三)施工不當(dāng)

臺(tái)后填土施工無論怎樣加強(qiáng)，還是存在作業(yè)盲區(qū)，達(dá)不到橋臺(tái)施工密實(shí)度的要求，又填料本身孔隙存在，在自重及車輛荷載的反復(fù)作用下，必然產(chǎn)生壓縮沉降，從而產(chǎn)生橋頭跳車。

(四)自然環(huán)境的影響程度差異

臺(tái)身部分基本上不受自然條件的影響而產(chǎn)生明顯變形，而臺(tái)背地基在自然條件——溫度、濕度、雨水、荷載等的影響下會(huì)有明顯變化，特別是軟土地基，深層壓縮，并產(chǎn)生路基側(cè)向移位，降低路面剛度，導(dǎo)致橋頭產(chǎn)生沉降差。

二、橋頭跳車綜合治理的具體方法

本人認(rèn)為應(yīng)從地基、路基、路面三個(gè)層次人手，分別消除產(chǎn)生跳車的不利因素。每個(gè)層次得出幾種不同的預(yù)選方案后，再對(duì)這幾種方案進(jìn)行詳細(xì)的經(jīng)濟(jì)技術(shù)分析和比較。選擇最佳或最滿意方案。在具體施工過程中還應(yīng)注意工程實(shí)際，因地制宜，如有施工困難或選材不合理應(yīng)及時(shí)修改。下面就如何防治做具體論述。

(一)地基處理

處理好橋頭軟弱地基，是控制跳車的關(guān)鍵。目前對(duì)橋頭軟弱地基處理，國內(nèi)有換填法、塑料排水板堆載預(yù)壓法、砂樁法、通過水泥攪拌樁加強(qiáng)、通過土工格柵加強(qiáng)等措施，下面分別介紹：

1．換填法。該辦法主要原理是把原有地基軟土挖走，換填合適材料并壓實(shí)，以增強(qiáng)地基承載力，防止地基下沉。在實(shí)際操作過程中，為了達(dá)到更好的效果，往往在軟弱地基上鋪設(shè)墊層，作為人工填筑的持力層，同時(shí)將基底壓力擴(kuò)散到下臥軟土地層中，使其應(yīng)力減少到下臥層的許可承載力范圍以內(nèi)，從而滿足地基穩(wěn)定性的要求，另外由于墊層材料的壓縮性低于天然的軟黏土層，采用墊層法也可減少地基的沉降量。墊層材料可分柔性材料和剛性材料。柔性材料包括砂礫、碎石、石渣、礦渣等，剛性材料包括金屬墊層、合成樹脂墊層等。砂礫、碎石或石渣等是最常采用的墊層材料，因?yàn)檫@類料的強(qiáng)度大，壓縮性小，透水性良好，比較容易使之密實(shí)，且在不少地區(qū)料源豐富，價(jià)格便宜，如果條件允許，全部使用該類材料回填更好。該法適用于淺層軟土地基的處理，由于該方法施工簡便，在公路建設(shè)中應(yīng)用較為廣泛。

2．塑料排水板堆載預(yù)壓法。此辦法主要是利用排水固結(jié)法的原理，軟弱土地基在荷載作用下，土中孔隙水慢慢排出，孔隙體積不斷減少，地基發(fā)生固結(jié)變形，土的有效應(yīng)力增大，地基強(qiáng)度逐步增長。塑料插板堆載預(yù)壓排水固結(jié)法就是將塑料排水板插入淤泥層中，在塑料排水板的頂部鋪設(shè)一層砂墊層，然后在砂墊層中布置有孔管道網(wǎng)，注意砂墊層要有一定橫坡度，接著堆載填土，在荷載作用下，土中孔隙水慢慢排出并隨著塑料排水板上升到砂墊層，經(jīng)有孔管道網(wǎng)橫向排到路堤外面，從而使軟基固結(jié)，有一點(diǎn)需要注意，必須做好路堤外的排水工作，防止水排到路堤外后又回流到原來的軟土地基中。該法屬豎向排水體預(yù)壓類型，主要適用于透水性低的軟弱黏性土，其主要施工程序：整平原地面－攤鋪下層砂墊層－機(jī)具就位－插打塑料排水板－穿靴－插入套管－拔出套管－割斷塑料排水板－機(jī)具移位－攤鋪上層砂墊層－堆載預(yù)壓。其特點(diǎn)是施工簡便快捷，造價(jià)較低，但仍存在少量工后沉降。

3．砂樁法。該法屬粒料樁類型，對(duì)地基土起置換作用、豎向排水作用和擠密作用，常用于置換飽和黏土地基，擠密松散砂土、粉土、黏性土、素填土、雜填土等地基，處理加固深度可達(dá)30m，特別適合處理較深軟土地基，在我國南方應(yīng)用非常廣泛。具有施工工藝簡單，施工速度快。加固效果顯著和經(jīng)濟(jì)的特點(diǎn)。目前砂樁法處理地基受到各國工程界的重視并被迅速推廣，取得較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。主要施工工藝程序：整平原地面－機(jī)具定位－樁管沉入－加料壓密－拔管－機(jī)具移位，此辦法施工要注意砂樁的密實(shí)性，否則會(huì)影響加固效果。為加速地基固結(jié)，減少后期沉降，一般根據(jù)實(shí)際情況，配合堆載預(yù)壓或超壓施工，使地基強(qiáng)度顯著提高，同時(shí)改善地基的整體穩(wěn)定性。其造價(jià)在塑料排水板堆載預(yù)壓法和水泥攪拌樁法之間。

4．水泥攪拌樁加強(qiáng)法。水泥攪拌樁是深層攪拌法加固地基的一種形式，是加固飽和軟黏土地基的一種新穎方法，水泥攪拌樁用于處理軟土地基，提高地基承載力是很有效的。但如果擁有水泥攪拌樁的復(fù)合地基不能貫穿軟土層，樁底以下土體中的孔隙水壓力仍然很大，造成固結(jié)度低，工后1～3年的沉降量仍較大，對(duì)橋頭跳車的防治不利。為解決此問題，比較新的設(shè)計(jì)理念是在橋臺(tái)背后使用減密水泥攪拌樁進(jìn)行臺(tái)背后處理，將攪拌樁做成支撐樁，把它擱置在硬土層上，可以進(jìn)一步地消除臺(tái)背后地基沉降量大的特點(diǎn)，同時(shí)因設(shè)置了減密段，緩解了處理段和非處理段路基沉降差異。具體做法是根據(jù)軟基層的厚度確定樁的長度。確保樁底能與硬土層銜接，在處理區(qū)域?qū)λ鄶嚢铇哆M(jìn)行減密排列，自橋臺(tái)開始依次減密，然后進(jìn)行攪拌施工。根據(jù)實(shí)測(cè)資料證明，用攪拌樁加固的軟土地基效果很好，能在1—2個(gè)月內(nèi)趨于穩(wěn)定。由此可見，把水泥攪拌樁擱置在硬土層上對(duì)解決橋頭跳車是更加有效的。

5．通過土工格柵加強(qiáng)。此辦法的原理是在地基上加鋪土工格柵，利用土工格柵加固軟基，增加了軟基的穩(wěn)定性、減少了路基基底不均勻沉降。由于土工格柵是一層加筋層，可以增加基底強(qiáng)度，同時(shí)也可使土工格柵上面的土體作用荷載均勻地?cái)U(kuò)散到整個(gè)加筋土層面上，單位土體面的受荷減少，分散了土的集中應(yīng)力作用。

(二)路基處理

路基處理是解決橋頭跳車主要措施之一。著重考慮減少路基沉降和提高路堤剛度，一般可采取以下措施：

1．改善臺(tái)背回填處理方式。首先選用合適的填筑材料，

橋臺(tái)后宜選用摩擦角大、強(qiáng)度高、可壓縮性小、壓實(shí)快、透水性好的填料，如巖渣、礫石、砂礫等，并要求填料級(jí)配適當(dāng)。當(dāng)采用非透水性土，為黏土或粉質(zhì)亞黏土?xí)r。應(yīng)摻入灰劑量不小于6％的III級(jí)以上石灰進(jìn)行改良；當(dāng)為塑性指數(shù)較小的砂土、亞砂土或粉土?xí)r，最好摻入灰劑量不小于3.5％的標(biāo)號(hào)325以上的普硅水泥進(jìn)行穩(wěn)定，必要時(shí)還可采用土工合成材料加筋處理。填料的鋪筑與路基相接處按不大于1:1設(shè)置斜坡或臺(tái)階，回填高度視路堤高度而定。橋頭回填處理的另一方式是在路基上部(約100cm范圍內(nèi))設(shè)置水泥穩(wěn)定料改善層次，使路堤的剛度有所提高。一般穩(wěn)定層結(jié)構(gòu)是沿路堤縱向距橋臺(tái)背約10m長，用一定劑量(如4％～6％)的水泥進(jìn)行穩(wěn)定，并且遠(yuǎn)橋臺(tái)端與路基相銜接處，采用1:1設(shè)置斜坡。上述處理方式均能達(dá)到減少豎向變形和剛?cè)嵬蛔兊某尚?。如能綜合利用。同時(shí)考慮，則效果更佳。

2．臺(tái)背回填處的壓實(shí)。由于臺(tái)背回填處位于路基和橋臺(tái)銜接的特殊位置，成為碾壓的薄弱環(huán)節(jié)，壓路機(jī)難以碾壓到位，距離太近時(shí)對(duì)橋臺(tái)有影響，故要求臺(tái)背回填每層松鋪厚度不得大于20cm，壓實(shí)度必須達(dá)到95％，回填材料最大粒徑不大于5cm，且有良好的級(jí)配和透水性，壓實(shí)機(jī)械宜選用小型機(jī)具分層壓實(shí)，對(duì)于機(jī)械夯實(shí)碾壓不到之處，應(yīng)及時(shí)采用人工補(bǔ)充夯實(shí)。

3．填筑路堤預(yù)壓法。為減少橋涵兩端路堤的工后沉降，從而使橋涵兩端路堤與橋臺(tái)結(jié)構(gòu)物的相對(duì)沉降盡量小一些，一般可采用填筑路堤預(yù)壓的施工方法，讓路基排水固結(jié)，待路堤沉降穩(wěn)定基本完成以后再開挖涵洞或橋臺(tái)位置土方，然后再施工橋涵。此辦法行之有效，但工期較長。

(三)路面處理

1．設(shè)置橋臺(tái)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(tái)上，使車輛通過時(shí)跳躍現(xiàn)象大為減少。橋頭搭板長度設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)路基的容許工后沉降值計(jì)算確定，常取3～15m(當(dāng)超過8m時(shí)，宜設(shè)計(jì)成兩段式或三段式搭板)。搭板的近臺(tái)端一般擱置在橋臺(tái)前墻頂面上。當(dāng)橋頭引道為剛性路面時(shí)，搭板的縱坡可采用與路面設(shè)計(jì)縱坡平行方式(稱平置式搭板)；而當(dāng)引道為柔性路面時(shí)，則搭板的遠(yuǎn)臺(tái)端常置于路面面層與基層之間(稱斜置式搭板)。為預(yù)防搭板下沉，也可在搭板上先鋪設(shè)一層瀝青底面層，通車后搭板若下沉?xí)r，則在其上加鋪瀝青混凝土或?yàn)r青砂。通過設(shè)置橋頭搭板來防治橋頭跳車已普遍應(yīng)用于工程建設(shè)中，優(yōu)點(diǎn)是便于操作，經(jīng)濟(jì)實(shí)用。

2．設(shè)置變厚式埋板。為避免二次跳車，常在搭板的尾端加設(shè)一段淺埋的變厚式埋板，其長度一般取3～5m，對(duì)于水泥混凝土路面，也可將與搭板連接處的路面板改為變厚式板。在搭板、埋板或變厚式板的下層，為保證與橋臺(tái)連接部位的剛?cè)釋哟卧谒胶痛怪狈较蚓軡u次變化，建議采用強(qiáng)度及回彈模量均高于其他路段相對(duì)應(yīng)的路面結(jié)構(gòu)層材料。

3．加強(qiáng)管理。作為橋梁施工的最后階段，面層施工時(shí)要嚴(yán)格控制，加強(qiáng)管理，保證路面與伸縮縫銜接順平，防止前功盡棄。管理部門應(yīng)在運(yùn)營期內(nèi)加強(qiáng)沉降觀測(cè)和橋頭養(yǎng)護(hù)，當(dāng)橋頭縱坡出現(xiàn)變化時(shí)應(yīng)及時(shí)進(jìn)行處理。