橋頭跳車病害分析與防治措施

近年來(lái)，隨著我國(guó)交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的迅猛發(fā)展，大量高等級(jí)公路陸續(xù)投入運(yùn)營(yíng)，但其使用過(guò)程中一些病害（如高溫車轍、低溫開(kāi)裂、早期破壞、橋頭跳車等）時(shí)有發(fā)生，特別是橋臺(tái)背路基沉陷問(wèn)題（俗稱“橋頭跳車”）尤為頻發(fā)，不僅大幅度增加了后期維護(hù)成本，導(dǎo)致道路通行能力下降，甚至引發(fā)了嚴(yán)重的交通安全事故。為此，在工程建設(shè)期間，結(jié)合各工程的實(shí)際情況，采取適當(dāng)?shù)姆乐未胧?，從而避免橋頭跳車病害的發(fā)生成了工程技術(shù)人員尤為關(guān)心的問(wèn)題。

1、橋頭跳車的主要危害

主要危害體現(xiàn)為以下兩個(gè)方面，一是降低行車速度，影響路面通行能力；由于車輛通過(guò)時(shí)產(chǎn)生的沖擊荷載，不僅對(duì)橋梁和路面等結(jié)構(gòu)物造成破壞，同時(shí)使乘車人員感到顛簸不適，影響道路通行功能，嚴(yán)重時(shí)甚至造成行車事故，影響了公路的正常運(yùn)營(yíng)。二是使橋梁伸縮縫壽命降低，大大提高了養(yǎng)護(hù)費(fèi)用，同時(shí)也對(duì)車輛機(jī)件、輪胎等大量磨損，降低了車輛的使用壽命。

2、橋頭跳車的主要原因

經(jīng)研究，常見(jiàn)的引發(fā)橋頭跳車病害的主要有以下原因：1、路橋過(guò)渡段路堤地基為軟弱土層，且未經(jīng)處理或處理不到位，導(dǎo)致地基承載力不足，而引起沉降；2、基底以上臺(tái)背回填區(qū)域填料選擇不當(dāng)，未碾壓到位，導(dǎo)致壓實(shí)度不足，而引起沉降；3、過(guò)渡段內(nèi)排水設(shè)施不完善，導(dǎo)致雨水侵蝕造成路堤填土流失和路基長(zhǎng)期浸泡導(dǎo)致強(qiáng)度降低。

3、橋頭跳車防治措施

通過(guò)對(duì)橋頭跳車各主要原因的分析，綜合考慮不良地質(zhì)因素，主要從三方面采取措施。1、地基處理：對(duì)于不良地質(zhì)段，過(guò)渡段路基工后沉降主要因地基承載力不足引起，因此地基處理為工程防治措施的最為常見(jiàn)。2、臺(tái)背回填：對(duì)于良好地質(zhì)段（或承載力已加強(qiáng)處理段），在嚴(yán)格控制路橋過(guò)渡段路基施工質(zhì)量的同時(shí)，因?qū)ε_(tái)背回填進(jìn)行重點(diǎn)控制，措施主要以控制填料、壓實(shí)度、沉降觀測(cè)為主。3、錐坡及臺(tái)后排水：嚴(yán)格控制橋臺(tái)錐坡施工質(zhì)量和確保臺(tái)后防排水設(shè)施完善，以防止雨水滲入對(duì)橋頭填土路基的沖蝕而出現(xiàn)跳車現(xiàn)象。

3.1地基處理方面

（1）地基處理的目的：利用膠結(jié)、置換、擠密等工藝對(duì)軟弱地基土進(jìn)行加固處理，通過(guò)改善原狀軟弱土層的強(qiáng)度、壓縮性、滲透性等指標(biāo)，加強(qiáng)地基承載力。

（2）地基處理方法的選用：目前對(duì)路橋過(guò)渡段的工程防治措施主要有如下幾類：超載預(yù)壓、土工合成材料加筋、強(qiáng)夯法、水泥攪拌樁加固地基法等。其中：

超載預(yù)壓法是采用堆載預(yù)壓或利用施工期間車輛荷載作為預(yù)壓荷載，方便施工，但對(duì)于軟弱土層較厚的軟基路段效果不大，剩余沉降量大，且該施工方法工期長(zhǎng)。

土工格柵加筋法通常采用碎石、礫石等透水材料作為填料，雖可減輕水害，但因填料自重較大，對(duì)地基的附加應(yīng)力減少作用不大，因此通常作為輔助措施。

強(qiáng)夯法雖在加強(qiáng)路基壓實(shí)度方面效果直觀、顯著，但由于實(shí)際施工中伴有巨大振動(dòng)波不可避免對(duì)橋梁以及鄰近構(gòu)造物產(chǎn)生破壞，這使它的應(yīng)用范圍受到了一定限制，故強(qiáng)夯法主要用于大面積的造地或路基施工，如在橋頭過(guò)渡段內(nèi)使用需先行施工，避免對(duì)結(jié)構(gòu)物產(chǎn)生不良影響。

水泥攪拌樁法是采用水泥作為固化劑，利用攪拌樁機(jī)將水泥漿或水泥灰噴入土體并充分?jǐn)嚢瑁顾嗯c土發(fā)生物理化學(xué)反應(yīng)，從而達(dá)到軟土固結(jié)，提高地基強(qiáng)度，是軟基處理的一種有效形式，適用于處理淤泥、淤泥質(zhì)土和粉性土質(zhì)。根據(jù)噴射狀態(tài)可分為濕法和干法兩種。其中，濕法以水泥漿為主，攪拌均勻，易于復(fù)攪，水泥土硬化時(shí)間較長(zhǎng)；干法以水泥干粉為主，水泥土硬化時(shí)間較短，能提高樁間的強(qiáng)度。但攪拌均勻性欠佳，很難全程復(fù)攪。

由于各種處理軟基的施工方法，均存在一定的局限性，因此在具體工程采用中，應(yīng)根據(jù)各種軟弱地基特性，結(jié)合地基處理方法的加固機(jī)理、適用范圍和加固效果綜合運(yùn)用幾種處理方法，以經(jīng)濟(jì)、安全、確保質(zhì)量為原則。

3.2臺(tái)背回填方面

（1）填料的選擇：臺(tái)背回填區(qū)域在填料的選用上，應(yīng)充分考慮填料的摩擦角、壓實(shí)性、強(qiáng)度、和透水性能等指標(biāo)，砂碎、砂包土、碎石土等填料較為常用；一般要求臺(tái)背填土處于干燥或中濕狀態(tài)，過(guò)濕狀態(tài)必須經(jīng)過(guò)處理。如采用非滲水性土，應(yīng)在土中加入石灰、水泥等穩(wěn)定材料進(jìn)行處理。

（2）壓實(shí)度控制：嚴(yán)格按照要求分層碾壓，臺(tái)背回填壓實(shí)度滿足現(xiàn)行規(guī)范的要求，在實(shí)際施工情況容許下，應(yīng)適當(dāng)增加各填料層壓實(shí)度指標(biāo)1個(gè)百分點(diǎn)，并應(yīng)適當(dāng)加大檢測(cè)的頻率，加強(qiáng)施工質(zhì)量管理。

（3）施工組織：建議先行組織實(shí)施橋頭過(guò)渡段的路堤基底處理和填筑，不僅可利用施工期間車輛荷載作為預(yù)壓荷載，有利消除工后沉降，同時(shí)也為橋梁施工提供便利的工作場(chǎng)地。

（4）嚴(yán)格界定路橋過(guò)渡段路基段落與臺(tái)背回填區(qū)域，施工過(guò)程中應(yīng)先行填筑、碾壓路基段落，使其滿足規(guī)范、設(shè)計(jì)要求，并沿道路方向超填至臺(tái)背回填區(qū)域不少于1米，而后反開(kāi)挖超填部分進(jìn)行臺(tái)背回填，同時(shí)碾壓寬度應(yīng)比設(shè)計(jì)路基寬度超寬50cm，后反刷邊坡，確保填筑整體密實(shí)度性。

3.3錐坡及臺(tái)后排水

實(shí)際工程案例中發(fā)現(xiàn)，即使臺(tái)后地基處理和臺(tái)背回填施工質(zhì)量控制很好的情況下，仍有可能較快出現(xiàn)橋頭跳車病害。經(jīng)調(diào)查表明，該現(xiàn)象通常是由于橋頭過(guò)渡段路堤邊坡防護(hù)措施不恰當(dāng)，臺(tái)后排水設(shè)施不完善，導(dǎo)致雨季臺(tái)背填土流失，路基承載力降低，在長(zhǎng)期車輛荷載作用下，產(chǎn)生不均勻沉降，引發(fā)橋頭跳車。因此，在充分重視橋頭地基處理和臺(tái)背回填的同時(shí)，應(yīng)重視臺(tái)背路基的防排水措施，以防止雨水滲入對(duì)橋頭填土路基的沖蝕而出現(xiàn)跳車現(xiàn)象。一般措施如下：

（1）盡量增強(qiáng)橋面泄水孔排水能力，避免雨季大量的橋面降水排入橋頭范圍，導(dǎo)致橋頭邊坡沖刷及橋頭路基滲水。

（2）橋臺(tái)連接處橋頭過(guò)渡段10—20米范圍內(nèi)邊坡防護(hù)適當(dāng)考慮采取塊石鋪砌，防止邊坡沖刷及邊坡滲水，使路基填土塑性變形，承載力下降。

（3）橋臺(tái)過(guò)渡段常水位以上可設(shè)置橫向盲溝，間距不大于100米，橋臺(tái)錐坡及過(guò)渡段邊坡塊石鋪筑段可梅花狀設(shè)置瀉水孔，間距1.5—2米，且不少于2排，伸出砌體坡面，。

綜上所述，實(shí)際工程運(yùn)用中應(yīng)該根據(jù)道路等級(jí)和工程特點(diǎn)（如：橋臺(tái)類型、路堤填高、地質(zhì)情況、回填料性質(zhì)等）按照經(jīng)濟(jì)、安全、易控等原則選用。通常對(duì)于等級(jí)較高的公路或市政道路，宜采用多種措施進(jìn)行綜合防治措施，一方面通過(guò)地基處理減小地基的沉降變形量，另一方面控制臺(tái)背及過(guò)渡段回填質(zhì)量，使路基填土的沉降變形量得到一定程度的緩解和控制，同時(shí)完善臺(tái)背路基防排水設(shè)施，以使各種防治措施能夠取長(zhǎng)補(bǔ)短，從而減小或消除橋頭跳車病害。

4、工程應(yīng)用實(shí)例

4.1 工程概況及地質(zhì)狀況

平潭綜合實(shí)驗(yàn)區(qū)環(huán)島公路安海澳至壇南灣段，全長(zhǎng)5.22km，采用一級(jí)公路兼城市一級(jí)主干道標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，標(biāo)準(zhǔn)路基寬度66.5m，主線雙向六車道，輔道雙向四車道，設(shè)計(jì)時(shí)速60km/h。全線設(shè)大橋一座，位于海灣灘涂瀉洪水閘下游（里程樁號(hào)K8+214），其中0#橋臺(tái)及過(guò)渡路基段屬海積平原路段，巖土層主要由耕植土、粉質(zhì)粘土、淤泥、中砂組成，其中淤泥厚度4-6米，深度2-4米，屬不良地質(zhì)路段。

4.2 橋頭防跳車措施方案說(shuō)明

根據(jù)該橋臺(tái)背地基軟弱且路堤填方較高等特點(diǎn)，設(shè)計(jì)中充分考慮了橋頭防跳車措施，地基處理方案上采用水泥攪拌樁固化處理、土工合成材料加筋、設(shè)置橋頭搭板和埋板等綜合處理措施；臺(tái)背填料上選用摩擦角大、強(qiáng)度高、透水性良好的砂碎作為回填料；同時(shí)在施工過(guò)程中嚴(yán)格控制錐坡施工質(zhì)量，設(shè)置完善的排水設(shè)施。具體實(shí)施方案如下：

（1）水泥攪拌樁施工：在清除路基表層耕植土后，對(duì)路橋過(guò)渡段50m長(zhǎng)路基范圍全斷面采用水泥攪拌樁濕噴法加固處理，樁直徑為50cm，樁中間距150cm，成梅花型布置，水灰比0.50、水泥摻量15%、每米摻灰量57.8kg、減水劑0.5%。本次施工設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)為8米，并要求穿透軟弱土層，嵌入持力層0.5米以上，施工樁邊界線為路基坡角線外3米。

（2）土工合成材料加筋：在水泥攪拌樁頂鋪筑50cm厚碎石墊層，墊層上下各鋪設(shè)一層雙向土工格柵，土工格柵橫向鋪設(shè)，兩側(cè)折回，錨固長(zhǎng)度2米，要求每延米縱橫向拉伸屈服力不小于50kN/m，極限伸長(zhǎng)率不大于3%，單位質(zhì)量》400g/ m2幅邊搭接時(shí)，搭接寬度大于30cm。

（3）路橋過(guò)渡段路基：填料采用砂包土，分層碾壓填筑，分層厚度不大于30cm，沿道路方向超填伸入臺(tái)背回填區(qū)域1米，而后反開(kāi)挖超填部分進(jìn)行臺(tái)背回填；同時(shí)，碾壓寬度應(yīng)比設(shè)計(jì)路基寬度超寬30cm，后反刷邊坡，確保確保填筑整體密實(shí)度性。

（4）臺(tái)背回填：填料采用3：7砂碎，分層碾壓填筑，由于填筑區(qū)域呈倒梯形，下部寬度較窄，碾壓設(shè)備工作面有限，固填筑進(jìn)度緊跟路基施工進(jìn)度，分次分層碾壓填筑，對(duì)橋臺(tái)周遍大型碾壓設(shè)備無(wú)法碾壓到位區(qū)域采用小型振動(dòng)進(jìn)行補(bǔ)充碾壓。

（5）錐坡及排水：考慮到該橋位于地方排洪渠入?？?，受排洪沖刷和潮汐影響頻繁，該橋路橋過(guò)渡段路堤邊坡采用塊石滿鋪砌筑與橋臺(tái)錐坡連接，并在高潮水位線上1m處設(shè)置塑料排水管伸出砌體坡面。

（6）施工組織：在施工進(jìn)度的安排上，先行施工橋頭路堤，利用施工荷載作為預(yù)壓荷載，增長(zhǎng)預(yù)壓時(shí)間，并布置沉降觀測(cè)點(diǎn)，待工后沉降趨于穩(wěn)定后方進(jìn)行橋頭搭板施工，使工后固結(jié)沉降量盡可能減小。

4.3 防治措施成效：該橋自2013年初施工完成自今，經(jīng)多次測(cè)量觀測(cè)，該橋橋頭未產(chǎn)生明顯沉降，最大沉降量為1.5cm，且已趨于穩(wěn)定，行車舒適性良好。實(shí)踐證明，通過(guò)增強(qiáng)路橋過(guò)渡段地基承載力、保證臺(tái)背壓實(shí)度等防治措施在避免橋頭跳車問(wèn)題上是可行的，并能取得較為顯著的成效。

5、 結(jié)論與感想

路橋過(guò)渡段軟基處理不當(dāng)，臺(tái)背回填質(zhì)量控制不良而產(chǎn)生的路堤整體或不均勻沉降,是直接導(dǎo)致橋頭跳車現(xiàn)象頻發(fā)的主要因素，為此，在工程建設(shè)期間，特別是設(shè)計(jì)、施工階段，應(yīng)充分結(jié)合考慮工程實(shí)際特點(diǎn)和現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)情況，制定相應(yīng)的綜合紡織措施，同時(shí)加強(qiáng)施工階段過(guò)渡段軟基路基各個(gè)施工環(huán)節(jié)的質(zhì)量控制,通過(guò)有效控制地基沉降量、臺(tái)背壓實(shí)度，改善排水條件等方面，減少和避免道路橋梁過(guò)渡段軟基路基路面的不均勻沉降,減輕或避免道路運(yùn)營(yíng)過(guò)程中因橋頭跳車現(xiàn)象,產(chǎn)生的不良社會(huì)影響，為道路的通行安全性與舒適性提供良好保障。