簡(jiǎn)述高速公路橋頭跳車(chē)的因素和處理方法

李偉功 楊慶云

1 概述

路面在橋頭過(guò)渡段出現(xiàn)不同程度的駝峰、錯(cuò)臺(tái)、斷裂等病害，車(chē)輛通過(guò)時(shí)就會(huì)跳動(dòng)，影響高速公路行車(chē)舒適性和人車(chē)安全，嚴(yán)重的會(huì)發(fā)生翻車(chē)撞車(chē)等交通事故。因此，如何解決高速公路橋頭跳車(chē)問(wèn)題，對(duì)于保證公路正常的使用和經(jīng)濟(jì)具有很大的意義。從理論上和公路施工經(jīng)驗(yàn)方面，對(duì)解決橋頭跳車(chē)問(wèn)題進(jìn)行探討，提出自己的認(rèn)識(shí)與見(jiàn)解。

2 橋頭跳車(chē)產(chǎn)生的原因和其對(duì)行車(chē)速度的影響

2.1 橋頭跳車(chē)產(chǎn)生的原因

2.1.1 橋與路的剛?cè)岵煌鸬奶?chē)

剛度不同的路面在車(chē)輛行駛時(shí)產(chǎn)生的振動(dòng)效果也不同。橋梁由于采用樁基礎(chǔ)或擴(kuò)大基礎(chǔ)，自身的穩(wěn)定與安全已不成問(wèn)題，沉降量也很微小，屬于剛性結(jié)構(gòu)。而臺(tái)背材料一般采用透水性材料砂礫填筑，與橋臺(tái)相連的路基一樣，其剛性較小柔性較大屬于柔性結(jié)構(gòu)。由于柔性材料對(duì)能量的吸收要大于剛性材料，這兩者之間的剛度差勢(shì)必引起這兩者的塑性變形差，從而對(duì)車(chē)輛在此通過(guò)時(shí)產(chǎn)生一定的顛簸。

2.1.2 臺(tái)后填筑材料受壓收縮后引起路基沉降

臺(tái)背填料因含有水分存在孔隙，施工中采取任何措施也難將填料顆粒間的孔隙完全消除。所以公路在使用過(guò)程中，由于路基土體的自重，并受車(chē)輛荷載和各種自然因素的作用，土體中水分逐漸排出，孔隙率逐漸降低，土體體積收縮，豎向沉降進(jìn)一步發(fā)展，便在一定的時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生路基的沉降。所以，沉降主要取決于臺(tái)背填料的性質(zhì)和施工工藝、壓實(shí)方法及防排水工程等。

2.1.3 地質(zhì)狀況不良造成的地基沉降

因?yàn)闃蚝葮?gòu)造物通常是修建在溝壑等地質(zhì)復(fù)雜地段，地質(zhì)狀況一般都是軟土，軟土主要由粘土粒及分粒組成，孔隙比大，其粘粒含量較高，有的可達(dá) 60%～70%;軟土的天然含水量比較大，約在 30%～80%之間，受力后壓縮量自然較大。在路基荷載作用下，地基中的應(yīng)力狀態(tài)發(fā)生變化，從而引起地基變形，出現(xiàn)沉降，所以在軟土上填筑的路基也極易產(chǎn)生沉降。

2.2 跳車(chē)對(duì)行車(chē)速度的影響

綜上所述，車(chē)輛在行駛過(guò)程中速度受到不同程度的影響，車(chē)速降低的程度與行車(chē)速度、錯(cuò)臺(tái)沉降的大小和車(chē)輛的類(lèi)型有關(guān)，據(jù)有關(guān)資料表明，錯(cuò)臺(tái)每增加 1 cm行車(chē)速度就下降3 km/h左右，而且當(dāng)臺(tái)階大于 5 cm時(shí)，對(duì)行車(chē)速度有明顯的影響，一般來(lái)說(shuō)柔性路面的影響較剛性路面小，對(duì)于抗振動(dòng)性不同的車(chē)輛以同一速度行駛時(shí)其影響也不同。

3 處理方法

3.1 地基處理

處理好橋頭的軟土地基，是控制跳車(chē)的關(guān)鍵，結(jié)合自己施工項(xiàng)目的實(shí)踐，對(duì)橋頭軟土地基處理有:強(qiáng)夯法、水泥攪拌樁法、灰土擠密樁法等措施，下面就簡(jiǎn)單加以介紹。

3.1.1 強(qiáng)夯法處理橋頭軟土地基

強(qiáng)夯法，是利用(80 kN～300 kN)的重錘從 8m～20m高處落下的沖擊能，夯擊地基土，在地基土中產(chǎn)生沖擊波和很大的動(dòng)應(yīng)力，沖擊能量波可以改變物體的力學(xué)性質(zhì)，增加路基的穩(wěn)定性，減少沉降，增強(qiáng)抗液化能力，使地基土得到夯實(shí)。地基處理范圍:橫向每側(cè)應(yīng)在路基坡腳外不小于 3m，縱向處理臺(tái)背兩側(cè)各 20m至橋臺(tái)錐坡坡腳外 3m。強(qiáng)夯的振動(dòng)可能對(duì)周?chē)h(huán)境造成不良影響，因此使用時(shí)要考慮周?chē)h(huán)境的影響。

施工工藝流程:場(chǎng)地整平→測(cè)量場(chǎng)地高程、繪高程圖、放點(diǎn)→第一遍點(diǎn)夯→夯坑推平、碾壓、檢測(cè)→繪場(chǎng)地高程圖、放點(diǎn)→第二遍點(diǎn)夯→夯坑推平、碾壓、檢測(cè)→繪場(chǎng)地高程圖→補(bǔ)夯→推平→第三遍滿(mǎn)夯→推平場(chǎng)地→測(cè)量高程→檢測(cè)→竣工驗(yàn)收。

3.1.2 水泥攪拌樁處理橋頭軟土地基

水泥攪拌法施工時(shí)分為濕法(深層攪拌法)和干法(粉體噴射攪拌法)兩種加固土樁，濕法是利用深層攪拌機(jī)，將水泥漿與地基土在原位拌和;干法是利用粉噴機(jī)，將水泥粉和地基土在原位拌和。拌和后形成柱狀水泥土體，可以提高地基承載力，減少沉降，增加地基穩(wěn)定性和防止?jié)B漏。

施工工藝流程:整平原地面→鉆機(jī)定位→鉆桿下沉鉆進(jìn)→上提噴粉強(qiáng)制攪拌→復(fù)拌→提桿出孔→鉆機(jī)移位。其優(yōu)點(diǎn)是無(wú)振動(dòng)、無(wú)污染，對(duì)周?chē)h(huán)境，建筑物無(wú)影響，近年來(lái)廣泛應(yīng)用于高速公路，如侯馬—禹門(mén)口高速公路、佛山一環(huán)等，但是其缺點(diǎn)是造價(jià)較高。

3.1.3 灰土擠密樁處理橋頭軟土地基

灰土擠密樁是用石灰和土根據(jù)工程需要按一定比例(3∶7體積比)拌和，并在樁孔內(nèi)夯實(shí)加密后形成的樁。作用機(jī)理:這種材料在化學(xué)性能上具有氣硬性和水硬性;由于生石灰內(nèi)帶有正電荷鈣離子與帶負(fù)電荷粘土顆粒相互吸附，形成膠體凝聚，并隨灰土齡期增長(zhǎng)增加了土體固化作用，使灰土強(qiáng)度逐漸達(dá)到擠密地基效果，改善地基力學(xué)性能，提高地基強(qiáng)度，從而達(dá)到了滿(mǎn)足工程要求的地基承載力。地基處理范圍:橫向每側(cè)應(yīng)在路基坡腳外不小于3m，縱向處理臺(tái)背兩側(cè)各 20m至橋臺(tái)錐坡坡腳外 3m。如河運(yùn)高速公路橋頭地基處理。特點(diǎn)是施工工藝較復(fù)雜，造價(jià)高，受地下水影響較大，施工前應(yīng)先做試驗(yàn)。

施工工藝流程:施工準(zhǔn)備(平整場(chǎng)地、搭設(shè)臨時(shí)工棚、機(jī)械檢修)→施工放樣→儲(chǔ)備材料(灰土采用集中拌和)→機(jī)械就位→成孔→樁孔填夯→移動(dòng)機(jī)械到下一樁孔，重復(fù)上述工序打樁夯實(shí)。

3.2 臺(tái)背路基處理

3.2.1 臺(tái)背回填的方式

橋臺(tái)背應(yīng)選用摩擦角大，強(qiáng)度高，壓實(shí)快，透水性好的填料;如巖渣，礫石，砂礫等。選用內(nèi)摩擦角較大的填料有利于從臺(tái)背縫隙中滲入的雨水沿盲溝和泄水管順利排到路基外，從而減緩雨水對(duì)路基的浸害;填料的范圍:臺(tái)后路堤縱向長(zhǎng)度距橋臺(tái)不小于 2m。為了把路基與橋臺(tái)之間不均勻沉降差控制在一定的范圍內(nèi)漸變，起到減少和消除橋頭跳車(chē)的目的，可采用帶孔的土工格柵與臺(tái)背聯(lián)結(jié)分層鋪設(shè)，對(duì)臺(tái)背填土進(jìn)行加筋，有效的改善填土的整體特性，使臺(tái)背局部土體的垂直應(yīng)力和水平應(yīng)力明顯減少，剪應(yīng)力明顯提高，減小了橋臺(tái)與路堤的剛度差，也改善了橋臺(tái)與路基填土之間的剛度懸殊，實(shí)現(xiàn)剛性橋臺(tái)與柔性路基模量的平穩(wěn)過(guò)渡，如汾離高速公路路基橋頭處理。

3.2.2 臺(tái)背回填的壓實(shí)

臺(tái)背回填應(yīng)在橋涵上部結(jié)構(gòu)吊裝之后進(jìn)行，同時(shí)注意結(jié)構(gòu)物兩端對(duì)稱(chēng)水平填筑施工。臺(tái)背回填的壓實(shí)質(zhì)量是影響臺(tái)背沉降的一個(gè)主要因素，臺(tái)背特殊位置成為碾壓的一個(gè)薄弱環(huán)節(jié)，壓路機(jī)難以碾壓到位，且大噸位機(jī)械振動(dòng)太大時(shí)，對(duì)橋臺(tái)影響太大，因此，宜選用小型壓實(shí)機(jī)具，且嚴(yán)格控制每層填筑厚度，碾壓遍數(shù)，壓實(shí)度力求達(dá)到 96%以上，對(duì)于機(jī)械夯實(shí)碾不到之處，應(yīng)及時(shí)采用直立夯進(jìn)行人工補(bǔ)充夯實(shí)。

3.2.3 臺(tái)背注漿處理

臺(tái)背工后，為防止路基出現(xiàn)不均勻沉降，可對(duì)臺(tái)背后路基一定范圍內(nèi)進(jìn)行壓力注漿處理。一般采用水泥漿液或水泥粉煤灰漿液，水灰比為:0.8∶1～1∶1。注漿深度不小于路堤高度，呈矩形、梅花形布置，間距通常不小于 1.5m。其特點(diǎn)是漿液與土體結(jié)合后改變土體機(jī)理，提高土體的力學(xué)強(qiáng)度和變形模量，減少總的沉降量，有效地防止橋頭過(guò)渡段跳車(chē)現(xiàn)象發(fā)生，如祁臨高速公路橋頭處理。

施工工藝流程:選擇注漿設(shè)備→直接打入法成孔→封孔→制漿→邊緣帷幕注漿→充填固結(jié)注漿→封孔清洗管路→移至下一注漿孔。其優(yōu)點(diǎn)為取材容易，配方簡(jiǎn)單，操作易于掌握，無(wú)環(huán)境污染，價(jià)格便宜。

3.3 路面處理

3.3.1 設(shè)置橋頭搭板

搭板的設(shè)置可以緩和橋頭錯(cuò)臺(tái)，使在柔性路堤產(chǎn)生的較大沉降逐漸過(guò)渡至剛性橋臺(tái)上，在車(chē)輛通過(guò)時(shí)跳車(chē)現(xiàn)象大為減少;橋頭搭板的長(zhǎng)度設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)路基容許工后沉降量值計(jì)算確定，常取3m～15m;搭板的近臺(tái)端一般擱置在橋臺(tái)前墻頂面或牛腿上，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)縱坡相平行，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，為防止搭板下沉，可在搭板上鋪一層瀝青面層。

3.3.2 設(shè)置變厚式埋板

為避免二次跳車(chē)，常在搭板的尾端加設(shè)一段淺埋的變厚式埋板，其長(zhǎng)度取 3m～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埋板;在搭板或變厚式埋板的下層，為保證橋臺(tái)連接部位的剛?cè)釋哟卧谒胶痛怪钡姆较蚓苤饾u變化，宜采用強(qiáng)度和回彈橫量均高于其他路段相對(duì)應(yīng)的路面結(jié)構(gòu)層材料，以提高該部位的整體抗沖能力，有利于調(diào)整不均勻沉陷，改善橋頭跳車(chē)或二次跳車(chē)現(xiàn)象。

4 結(jié)語(yǔ)

橋頭過(guò)渡段通過(guò)綜合治理，橋頭跳車(chē)有效 得到改善。在高速公路飛速發(fā)展的今天，面對(duì)諸多新的問(wèn)題，我們只有不懈努力、精心施工、科學(xué)管理，相信一定能夠克服工作中遇到的困難，把高速公路質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)提高到一個(gè)新的水平上。

[1] 劉玉卓.公路工程軟基處理[M].北京:人民交通出版社，2002.

[2] 馮麗君.橋頭跳車(chē)的設(shè)計(jì)措施在工程上的應(yīng)用[J].山西建筑，2009，35(8):293-294.