橋梁工程中橋頭等位置沉降原因及處理措施

□馬 略 □吉東輝(唐河縣公路管理局)

□段金鳳(河南省南陽水文水資源勘測(cè)局)

橋梁工程橋頭跳車、結(jié)構(gòu)物背后路堤差異沉降都是公路橋梁工程常見的病害，且路橋過渡段是病害多發(fā)地段，直接表現(xiàn)為路面橋面銜接錯(cuò)臺(tái)而形成的橋頭跳車，不僅直接影響道路行車舒適性和安全性，還會(huì)在經(jīng)濟(jì)上造成很大損失。因此，如何控制解決橋頭跳車現(xiàn)象，成為業(yè)內(nèi)眾多人士研究的方向。

在近年來施工的橋梁涵洞，設(shè)計(jì)中采取的措施有：所有橋臺(tái)及明涵洞、明通道臺(tái)背均設(shè)置鋼筋混凝土搭板，并要求填土與路堤填土盡量同步進(jìn)行；某些特殊位置還要求自地面起均較相鄰段落路堤填土壓實(shí)度高出0%～5%。

這些措施的采用，對(duì)于減緩上述病癥的出現(xiàn)及危害程度，具有一定的預(yù)防和控制作用。但對(duì)處于復(fù)雜山區(qū)，地質(zhì)情況變化多端，特別是位于高填深挖、填挖過渡段的結(jié)構(gòu)物，尚有必要采取一些特殊措施，才可能更有把握解決這一問題。

在認(rèn)真調(diào)查各類結(jié)構(gòu)物所處位置的分類，以及當(dāng)?shù)刂凡牧戏N類、料源、品質(zhì)的基礎(chǔ)上，于結(jié)構(gòu)物背后一定路堤范圍內(nèi)采用粒狀材料或穩(wěn)定土填筑，以減少側(cè)向土壓力，降低工后差異沉降或阻止路面水下滲。

實(shí)踐證明，上述方案因地制宜地利用了當(dāng)?shù)刂凡牧?，?jīng)濟(jì)適用，且與整體工程進(jìn)度協(xié)調(diào)一致。

一、基本要求

所有結(jié)構(gòu)物背后填土，應(yīng)盡量與路基填土協(xié)調(diào)進(jìn)行。結(jié)構(gòu)物施工所需場(chǎng)地，盡量不占用路基填土范圍；確實(shí)需要者，應(yīng)空出一段滿足路堤大型機(jī)械施工所需的最小作業(yè)段，并應(yīng)加寬背后填土的寬度，以利壓路機(jī)橫向碾壓(U型橋臺(tái)內(nèi)及兩側(cè)錐心填土，應(yīng)采取強(qiáng)夯等特殊措施，杜絕人工利用石夯、木夯夯實(shí))。對(duì)于柱式或肋板式橋臺(tái)，立柱、肋板施工完成后，不允許施工臺(tái)帽(橋臺(tái)蓋梁)，以便壓路機(jī)通過柱(肋)間壓密回填料。臺(tái)帽施工可不設(shè)支架，在填方頂面直接架設(shè)模板澆注混凝土。為保證錐坡填土的壓實(shí)，應(yīng)將填土適當(dāng)加寬，填土壓實(shí)后再將多余的土方削除，才允許進(jìn)行漿砌片石護(hù)坡的施工。

與已完成的路堤相結(jié)合部位，應(yīng)復(fù)查其壓實(shí)度是否合格，若預(yù)留的結(jié)合部位壓實(shí)度不合格，則結(jié)合部應(yīng)延長(zhǎng)至合格范圍。然后挖成臺(tái)階，臺(tái)階高度＜30cm，長(zhǎng)度應(yīng)＞50cm。

橋涵等結(jié)構(gòu)物處填土，在施工中尤其在雨季容易積水，要盡量防止雨水流入，對(duì)已有積水應(yīng)挖溝或用水泵將其排除。

二、地基處理

位于V型溝內(nèi)的涵洞、通道，其臺(tái)背兩側(cè)溝壁，必須先清除樹根、雜草及坡積土，如有陷穴、洞穴和水洞(尤其應(yīng)注意暗洞)，應(yīng)采用已經(jīng)批準(zhǔn)的措施處理。為使臺(tái)背填土與原狀土結(jié)合緊密，應(yīng)預(yù)先把溝壁開鑿成臺(tái)階狀，其尺寸依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況及擬采用的壓實(shí)機(jī)具、回填材料等決定。

對(duì)于常年積水或受地表、地下水浸泡而形成淤泥質(zhì)的地基，若厚度＜2.0m，應(yīng)采用與臺(tái)背回填相同的材料置換，厚度＞2.0m者，作為特殊情況研究采用其它經(jīng)濟(jì)可行的方案。

對(duì)于含水量和孔隙比均較大，且富含有機(jī)質(zhì)的粘性土層亦應(yīng)進(jìn)行換填處理。對(duì)于含水量大的一般粘性土，可進(jìn)行開挖翻曬。當(dāng)填土高度＜4m時(shí)，開挖深度可＞1m。當(dāng)土翻曬到最佳含水量時(shí)，再回填夯實(shí)，其上層60cm用石灰穩(wěn)定土填筑。若遇雨季翻曬土有困難時(shí)，則全部采用石灰土(有透水性材料源時(shí)，應(yīng)優(yōu)先采用)。

無論臺(tái)背采取何種材料回填或加固措施，都不能代替地基處理，換言之，控制了臺(tái)背填土的沉降量，并不意味著地基沉降量就不會(huì)發(fā)生。因此，必須針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)具體情況，采取可靠措施提供支承以上填料自重和附加荷載(活荷載)的穩(wěn)定地基是至關(guān)重要的。

三、路基處理

(一)填料

條件許可時(shí)，首先應(yīng)選擇板體性好、可壓縮性小、壓實(shí)快、透水性強(qiáng)的材料，如卵礫石、碎石土及中粗砂。并要求填料級(jí)配適當(dāng)，其最大粒徑≤10cm或壓實(shí)厚度的2/3。若無以上所述料源，采用非透水性土，如粘土或粉質(zhì)亞粘土?xí)r，應(yīng)摻入灰劑量≥6%的Ⅲ級(jí)以上石灰進(jìn)行改良；采用塑性指數(shù)較小的砂土、亞砂土或粉土，應(yīng)摻入灰劑量≥3.5%的標(biāo)號(hào)325以上的普通硅酸鹽水泥進(jìn)行穩(wěn)定。其7d(包括浸水1d)無側(cè)限抗壓強(qiáng)度≥0.3MPa，壓縮模量＞40MPa。也可采用強(qiáng)度較高的工業(yè)廢渣，如二灰(石灰+粉煤灰)。

(二)填筑范圍

1.明蓋板涵、通道一般設(shè)有5.0m長(zhǎng)搭板，臺(tái)背填土順路線方向長(zhǎng)度。

其上填土包括路面厚度＜2.0m的暗蓋板涵、通道，可填至蓋板項(xiàng)，以上可用與路堤相同的填料填筑，包括涵洞頂部的填土壓實(shí)度標(biāo)準(zhǔn)均采用95%。

2.橋臺(tái)

(1)對(duì)于臺(tái)背填土高度＜8.0m者，在其高度范圍內(nèi)應(yīng)全部利用符合上述填料要求的材料回填(若橋臺(tái)處原地面起伏不平，應(yīng)以最低點(diǎn)起算)，橋臺(tái)背后填土順路線方向長(zhǎng)度。

若為重力式U型橋臺(tái)，因U型腔內(nèi)填土使用大型壓路機(jī)壓實(shí)有困難，應(yīng)特別注意采用小型機(jī)具仔細(xì)夯實(shí)，其后換填土應(yīng)適當(dāng)加長(zhǎng)。

(2)對(duì)于臺(tái)背填土高度＞8.0m者，路堤頂面以下8.0m高范圍采用（1）處理，8.0m以下可用與路堤相同的填料填筑，但壓實(shí)度標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)在順路線15m長(zhǎng)范圍內(nèi)采用95%。

3.拱橋、涵、通道

對(duì)于拱橋或拱頂覆土包括路面厚度＜2.0m的涵或通道，參照上述型式處理；拱(板)頂覆土厚度＞2.0m者，可用與路堤相同的填料填筑，但壓實(shí)度應(yīng)在順路線長(zhǎng)20m長(zhǎng)的范圍內(nèi)包括涵洞頂部的填土，在路基全高范圍內(nèi)采用95%。

4.對(duì)壓縮河床的橋梁，位于河灘內(nèi)的引道路堤，若橋位附近有河卵石土，其回填范圍應(yīng)延長(zhǎng)至河灘內(nèi)路堤全長(zhǎng)。填挖交界處距回填處理的末端較近時(shí)，亦應(yīng)考慮全部處理，并保證結(jié)合緊密。

四、施工技術(shù)和質(zhì)量檢測(cè)要求

對(duì)于結(jié)構(gòu)物背后需回填處場(chǎng)地比較狹窄，不能使用大型壓路機(jī)施碾者，滲水性材料每層壓實(shí)厚度不應(yīng)超過25cm，穩(wěn)定類材料每層壓實(shí)厚度不應(yīng)超過15cm；并應(yīng)攤鋪平整、分層壓實(shí)，嚴(yán)禁采用堆棧法。壓實(shí)度標(biāo)準(zhǔn)為95%，檢查頻率每50m2檢驗(yàn)1點(diǎn)，＜50m2時(shí)至少檢驗(yàn)1點(diǎn)。此時(shí)壓實(shí)度的試驗(yàn)不能按常規(guī)方法來檢查，必須尋找薄弱點(diǎn)進(jìn)行檢測(cè)，每點(diǎn)都應(yīng)合格，否則就必須再壓實(shí)(對(duì)于臺(tái)背填土未完成者，嚴(yán)禁于臺(tái)背后先堆填便道跨越結(jié)構(gòu)物；涵洞、通道八字墻及橋臺(tái)錐坡處，作為路基范圍內(nèi)施工便道的上、下路口，所造成該處的缺口，應(yīng)及時(shí)補(bǔ)齊，切勿一次堆填到頂)。

為了保證填土壓實(shí)質(zhì)量，在比較寬闊部位應(yīng)該盡量使用大型壓實(shí)機(jī)械，只是在臨近構(gòu)造物邊緣10cm及涵頂50cm內(nèi)，才采用小型夯實(shí)機(jī)械(蛙式打夯機(jī)、內(nèi)燃打夯機(jī)、手扶式振動(dòng)壓路機(jī)、振動(dòng)平板夯)，分薄層認(rèn)真夯壓密實(shí)。夯實(shí)遍數(shù)應(yīng)通過試驗(yàn)確定，以達(dá)到壓實(shí)度要求為準(zhǔn)。

對(duì)于臺(tái)背不易被壓路機(jī)碾壓的“死角”，也可采用強(qiáng)夯方法處理，強(qiáng)夯機(jī)宜采用100kN夯錘，提升高度一般為6～8m，即夯擊能量為600～800kN·M，夯錘面積為3.5m2，夯擊影響深度約為5～10m。對(duì)于臺(tái)背及耳墻、側(cè)墻、翼墻附近，則應(yīng)把夯錘提升高度減小至2～3m和增加錘擊次數(shù)，以避免對(duì)原有結(jié)構(gòu)造成損害。為減小回填料土壓力和施工機(jī)械作業(yè)對(duì)涵洞、通道臺(tái)身穩(wěn)定的影響，臺(tái)背兩側(cè)的填土應(yīng)盡量在臺(tái)身強(qiáng)度達(dá)到80%設(shè)計(jì)強(qiáng)度且蓋板安裝(拱圈澆筑)完畢后對(duì)稱進(jìn)行。未達(dá)到此要求時(shí)，臺(tái)背填土高度不應(yīng)超過臺(tái)墻高1/2。

為防止檢查通信管道用人、手孔積水及路面水下滲受涵臺(tái)阻擋而造成臺(tái)背填土濕軟、涵臺(tái)滲水而影響美觀和安全，于漿砌片石臺(tái)背后全范圍內(nèi)滿鋪一層隔水材料，如油氈或尼龍薄膜材料；混凝土臺(tái)背后涂刷瀝青3道。并與人、手孔中心對(duì)應(yīng)位置下(涵、通道中心樁號(hào)前后各約10m左右)，比該樁號(hào)設(shè)計(jì)標(biāo)高低至少200cm處設(shè)橫向泄水道。首先填筑橫坡為3%～4%的粘土封水層土拱，并進(jìn)行充分夯實(shí)，然后在土拱上挖一條雙向放坡的地溝。地溝斷面尺寸一般可取50cm×50cm，于其上鋪設(shè)一層隔水材料，再在地溝內(nèi)放置四周設(shè)有孔徑為5mm，呈梅花形布置，間距10cm小孔的硬塑料管，管徑≥10cm，然后在塑料管四周填筑透水性材料。若采用盲溝時(shí)，則取消其中的塑料管，而用粒徑4～6cm的碎石填筑地溝，并用土工布包裹盲溝的出口。

五、防治新技術(shù)

(一)土工格柵處理橋臺(tái)涵背的填方

土工格柵是一種抗拉強(qiáng)度較高的材料，具有良好的水穩(wěn)性，對(duì)路基土粒間存在一定的約束作用，可以增加土基的整體回彈模量，防止土基和基層產(chǎn)生裂紋時(shí)輻射到路面面層上，還可以增加路面基層整體強(qiáng)度的優(yōu)點(diǎn)。

1.挖開基坑砌筑構(gòu)造物(橋臺(tái)、通道、涵洞)，將構(gòu)造物砌到一定標(biāo)高(至少高于地面線)。

2.用砂礫或者其它材料把構(gòu)造物兩端場(chǎng)地整平，并充分壓實(shí)。

3.分層填筑礫石至構(gòu)造物的砌筑標(biāo)高。

4.在構(gòu)造物兩端5～10cm范圍內(nèi)，鋪一層土工格柵，把30～80cm長(zhǎng)的格柵伸入構(gòu)造物內(nèi)，然后再砌筑一層，把格柵的一端壓入構(gòu)造物中，壓入長(zhǎng)度自下而上逐漸減少即層與層之間剪切齒縫。

砌筑時(shí)，壓入層的砂漿一定要充分，背包石壓緊格柵末端，不能留縫，以免影響層與層之間的粘結(jié)力，其余土工格柵用U型釘錨固在壓實(shí)好的路基上，格柵最好用雙向抗拉格柵，每層格柵的間距根據(jù)填土高度或按設(shè)計(jì)圖施工。

(二)加筋土整體式橋臺(tái)

加筋土整體式橋臺(tái)可用來解決軟土地基路橋結(jié)合處的差異沉降，加筋土是由筋帶與填料之間的磨擦作用來實(shí)現(xiàn)的。

(三)臺(tái)背回填采用剛?cè)徇^渡段法

結(jié)構(gòu)物臺(tái)背是用剛性很大的石塊或鋼筋混凝土澆筑而成，是剛性體，而路基一般是用柔性較大的土填筑而成，是強(qiáng)塑性體，顯然路基體與結(jié)構(gòu)物之間存在著較大的剛度差，這個(gè)剛度差的存在必然引起路基與結(jié)構(gòu)物之間產(chǎn)生較大的相對(duì)變形差和較大的剛度突變。所以臺(tái)背回填物應(yīng)使用剛度介于路基土和結(jié)構(gòu)物材料剛度之間的某種材料，并沿長(zhǎng)度方向變化其厚度，也即臺(tái)背回填與路基接頭采用一定的傾斜角相連接，臺(tái)背回填遠(yuǎn)薄近厚，使臺(tái)背回填整體剛度沿路長(zhǎng)度方向逐漸變化，從而實(shí)現(xiàn)臺(tái)背回填的剛?cè)徇^渡。

在材料選擇上，應(yīng)采用水穩(wěn)性好的材料：二灰土、水泥穩(wěn)定砂礫(土)或者石灰土分層壓實(shí)，厚度在10～15cm之間。

(四)改變伸縮縫的種類和位置

一種是臺(tái)背一定范圍內(nèi)的路面伸縮縫盡量采用工廠化生產(chǎn)的嵌入式塑膠條，少用瀝青填充料；另一種是橋面上盡量把橋頭處的伸縮縫位置移至與橋頭相鄰的墩上，把橋頭處改為橋面連續(xù)，這樣可以減少橋頭跳車的機(jī)會(huì)。

六、結(jié)束語

橋臺(tái)跳車是目前比較難處理的工程病害，要治理橋頭跳車首先要研究其產(chǎn)生的原因，提出適當(dāng)?shù)奶幹畏椒?，并且要切?shí)可行，便于施工，還要克服建設(shè)、設(shè)計(jì)、科研、監(jiān)督、施工相互脫節(jié)的通病，各方共同努力克服這一世界性難題。