淺析高速公路橋頭跳車的原因及防治

魏敏

一、前言

隨著我國經(jīng)濟建設(shè)的不斷發(fā)展，公路建設(shè)進一步引起了社會更多的關(guān)注，大量的高等級公路逐步投入營運使用。但從實際使用情況來看，普遍存在橋頭回填沉降導(dǎo)致跳車這個問題，有的橋涵剛投入使用就出現(xiàn)嚴重的橋頭跳車現(xiàn)象，同時橋頭接縫及橋頭搭板遭到破壞，尤其在一些軟土地基地方更為嚴重，給行車和公路養(yǎng)護帶來了很大困難，直接影響行車的舒適感及道路的使用壽命。

二、橋頭跳車的質(zhì)量通病及其危害

橋頭跳車是指由于橋梁或通道等構(gòu)造物兩側(cè)與路基填土銜接處產(chǎn)生較大差異沉降和差異剛度，使得路面出現(xiàn)顯著地縱坡變化和剛度變化，從而導(dǎo)致高速行駛的車輛在該處產(chǎn)生跳躍的現(xiàn)象。橋頭跳車是目前公路建設(shè)中的質(zhì)量通病之一。

三、橋頭跳車的成因分析

跳車的直接原因是剛性結(jié)構(gòu)物橋臺與路堤連接處在行車荷載的反復(fù)作用下產(chǎn)生較大的沉降變形差異。因為橋臺結(jié)構(gòu)物剛度大，基礎(chǔ)一般都經(jīng)過處理，可以認為無沉降發(fā)生。而臺背路堤是一種剛度很小的非線形材料，在行車荷載的作用下產(chǎn)生較大的塑性變形，而且視不同的土質(zhì)需要不同的時間才能趨于穩(wěn)定。

（一）從技術(shù)理論方面分析

剛性橋涵臺在行車荷載作用下，其自身可認為無變形產(chǎn)生，只有一部分因地基固結(jié)和壓縮變形引起的整體沉降，而柔性路堤（相對于橋涵臺而言）填土除了地基原因外還存在自身在雨水、溫度變化、荷載等作用下的彈塑性變形，導(dǎo)致了橋頭部位產(chǎn)生的相對沉降值超過了允許的極限，局部沉降差異大，產(chǎn)生跳車現(xiàn)象。

（二）從設(shè)計方面分析

1.橋涵設(shè)計著重在結(jié)構(gòu)、地基承載力和穩(wěn)定性方面的計算，對總體沉降只作規(guī)定，跨徑小于100m時不進行驗算；而路面設(shè)計則是以整體彎沉或彎拉應(yīng)力作為控制指標；路基設(shè)計又是以壓實度和高度來控制豎向變形。從抗變形能力即彈性模量來看，不論是輕型橋臺還是重型橋臺，其彈性模量均是臺后填土彈性模量的千倍左右，因此兩者在沉降方面產(chǎn)生了明顯的差異。所以，在路橋連接處是間斷不連續(xù)的，這種先天不足必然要引起受荷后的不一致變形跳車。

2.從產(chǎn)生橋頭跳車的原因來看，主要是構(gòu)造物兩側(cè)的差異沉降引起，如何縮小構(gòu)造物與臺背回填土的差異沉降是解決橋頭跳車的關(guān)鍵，而臺背回填土壓實度只是縮小差異沉降的一個方面。不同的材料在達到同一壓實度的條件下，在同一荷載作用下的塑性變形和次固結(jié)沉降不相同，強度低、剛度大、壓縮性大的材料其塑性變形和次固結(jié)沉降大。

3.現(xiàn)行規(guī)范規(guī)定用透水性好的材料作為臺背回填材料，雖然其剛度和壓縮性比粘性土要好，但由于其透水性，致使天然地基和相鄰路基土會受周圍滲透水、毛細水、路面滲水、橋臺沉降縫滲水等的浸濕而軟化，久而久之，造成臺背回填處土基和臨近路基強度低，變形加大，使其不能處于較干燥的狀態(tài)下工作。

4.結(jié)構(gòu)突變。橋臺與臺背路面在結(jié)構(gòu)上存在著差異。從路面和橋面系結(jié)合處可以看出，橋頭左右兩側(cè)是兩個不同性質(zhì)的路面體系，左側(cè)為柔性面層與剛性橋臺組成雙層路面體系，右側(cè)為柔性或半剛性多層路面體系。在車輛荷載作用下，墊層、基層密實度迅速增加，結(jié)構(gòu)層壓縮，而橋臺由于基礎(chǔ)處理較好，一般認為沉降已經(jīng)完成，相對于路基而言，沉降可視為零，而鋪裝層壓縮也不大。這樣，橋頭兩側(cè)抗變形能力不同，相對沉降現(xiàn)象就不可避免。

（三）從施工方面分析

1.回填處地基清理不徹底，有雜物、浮土等，沒有將基坑內(nèi)水抽干、曬干，就開始回填。

2.天然地基承載力低，沒有清除壓實不夠的路堤填筑土。

3.沒有根據(jù)臺背回填的施工特點明確具體的施工工藝要求，施工處于無序狀態(tài)或不科學、不規(guī)范的施工。

4.施工管理難度大。由于臺背回填往往滯后于構(gòu)造物和路堤填筑施工，且點多、工程量小、比較分散、要求高、填筑層次多，加之工程后期搶進度，客觀上給施工管理帶來一定的難度。

三、臺背回填施工控制要點

（一）臺背回填區(qū)天然地基處理

1.徹底清淤，將橋頭所有含量超標準的土壤完全清除，直到符合強度要求為止，消滅填料不合格帶來的隱患。當原地表為含水量較大的淤泥質(zhì)土層或用鉆孔樁施工時，泥漿排放不合理，淤泥在錐坡及臺后路基位置處沉積，要對其進行徹底清理。如果在這部分土層上填筑土方，隨著淤泥中薄膜水的蒸發(fā)或自由水的轉(zhuǎn)移，液相減少，體積收縮，上層土體必然會沿著軟泥層產(chǎn)生滑移出現(xiàn)沉降，引起橋頭錯臺。因此，清淤這一程序不容忽視，必須完全徹底清淤。

2.在軟弱地基上，橋涵多采用深基礎(chǔ)或地基加固處理，其沉降量相對較小，而橋頭路基往往達不到與橋涵相同的標準，因而沉降相對大一些，因此兩者工后沉降量要求也不相同，為減少工后沉降，消除跳車隱患，必須事先對軟基進行處理。高等級公路的軟基處理，通常采用砂袋砂井法、塑料排水板堆載預(yù)壓法、換土法、深層攪拌法、高壓噴射注漿法、振動碎石樁法、強夯法等等。

五、監(jiān)理措施

針對規(guī)范的具體要求，監(jiān)理工程師在施工監(jiān)理的過程中必須要采取特殊措施。

（一）要求承包人對本合同段的橋涵構(gòu)造物的施工和臺背回填制定詳細的、可操作的施工組織計劃方案，并審查其方案的可行性。審查內(nèi)容包括：承包人所派的質(zhì)量自檢負責人的業(yè)務(wù)能力，其他質(zhì)量自檢人員的素質(zhì)及配置數(shù)量；根據(jù)臺背回填施工的特殊性，配備機械和人工夯實機具，并處理好結(jié)構(gòu)物、路基填土、臺背回填三部分施工之間的協(xié)調(diào)關(guān)系。

（二）在正式開工之前，必須做好試驗工作。試驗的內(nèi)容包括選用的材料最大干密度、粒徑、含水率等；選用的碾壓機類型、噸位、碾壓遍數(shù)，合適的松鋪厚度。尤其對“死角”確定選用何種人工夯實機具以及它與壓路機的配合使用，每層碾壓密實后，均應(yīng)檢測，并填寫檢驗報告；在試驗路段檢查合格后由承包人寫出試驗報告，經(jīng)監(jiān)理工程師審核簽字后實施。

（三）施工階段的質(zhì)量控制是防止和減小路基沉降的關(guān)鍵，也是監(jiān)理工作的重點。其施工工藝由若干道工序組成，監(jiān)理工程師應(yīng)把監(jiān)理工作的重點放在影響施工質(zhì)量的幾道關(guān)鍵工序上，進行“重點監(jiān)理，現(xiàn)場抽檢，嚴格把關(guān)”。必須嚴格執(zhí)行關(guān)鍵工序未經(jīng)監(jiān)理工程師抽檢與簽認，不得進行下一工序施工的規(guī)定，從而保證臺背回填的質(zhì)量。具體操作方法是將回填按層厚分為若干回填層，層層檢測。

六、結(jié)束語

綜上所述，治理橋頭跳車首先要研究其產(chǎn)生的原因，提出適宜的處治原理。施工階段的臺背回填質(zhì)量是影響橋頭跳車的主要因素。加強臺背回填的施工質(zhì)量控制，這個觀點與方法已被工程實踐證明是可行且有效的，但在實際應(yīng)用過程中，由于各方面的原因，造成臺背沉陷，對橋涵結(jié)構(gòu)物的工作狀態(tài)和路面使用品質(zhì)產(chǎn)生不利的影響，導(dǎo)致公路和橋涵養(yǎng)護費用增加，且增加了行車的風險，降低了通行能力，甚至造成交通事故。因此，除完善設(shè)計、嚴格監(jiān)理等措施外；最主要的是施工單位應(yīng)加強臺背回填的過程質(zhì)量控制，嚴格按規(guī)范要求施工。力爭將臺背沉陷控制在允許范圍內(nèi)，避免橋頭跳車現(xiàn)象的出現(xiàn)。

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