高速公路橋頭跳車病害的分析與治理方法探討

楊偉華

（隴南通途公路養(yǎng)護(hù)工程有限公司，甘肅 隴南746000）

1 引言

我國(guó)高速公路通車?yán)锍坛掷m(xù)增長(zhǎng)，建設(shè)質(zhì)量也在不斷提升。但高速公路橋梁結(jié)構(gòu)物兩側(cè)普遍存在橋頭跳車問(wèn)題，不僅降低車輛行駛速度，影響行車舒適度、安全性，還給道路、橋梁造成較為嚴(yán)重的損害，甚至造成安全事故。因此，必須充分掌握高速公路橋頭跳車病害成因，采取有效的治理措施，降低交通運(yùn)輸成本，改善道路行駛環(huán)境。

2 高速公路橋頭跳車病害成因分析

高速公路橋頭跳車主要是因?yàn)闃蚺_(tái)建設(shè)在軟土地基上，沉降量小，但高填方路堤沉降量大，經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)的固結(jié)時(shí)間后，橋臺(tái)與填土路堤之間出現(xiàn)差異性沉降，路面形成臺(tái)階式縱坡變化，導(dǎo)致車輛行駛在這一區(qū)域產(chǎn)生顛簸跳躍現(xiàn)象。橋頭跳車成因復(fù)雜、影響因素多、危害影響大，較為常見(jiàn)的幾種橋頭跳車病害有以下幾種。

2.1 地基沉降

地基土質(zhì)存在問(wèn)題，路堤自身塑性變化，造成地基沉降導(dǎo)致橋頭跳車。當(dāng)?shù)鼗脸休d力較低的時(shí)候，沉降量會(huì)逐漸增加，地基土層的壓縮情況顯著，整體固結(jié)周期變長(zhǎng)，而且由于受到上層路基填土壓力的影響，相應(yīng)的應(yīng)力擴(kuò)散速度較慢，孔隙水壓消散慢，高速公路建設(shè)完成后，臺(tái)后地基會(huì)持續(xù)沉降，隨著工期不斷推進(jìn)，路基對(duì)地基的壓實(shí)時(shí)間縮短，地基穩(wěn)定周期不變，造成臺(tái)后地基的沉降量增加，路堤投入使用后沉降差異需要經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)時(shí)間才能完成沉降【1】。

2.2 沉降差異

橋頭沉降差異一般出現(xiàn)在橋涵結(jié)構(gòu)物和路堤銜接處，橋臺(tái)與臺(tái)后填土材料存在差異，其塑性變形、豎向位移受外部環(huán)境影響都不同。一般情況下會(huì)使用混凝土、堅(jiān)石等進(jìn)行橋臺(tái)砌筑，橋臺(tái)整體剛性較高，而橋臺(tái)后部的路基、路面則屬于半剛性或柔性結(jié)構(gòu)類型，因此，橋臺(tái)前后連接處的剛度差異較大。高速公路建設(shè)完成后，隨使用時(shí)間的不斷增加，臺(tái)后填土?xí)霈F(xiàn)壓縮變形，而橋臺(tái)基礎(chǔ)沉降形變較小，橋臺(tái)前后能夠抵抗形變的能力不同，2 部分會(huì)出現(xiàn)相對(duì)沉降差，若差值達(dá)到一定范圍，橋臺(tái)搭板就會(huì)同步出現(xiàn)斷裂等問(wèn)題，最終引發(fā)橋頭跳車問(wèn)題。

2.3 材料變形

高速公路橋頭后部的填土高度較大，填料之間的空隙率也很大，而且所使用的材料含有一定的水分，在外部載荷及自身重量的共同作用下，填料會(huì)出現(xiàn)相應(yīng)的壓縮，空隙率不斷降低，填料的密度不斷增加，隨時(shí)間推移，橋臺(tái)后部會(huì)逐漸出現(xiàn)沉降現(xiàn)象。

在公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)中要求公路路堤與橋臺(tái)連接處壓實(shí)度不得低于96%，在施工中要做好填料強(qiáng)度控制以及地基處理等多方面的工作。公路施工結(jié)束后路基不可能完全壓實(shí)，在投入使用之后受行車荷載和填料自重作用產(chǎn)生一定程度的壓縮變形，變形積累到一定程度就會(huì)導(dǎo)致次固結(jié)沉降可能達(dá)到總沉降的10%左右，因而造成公路橋頭沉降。

2.4 伸縮縫破損

橋臺(tái)伸縮縫主要是為了調(diào)節(jié)車輛載荷、材料物理性能的。在高速公路建設(shè)過(guò)程中所使用的各類材料會(huì)與上部結(jié)構(gòu)之間存在連接及相對(duì)位移，若不能控制伸縮縫質(zhì)量，則會(huì)出現(xiàn)破損問(wèn)題，若后續(xù)道路養(yǎng)護(hù)管理工作不到位或存在缺陷，都很容易在橋臺(tái)伸縮縫處形成臺(tái)階，造成橋頭跳車問(wèn)題【2】。

2.5 排水不暢

橋涵與路堤連接的區(qū)域存在一定縫隙，在路面出現(xiàn)排水問(wèn)題時(shí)，水會(huì)沿裂縫、臺(tái)背連接接縫等位置不斷滲入道路路基，造成路基軟化，若路基基礎(chǔ)含水率持續(xù)增長(zhǎng)，路面各結(jié)構(gòu)層與路基土含水量會(huì)不斷增加，路基路面的強(qiáng)度、穩(wěn)定性都可能降低，受外部載荷影響，路基會(huì)逐步沉降，進(jìn)而造成路面出現(xiàn)沉降問(wèn)題。

3 高速公路橋頭跳車病害治理措施

3.1 減少路基壓縮變形

對(duì)臺(tái)背地基進(jìn)行加固處理，能夠有效減少高速公路路橋過(guò)渡段存在的不均勻沉降現(xiàn)象，避免橋頭跳車問(wèn)題的出現(xiàn)?？梢圆捎脧?qiáng)夯法處理橋頭導(dǎo)引路堤地基，增加地基土的壓實(shí)度，減弱道路路堤沉降總量。通過(guò)重型夯錘沖擊地基，將土層壓密、振實(shí)，降低土層壓縮性，提高土層強(qiáng)度?；蛱崆霸谝呀?jīng)填筑完成的路堤上成孔，然后使用特定材料填入、振動(dòng)、壓實(shí)，最終形成樁體，通過(guò)樁基的置換，經(jīng)擠密作用處理后路堤填土的密實(shí)度會(huì)逐步提高，路堤整體剛度增加、壓縮形變量減小。

利用土工格柵加筋處理臺(tái)背路堤，能夠有效提升路堤承載能力。土工格柵加筋在土體中埋置高強(qiáng)度、大模量的土工合成材料，形成加筋土墊層，提高壓力擴(kuò)散角，通過(guò)限制路堤填料側(cè)向位移，分散路基應(yīng)力，減少路基壓縮形變量，能夠減少不均勻沉降，均勻擴(kuò)散路基基底應(yīng)力，減小不均勻沉降，消除橋頭跳車現(xiàn)象。

使用小形變、高強(qiáng)度的材料填筑過(guò)渡段，如碎石填料?，F(xiàn)場(chǎng)施工過(guò)程中首先挖出地基表面高壓縮性土，使用顆粒較粗、壓縮性較好的材料進(jìn)行換填，如輕型填筑材料、天然砂礫、人工氣泡混合土、火山灰、粉煤灰等多種類型的材料。采用換填法能夠有效解決不良地質(zhì)導(dǎo)致的問(wèn)題，對(duì)于軟弱地基部分的處理不適宜這種方式，因?yàn)槠浣?jīng)濟(jì)性較差、施工難度較大。

3.2 沉降過(guò)渡控制

根據(jù)破壞機(jī)理采用合理的沉降過(guò)渡方法，如橋頭搭板、柔性橋臺(tái)等方式進(jìn)行處理。橋頭搭板一端支撐橋臺(tái)，另一端使用枕梁或直接與路基進(jìn)行連接，將不均勻沉降區(qū)域都涵蓋在搭板長(zhǎng)度范圍內(nèi)，沉降逐漸過(guò)渡至剛性橋臺(tái)，施工工藝簡(jiǎn)單、便利。搭板長(zhǎng)度根據(jù)公路等級(jí)、過(guò)渡段地基土質(zhì)、臺(tái)背路堤高度等要素進(jìn)行綜合分析、確定【3】。

3.3 減弱地基沉降

采用復(fù)合地基、粉噴樁、鋼渣樁、超載預(yù)壓等技術(shù)對(duì)高速公路路基進(jìn)行地基處理，使沉降變形達(dá)到遞減變化。通過(guò)調(diào)節(jié)樁進(jìn)入地下來(lái)控制地基沉降量，控制橋臺(tái)與路堤之間的剛?cè)嵝阅苓^(guò)渡。路堤與路基之間使用剛度滿足標(biāo)準(zhǔn)要求的墊層進(jìn)行處理，改善復(fù)合地基性狀。在考慮經(jīng)濟(jì)性的基礎(chǔ)上，使用輕質(zhì)材料填筑路基，減輕路堤自重，降低路堤基底應(yīng)力、地基土附加應(yīng)力，減少地基沉降及處理費(fèi)用，提高穩(wěn)定安全系數(shù)。

3.4 路面處理措施

根據(jù)高速公路道路建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)以及現(xiàn)場(chǎng)橋涵長(zhǎng)度、路基沉降允許量等參數(shù)內(nèi)容，確定橋頭范圍內(nèi)過(guò)渡性路面的長(zhǎng)度，在路堤沉降完成后改鋪原設(shè)計(jì)永久性路面。或根據(jù)臺(tái)堤間沉降差確定臺(tái)堤結(jié)合段預(yù)留的反向坡度大小，達(dá)到消除橋頭跳車病害的目標(biāo)。

3.5 改善排水系統(tǒng)

在臺(tái)后填筑之前完成地基處理，上部設(shè)置泄水管、盲溝。在臺(tái)背后范圍內(nèi)鋪油氈、尼龍薄膜等隔水材料，地溝內(nèi)設(shè)滿足要求的硬塑料泄水管，管壁上開(kāi)小孔并布置成梅花型，泄水管口應(yīng)伸出路基、橋頭錐坡之外【4】，在路橋過(guò)渡段設(shè)置排水系統(tǒng)，能夠有效減少不均勻沉降。

4 結(jié)語(yǔ)

高速公路橋頭跳車病害嚴(yán)重影響道路安全性、舒適性、經(jīng)濟(jì)性等方面的性能，若因橋頭跳車引發(fā)較為嚴(yán)重的安全事故，會(huì)造成經(jīng)濟(jì)損失和社會(huì)影響。采取有效措施預(yù)防、控制高速公路橋頭跳車病害，嚴(yán)格控制施工質(zhì)量，結(jié)合工程現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，加強(qiáng)結(jié)構(gòu)性設(shè)計(jì)，控制施工工序和環(huán)節(jié)質(zhì)量，有效降低橋頭跳車病害問(wèn)題的影響，達(dá)到改善道路行駛環(huán)境，提升道路通行效率的目標(biāo)。