路橋工程橋頭跳車(chē)病害分析及處治措施

摘? 要：隨著公路橋梁建設(shè)里程的不斷增加，橋頭跳車(chē)已成為當(dāng)前路橋工程亟待解決的難題。基于此，本文在全面了解橋頭跳車(chē)病害成因的基礎(chǔ)上，提出了氣泡混合輕質(zhì)土施工方案，結(jié)合具體案例，對(duì)其性能和施工要點(diǎn)進(jìn)行了分析與探討，以期解決路橋工程橋頭跳車(chē)病害難題。

關(guān)鍵詞：路橋工程;橋頭跳車(chē);氣泡混合輕質(zhì)土

中圖分類號(hào)：TD8? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ?文章編號(hào)：2096-6903（2020）10-0000-00

1 橋頭跳車(chē)病害成因

橋梁工程作為道路運(yùn)輸體系的重要組成部分，其橋頭跳車(chē)問(wèn)題影響著行車(chē)的安全性。為了更好地解決橋頭跳車(chē)病害，必須對(duì)其病害成因有所了解。[1]常見(jiàn)成因如下：（1）相比臺(tái)背填方路堤，橋臺(tái)構(gòu)造物本身變形較小，可不作計(jì)算，橋臺(tái)沉降則為其下地基沉降?；诎踩蛩乜紤]，公路橋臺(tái)設(shè)計(jì)及施工中，對(duì)其下地基沉降與穩(wěn)定性要求較高，若設(shè)計(jì)時(shí)考慮橋跨結(jié)構(gòu)的沉降影響情況，則不會(huì)出現(xiàn)較大工后沉降問(wèn)題，隨之就不會(huì)有不均勻沉降出現(xiàn)于橋臺(tái)和臺(tái)背路堤之間。（2）路堤填土沉降。一般來(lái)講，橋臺(tái)背具有較高填土高度，若按正常工序施工即“先橋涵構(gòu)造物，后填筑兩端路堤”，則橋頭會(huì)形成一個(gè)特殊施工段[2-3]。在多種因素作用下，路基填料將不斷被壓縮，孔隙率也將越來(lái)越小，密實(shí)度隨之增大，從而出現(xiàn)沉降現(xiàn)象。（3）排水不暢。一般縫隙會(huì)存于橋涵和路堤連接處，沿縫隙雨水將逐漸下滲，加大路面結(jié)構(gòu)的含水量，沖刷路面結(jié)構(gòu)，最終出現(xiàn)臺(tái)后路堤填土流失問(wèn)題。同時(shí)，在行車(chē)荷載等因素影響下，還會(huì)引發(fā)橋頭路堤沉陷和跳車(chē)現(xiàn)象。

2氣泡混合輕質(zhì)土性能分析

2.1 原材料選擇

為了解決路橋工程橋頭跳車(chē)問(wèn)題，本文提出了氣泡混合輕質(zhì)土施工，本次試驗(yàn)原材料采用了425普通硅酸鹽水泥，原料土為粘性土，穩(wěn)泡劑為FA-1+明膠，拌和用以無(wú)污染、無(wú)雜質(zhì)的自來(lái)水。

2.2 容重性能

（1）為檢測(cè)氣泡混合輕質(zhì)土的容重性能，在70%相同含水量的條件下，通過(guò)不同水泥摻量、不同氣泡含量進(jìn)行對(duì)比分析，從而總結(jié)變化規(guī)律。所得結(jié)果如表1所示。

通過(guò)表1可知，在氣泡混合輕質(zhì)土含水量和水泥用量相同的情況下，隨著氣泡含量的增加，其容重下降，且較為明顯。如10%水泥含量時(shí)，4%氣泡含量的容重為1.037 g/cm3，明顯高于12%氣泡含量容重0.581 g/cm3。但是當(dāng)氣泡混合輕質(zhì)土含水量和氣泡含量相同的情況下，隨著水泥含量的增加，對(duì)其容重的影響很小。如，4%氣泡含量時(shí)，10%水泥含量容重為1.037 g/cm3，15%水泥含量容重為1.085 g/cm3，20%水泥含量容重為1.102 g/cm3，增長(zhǎng)幅度很小。

（2）在相同15%水泥用量的條件下，通過(guò)對(duì)不同用水量、不同氣泡含量進(jìn)行對(duì)比分析，從而總結(jié)變化規(guī)律，所得結(jié)果如表1所示。由此可見(jiàn)，氣泡含量對(duì)氣泡混合輕質(zhì)土容重影響很大，且容重大幅度減小，這有利于降低橋頭路基填土自重，減少路基沉降，從而有效控制橋頭跳車(chē)病害的產(chǎn)生。

2.3 抗壓性能

結(jié)合控制變量法分析用水量、水泥用量及氣泡含量對(duì)抗壓強(qiáng)度的影響。同樣在70%相同用水量條件下，以4%、8%、12%氣泡含量及10%、15%、20%、25%水泥用量制備試驗(yàn)?zāi)Ｐ停ㄟ^(guò)28d養(yǎng)護(hù)后，對(duì)其單軸抗壓強(qiáng)度進(jìn)行測(cè)定，所得結(jié)果如下：

（1）4%氣泡含量條件下，10%水泥含量抗壓強(qiáng)度為0.28MPa，15%水泥含量抗壓強(qiáng)度為0.33 MPa，20%水泥含量抗壓強(qiáng)度為0.48MPa，25%水泥含量抗壓強(qiáng)度為0.77MPa;

（2）8%氣泡含量條件下，10%水泥含量抗壓強(qiáng)度為0.28MPa，15%水泥含量抗壓強(qiáng)度為0.31 MPa，20%水泥含量抗壓強(qiáng)度為0.45MPa，25%水泥含量抗壓強(qiáng)度為0.67 MPa;

（3）12%氣泡含量條件下，10%水泥含量抗壓強(qiáng)度為0.28MPa，15%水泥含量抗壓強(qiáng)度為0.30 MPa，20%水泥含量抗壓強(qiáng)度為0.41MPa，25%水泥含量抗壓強(qiáng)度為0.52 MPa。

由此可見(jiàn)，隨著氣泡含量的增加，氣泡混合輕質(zhì)土的抗壓強(qiáng)度隨之下降，特別是高水泥用量的情況下，降低幅度更為明顯。究其原因在于水泥屬于一種水硬性材料，和水反應(yīng)之后，可形成氫氧化鈣、鈣鋁礬，在水泥顆粒上，鈣鋁礬將會(huì)生成纖維狀硅酸鈣水合物，促使顆粒相互連接，逐步構(gòu)成網(wǎng)狀使水泥漿體凝結(jié)。最終，鈣鋁礬進(jìn)行單硫形水化硫鋁酸鈣轉(zhuǎn)化，形成致密型結(jié)構(gòu)，增加了其硬度。

當(dāng)氣泡含量為8%時(shí)，完成28d養(yǎng)護(hù)后，檢測(cè)用水量對(duì)抗壓強(qiáng)度的影響規(guī)律。在50%用水量時(shí)，抗壓強(qiáng)度為0.65 MPa;60%用水量時(shí)抗壓強(qiáng)度為0.48MPa;70%用水量時(shí)抗壓強(qiáng)度為0.31MPa;80%用水量時(shí)抗壓強(qiáng)度為0.27 MPa。由此可見(jiàn)，在氣泡含量和水泥含量相同的情況下，隨著用水量的增加，氣泡混合輕質(zhì)土強(qiáng)度也會(huì)隨之下降，且較為明顯。

通過(guò)上述分析可知，（1）伴隨用水量的不斷增加，氣泡混合輕質(zhì)土的容重和抗壓強(qiáng)度均會(huì)出現(xiàn)下降趨勢(shì);（2）隨著水泥用量的增加，抗壓強(qiáng)度會(huì)逐步增加，而容重變化不大，幾乎不被影響;（3）隨著氣泡含量的增加，抗壓強(qiáng)度和容重均呈現(xiàn)出下降趨勢(shì)。

3 工程概況

某橋梁工程橋面寬36m，橋頭軟基加固時(shí)原設(shè)計(jì)方案為二級(jí)搭板結(jié)合水泥攪拌樁。橋頭南側(cè)、北側(cè)接坡段填土高度分別為2.33～3.25m、3.11～3.52m;運(yùn)營(yíng)通車(chē)6個(gè)月后，經(jīng)檢測(cè)南側(cè)、北側(cè)沉降分別為0.00～0.61m、0.00～0.91m。隨著沿線交通量的日益增長(zhǎng)，加之橋梁基礎(chǔ)設(shè)于軟基之上，隨著使用年限的增加，必定會(huì)在橋頭部位產(chǎn)生較大的沉降問(wèn)題，進(jìn)而出現(xiàn)橋頭跳車(chē)病害，影響行車(chē)安全。基于此，決定對(duì)原橋頭路基設(shè)計(jì)進(jìn)行改進(jìn)處理。

在本方案中，采用了氣泡混合輕質(zhì)土，結(jié)合上述性能分析，氣泡混合輕質(zhì)土的水泥用量、用水量及氣泡含量均會(huì)影響其使用性能，因此，必須合理確定具體用量。結(jié)合工程實(shí)際，本文所選氣泡混合輕質(zhì)土的水泥含量、用水量和氣泡含量分別為20%、50%、12%，且摻加了適量土壤固化劑。1.91～1.93m為氣泡混合輕質(zhì)土的填筑高度，相比傳統(tǒng)施工該填土高度降低了1.3m，大幅減少了成本，且有利于提高壓實(shí)度。

為保證氣泡混合輕質(zhì)土施工效果，工后通車(chē)8個(gè)月內(nèi)進(jìn)行了跟蹤監(jiān)測(cè)，在此期間沉降量逐步增加，工后2個(gè)月基本趨于穩(wěn)定，累計(jì)沉降量在1.2～1.4cm，相比原設(shè)計(jì)橋頭路基沉降量小很多，說(shuō)明通過(guò)氣泡混合輕質(zhì)土施工后，可進(jìn)一步控制差異沉降[4]。

4結(jié)語(yǔ)

橋梁是公路建設(shè)的重點(diǎn)工程，在路橋過(guò)渡段處極易出現(xiàn)“橋頭跳車(chē)”病害，當(dāng)車(chē)輛在此處通行時(shí)，將會(huì)出現(xiàn)跳躍、沖擊現(xiàn)象，從而影響行車(chē)速度及行車(chē)舒適性，甚至?xí)p壞橋梁質(zhì)量及發(fā)生安全事故。如何解決這一難題，國(guó)內(nèi)外進(jìn)行了大量研究。作為一種無(wú)機(jī)材料，氣泡混合輕質(zhì)土具有高流動(dòng)性、自重輕等特點(diǎn)，可優(yōu)化傳統(tǒng)挖填工藝。將氣泡混合輕質(zhì)土用于路橋過(guò)渡段施工，可減小對(duì)地基的附加應(yīng)力，有效控制差異沉降[5-6]。

參考文獻(xiàn)

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[6] 李培培.高速公路橋梁病害的成因與防治措施[J].交通世界（上旬刊），2016（9）：12-13.

收稿日期：2020-09-06

作者簡(jiǎn)介：王飛（1982—），男，河南鹿邑人，本科，工程師，研究方向：交通工程。