大興安嶺林區(qū)公路橋頭跳車成因分析及防治技術(shù)

喬保平

摘 要：根據(jù)近年來對大興安嶺林區(qū)公路橋頭跳車現(xiàn)象調(diào)查分析，查明了造成跳車的主要原因，經(jīng)過改進(jìn)設(shè)計方案，解決林區(qū)公路使用中的跳車現(xiàn)象，排除因跳車造成的人身、機(jī)械事故，為加快林區(qū)旅游和經(jīng)濟(jì)建設(shè)提供公路保障。

關(guān)鍵詞：錯臺；橋頭跳車；防治技術(shù)

一、造成錯臺的成因分析

據(jù)大興安嶺地區(qū)現(xiàn)有公路橋梁與涵洞不完全統(tǒng)計，幾乎每條公路上凡是有橋梁、涵洞之處，在橋涵與公路連接處，因路基的不均勻沉降產(chǎn)生的路面不同程度低于橋涵面現(xiàn)象--錯臺，造成車輛在橋涵處跳車現(xiàn)象。根據(jù)對大興安嶺地區(qū)現(xiàn)有公路橋涵過渡段的調(diào)查，對不同不均勻沉降表現(xiàn)形式進(jìn)行了歸類。在此基礎(chǔ)上，對不均勻沉降成因進(jìn)行簡要分析。

1、多年凍土融沉造成的錯臺

大興安嶺地區(qū)公路建設(shè)多經(jīng)過島狀或大片連續(xù)多年凍土帶，地層多屬于多冰、富冰及冰夾層凍土，具有融沉性、強(qiáng)融沉性及融陷性。橋涵等構(gòu)造物出于安全和正常營運(yùn)考慮，在設(shè)計和施工中對于其下地基的沉降和穩(wěn)定性控制很嚴(yán)格，基礎(chǔ)一般埋置在比較穩(wěn)定的基巖層或弱融沉、不融沉的地基上，凍融后變形及沉降量都很小；與橋涵兩端銜接的公路，多直接建設(shè)在未經(jīng)處理的多年凍土上，路基分層夯實，但是由于路基的厚度不夠，使多年凍土逐漸融化，造成橋涵構(gòu)筑物兩端的路基土發(fā)生不均勻下沉，而橋涵面不下沉，形成50～100mm不等高度的錯臺。

2、路基填土自身沉降造成的錯臺

按施工程序，臺背回填一般都是在橋涵構(gòu)造物完成后進(jìn)行的，這樣就在橋頭形成一個填土較高、施工面狹窄、工期緊迫的作業(yè)段。這樣的作業(yè)段給土方壓實工作帶來很大的困難，致使臺背回填部位局部密實程度很難達(dá)到質(zhì)量要求。從而在一定期限內(nèi)產(chǎn)生路堤填土的沉降，產(chǎn)生錯臺。

3、 排水不暢及填土的流失造成的錯臺

在橋涵與路堤的連接部位，由于存在縫隙，雨水會沿縫隙滲入，對路面結(jié)構(gòu)層和路堤產(chǎn)生沖刷和侵蝕，增加路面各結(jié)構(gòu)層和路堤的含水量，甚至造成各種細(xì)粒土的流失，隨著路堤和各結(jié)構(gòu)層的破壞，在外部車輛荷載沖擊作用下，必然造成橋頭路堤沉陷，產(chǎn)生跳車現(xiàn)象。

二、橋頭跳車綜合防治技術(shù)研究

根據(jù)造成橋頭跳車的原因，結(jié)合現(xiàn)有防治技術(shù)，從凍土地基處治技術(shù)、臺背路堤處治技術(shù)以及過渡段路面處治技術(shù)等提出綜合防治技術(shù)，以期較好解決橋頭跳車這一課題。

（一）地基處治技術(shù)研究

為減少或消除路橋過渡段的不均勻沉降、有效控制橋頭跳車，對臺背地基進(jìn)行加固處理是非常有必要的，尤其是特殊地基如多年凍土地基、軟土地基、等更需要進(jìn)行特殊處理。

（1）縱向上保證橋臺沉降與路堤地基沉降的平衡過渡；

（2）橫向上維持路堤中央變形和坡腳路肩處變形的協(xié)調(diào)穩(wěn)定。

1、對多冰、富冰多年凍土路基的處理：根據(jù)大興安嶺地區(qū)多年設(shè)計施工經(jīng)驗，在融沉、強(qiáng)融沉地基區(qū)，采取方法一是保持原有自然地面植被；二是路基設(shè)計高度≥4米，三是路基底層平鋪一層塊石，大小在20～30cm，厚度50cm左右，如果石塊直徑大于50cm ，采用人工平鋪法，然后回填一層10～15cm厚的中粒砂；四是在鋪有中粒砂的結(jié)構(gòu)層上鋪一層防滲土工布，然后按設(shè)計填筑路基土。

2、對臺背其它軟弱地基處理：目前國內(nèi)已有換土法、強(qiáng)夯法、堆（超）載預(yù)壓法、減少附加應(yīng)力法、豎向排水體預(yù)壓法、深層攪拌法和高壓噴射漿法、振動碎石樁法和淺層處治法等措施，這些都是行之有效的常用方法。具體工程應(yīng)用中，應(yīng)綜合考慮土質(zhì)、經(jīng)濟(jì)、安全等實際情況，選擇合適的處理方法，以有效地減少地基的沉降。

3、當(dāng)臺背地基經(jīng)充分碾壓后承載力仍無法滿足要求，但臺背填土高度又不大時，臺背基底可做淺層換填處理：可采用石灰或水泥做淺層加固處理。換填材料要高出地表一定高度以對地基進(jìn)行超壓。采用換填法時要求填料符合工程要求，要切實保證換填土性質(zhì)的均勻性（特別在橋基礎(chǔ)處），嚴(yán)格按照規(guī)范有關(guān)要求碾壓夯實。

（二）路堤處治技術(shù)研究

臺背路堤的沉降是引起橋頭跳車的原因之一，為了減少臺背路堤的沉降，可從以下幾方面入手：

1、施工工序的合理安排

為使臺背填土可以盡早開始，在立柱？樁基礎(chǔ)施工中應(yīng)先安排橋臺，再做其他橋墩。為保證橋臺蓋梁下填土的壓實質(zhì)量，要求必須先將臺背填土至蓋梁地面標(biāo)高，再澆注橋臺蓋梁。為避免橋梁、伸縮縫、路堤三者標(biāo)高不一致形成錯臺，要求鋪筑路面時，先將伸縮縫預(yù)留槽臨時用瀝青填筑，待路面鋪筑完畢，再對預(yù)留槽進(jìn)行切縫安裝伸縮縫。

2、強(qiáng)夯法處理臺背路堤

強(qiáng)夯法在國內(nèi)外被廣泛用于地基加固處理工程之中，對于路堤采用強(qiáng)夯處理，道路工程界尚在探索中。強(qiáng)夯法補(bǔ)強(qiáng)臺背路堤，是一種在路基填筑完成后，路面鋪筑之前發(fā)現(xiàn)路基存在壓實質(zhì)量問題時采用的預(yù)防性補(bǔ)救措施。通過強(qiáng)夯法處理可以成倍地提高路基承載能力，大大改善路基的均勻性，從而減少臺背路堤的沉降。

3、回填材料合理選用

粉煤灰顆粒相對比較均勻單一，均勻的顆粒級配決定其孔隙率較大、結(jié)構(gòu)組織疏松，加之粉煤灰顆粒本身是一些空心的微粒組成的混合體，因此，粉煤灰的干密度較小。用粉煤灰回填臺背可大大降低路堤下地基的附加荷載，有利于減少地基沉降及路堤對橋臺的側(cè)壓力。但是，由于透水性大、穩(wěn)定性差以及無粘結(jié)性等特點(diǎn)，粉煤灰不宜直接用于臺背回填，故提出采用石灰粉煤灰為臺背路堤填料，經(jīng)壓實后形成輕質(zhì)整體性路堤。

（三） 路面處治技術(shù)研究

1、設(shè)置橋頭搭板

橋頭搭板是目前我國高等級公路建設(shè)中常用的方法，通過搭板把集中的不均勻沉降量分散在搭板長度范圍內(nèi)，使在柔性路堤產(chǎn)生的較大沉降逐漸過渡至剛性橋臺上，起勻順縱坡的目的，使車輛通過時跳躍現(xiàn)象大為減少。合理設(shè)置橋頭搭板可有效解決局部沉陷和錯臺或橫坡變化的狀況。

為了改善搭板末端的受力狀態(tài)，在搭板末端宜設(shè)置枕梁，為防止搭板斷裂減少板底部彎拉應(yīng)力，可采取在板底設(shè)置1層或2層水泥穩(wěn)定碎石層作為搭板的基礎(chǔ)，以改善板底的局部沉降，使搭板的受力更加均勻一致；同時，水泥穩(wěn)定碎石層也改善了枕梁處應(yīng)力集中的現(xiàn)象，進(jìn)一步避免搭板和路堤銜接處出現(xiàn)局部沉陷，從而消除設(shè)置搭板而引起的二次跳車。

2、采用過渡性路面

根據(jù)橋涵的長度和路基的容許工后沉降值等，在橋頭一定長度范圍內(nèi)鋪設(shè)過渡性路面，待路堤沉降基本完成（一般為3～5年）后，再改鋪原設(shè)計永久性路面。過渡性路面可采用預(yù)制水泥混凝土六棱塊、條石鋪砌、半剛性過渡層或瀝青表處過渡層等類型。值得推廣的簡便有效方法是瀝青表處過渡層類型，其優(yōu)點(diǎn)是當(dāng)出現(xiàn)較大沉降時，及時補(bǔ)充鋪設(shè)一層瀝青混凝土或瀝青砂，便能確保行車暢順，有效避免跳車現(xiàn)象。

3、排水措施的改進(jìn)技術(shù)研究

在橋涵與路堤的連接部位，由于存在縫隙，雨水會沿縫隙滲入，從而對路面結(jié)構(gòu)層和土基產(chǎn)生沖刷和侵蝕，增加路面各結(jié)構(gòu)層和路基土的含水量，降低路面強(qiáng)度和路基整體穩(wěn)定性。隨著路基和各結(jié)構(gòu)層的破壞，在外部車輛荷載沖擊作用下，必然造成橋頭路堤沉陷，產(chǎn)生跳車現(xiàn)象。因此，路橋過渡段應(yīng)該設(shè)置完善的排水系統(tǒng)，盡可能減少不均勻沉降。

三、 結(jié)論

橋頭跳車嚴(yán)重影響了公路高速、安全、舒適和經(jīng)濟(jì)的運(yùn)營，造成了巨大經(jīng)濟(jì)損失和不良的社會影響。所以施工前要進(jìn)行實地調(diào)查，對周邊的環(huán)境和土層做好充分的研究。并作出合理的設(shè)計與施工，盡量降低由錯臺造成的跳車現(xiàn)象。