橋涵與填方路基接頭跳車主觀成因分析及防治措施

劉亞楠

中國化學(xué)工程第十一建設(shè)有限公司 河南開封 475002

當(dāng)前，在交通運(yùn)輸業(yè)中公路運(yùn)輸占比逐年增加。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在2008 年至2017 年間，公路貨運(yùn)量占比從47.1%上升到78%，公路交通運(yùn)輸任務(wù)愈加繁重，公路里程也不斷增加。截至2018 年，全國公路總里程477.35 萬km，其中橋梁80 余萬座，明涵數(shù)量更多。因?yàn)闃蚝瓰閯傂越Y(jié)構(gòu)物，存在與填方路基工后沉降不同的問題，《公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG D30- 2015）中規(guī)定了相應(yīng)差別化容許工后沉降（見表1），又因地質(zhì)、設(shè)計(jì)、施工及管理等各方面存在問題，造成橋涵頭跳車等問題。

表1 容許工后沉降 m

橋涵頭跳車不但影響了行車舒適度，加速橋頭伸縮縫破壞，降低道路運(yùn)輸服務(wù)水平，而且在高速公路通行中影響行車安全，甚至造成交通事故。

1 橋涵頭跳車形成的主觀成因分析

橋涵頭跳車形成的最根本原因是由于橋涵與臺(tái)背路基不均勻沉降形成，而造成不均勻沉降除了剛性橋涵結(jié)構(gòu)物與柔性路基工后沉降不同的客觀原因外，還有橋涵與路基過渡段不良地質(zhì)處理不徹底、臺(tái)背回填施工控制不嚴(yán)格、施工管理不到位、施工人員責(zé)任心不強(qiáng)、水毀造成搭板脫空等主觀原因。對(duì)于客觀原因，其發(fā)展周期長(zhǎng)，且不可避免，相關(guān)規(guī)范及專項(xiàng)論文已論述較多，在本文中不再贅述。文中就產(chǎn)生此類問題的主觀成因分析如下：

1.1 過渡段不良地質(zhì)處理不徹底

很多橋涵臺(tái)設(shè)計(jì)位置處于不良地質(zhì)路段，具體有軟弱土、膨脹土、濕陷性黃土、鹽漬土等，由于各類不良地質(zhì)物理力學(xué)性能差異較大，處理措施各不相同，在工程勘測(cè)階段，會(huì)出現(xiàn)勘察單位未對(duì)橋臺(tái)臺(tái)背位置地質(zhì)情況進(jìn)行詳細(xì)勘測(cè)的問題。設(shè)計(jì)單位因勘測(cè)資料匱乏沒有對(duì)不良地質(zhì)出具針對(duì)性的處理方案，僅僅進(jìn)行常規(guī)設(shè)計(jì)，從而造成不良地質(zhì)處理不徹底，工后沉降加重。

1.2 橋涵臺(tái)背回填選料及施工控制不嚴(yán)

公路橋涵臺(tái)背路基發(fā)生沉降最主要的原因之一是臺(tái)背回填填料施工質(zhì)量不到位，《公路路基施工技術(shù)規(guī)范》（JTG F10- 2006）中規(guī)定，橋涵臺(tái)背回填宜采用透水性材料、輕質(zhì)材料、無機(jī)結(jié)合料等，一般選用石屑、中粗砂或水泥、石灰穩(wěn)定土進(jìn)行回填。在局部地區(qū)，石屑或中粗砂資源短缺，價(jià)格較高，部分施工單位盲目節(jié)約施工成本，選用與路堤填料相同的普通土進(jìn)行回填，普通土工后沉降發(fā)展迅速，使得橋涵頭跳車病害提前發(fā)生，且增加了通車后跳車的嚴(yán)重程度；規(guī)范中還規(guī)定，臺(tái)背回填應(yīng)分層填筑，采用小型夯實(shí)機(jī)具時(shí)，分層壓（夯）厚度不宜大于150mm。在個(gè)別項(xiàng)目施工中，為盲目加速施工進(jìn)度，追求工期，施工中不嚴(yán)格按照技術(shù)要求分層填筑，甚至強(qiáng)行傾填傾倒，造成單層填筑超厚，難以壓實(shí)；在碾壓中，未要求壓路機(jī)足額遍數(shù)碾壓，邊角碾壓不到位的，對(duì)于小型夯實(shí)機(jī)具夯實(shí)變數(shù)不進(jìn)行嚴(yán)格監(jiān)督，造成夯實(shí)變數(shù)不足；碾壓夯實(shí)后，未按規(guī)定檢測(cè)壓實(shí)度即進(jìn)行下一層填筑等等，從而造成橋涵頭跳車病害加重。

1.3 施工管理不足及施工人員責(zé)任心須加強(qiáng)

由于橋涵頭跳車病害發(fā)展緩慢，不會(huì)在交工驗(yàn)收后立即發(fā)生，有些會(huì)在缺陷責(zé)任期終止后才發(fā)生，這就造成項(xiàng)目主要負(fù)責(zé)人、監(jiān)理及業(yè)主代表對(duì)橋涵臺(tái)背回填施工質(zhì)量未予高度重視，未組織相應(yīng)的管理小組，組織施工中管理松懈，個(gè)別項(xiàng)目為加快施工進(jìn)度進(jìn)行夜間加速回填施工，造成了臺(tái)背回填質(zhì)量滿足不了規(guī)范要求；施工技術(shù)人員責(zé)任心不強(qiáng)，在分層施工、質(zhì)量檢測(cè)等方面不按規(guī)范及經(jīng)批準(zhǔn)的施工技術(shù)方案組織施工，加劇了橋涵頭跳車病害的發(fā)生。

1.4 橋涵頭搭板脫空造成斷裂

橋涵建成通車后, 由于防護(hù)工程及路肩質(zhì)量不符合規(guī)范要求，臺(tái)背墻后沒有石砌排水盲溝，待季節(jié)性水位變化及多雨季節(jié)地表水入滲后, 直接導(dǎo)致錐坡或涵洞口擋墻后板下土體的強(qiáng)度軟化,進(jìn)而土基逐漸沉降變形,出現(xiàn)局部弱支撐、裂縫、不均勻沉降,致使搭板支承面下形成局部脫空。重車通過時(shí),搭板由均勻支承變?yōu)椴痪鶆蛑С?并在脫空區(qū)最大沉降值處的板下位置產(chǎn)生應(yīng)力集中,逐漸產(chǎn)生的裂隙進(jìn)一步使后部應(yīng)力增大, 當(dāng)應(yīng)力超過允許彎拉應(yīng)力,搭板就開始斷裂。特別是搭板過長(zhǎng)時(shí),更易產(chǎn)生斷裂。早期不及時(shí)發(fā)現(xiàn),就會(huì)使板體斷裂、沉陷、翻漿,最后導(dǎo)致跳車，甚至出現(xiàn)險(xiǎn)情。

2 橋涵頭跳車病害的預(yù)防措施

2.1 認(rèn)真調(diào)查橋涵頭地質(zhì)情況，選擇合適的處理措施

在橋涵頭不良地質(zhì)處理施工前，應(yīng)詳細(xì)核對(duì)設(shè)計(jì)圖紙描述與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際地質(zhì)情況是否相符。不符時(shí)應(yīng)聯(lián)系勘察、設(shè)計(jì)、建立、業(yè)主等進(jìn)行綜合調(diào)查分析，判定不良地質(zhì)的確切類型，根據(jù)具體地質(zhì)情況采取相應(yīng)處理措施：

（1）對(duì)于軟土地基，可根據(jù)軟土厚度深淺分別采取如下方法進(jìn)行處理:淺層厚度小于3m 以內(nèi)的軟土可換填處理，或采用拋石擠淤泥放方法處理；超載預(yù)壓法，該方法指借助相關(guān)的機(jī)械設(shè)備對(duì)軟弱土體進(jìn)行超載預(yù)壓，從而進(jìn)一步提升土體的強(qiáng)度和承載能力，使其滿足工程的需要；運(yùn)用路基排水加固技術(shù)，根據(jù)軟土深度可靈活運(yùn)用加固排水板、水泥攪拌樁、CFG 樁、砂井、壓漿等方法進(jìn)行加固加固，并在表層設(shè)置透水性材料排水層。

（2）對(duì)于濕陷性黃土地基，受水浸濕后，土的結(jié)構(gòu)迅速破壞，發(fā)生顯著的濕陷變形，強(qiáng)度也隨之降低，造成橋涵頭地基下沉。黃土地基處理主要考慮減小土的滲水性、壓縮性，控制其濕陷性的發(fā)生，部分或全部消除其濕陷性，對(duì)于淺層濕陷性黃土可采用開挖換填灰土或素土，或采用重錘夯實(shí)的方式處理；還可采用石灰土或二灰擠密樁進(jìn)行處理，但應(yīng)在表層進(jìn)行水泥、石灰穩(wěn)定土等防水層施工。

（3）對(duì)于膨脹土地基，具有吸水膨脹、失水收縮的兩種變形性質(zhì)，做好隔水處理尤為重要，可對(duì)地基采用摻拌石灰改良處理.摻石灰宜分兩次進(jìn)行，第一次摻石灰是為“砂化”，第二次摻石灰是為提高地基強(qiáng)度，摻石灰后應(yīng)控制土塊粉碎后的大小，宜將16mm 粒徑土塊控制在15%。

2.2 嚴(yán)選臺(tái)背回填材料，加強(qiáng)施工過程控制

為確保橋涵臺(tái)背回填的整體施工質(zhì)量，應(yīng)選擇合適的回填材料，制定合理可行的施工技術(shù)方案。

臺(tái)背回填施工中，必須對(duì)填料進(jìn)行優(yōu)選，這是保證施工質(zhì)量的前提和基礎(chǔ)，根據(jù)以往同類型的工程實(shí)踐，透氣性、滲漏性較大的中粗砂和石屑可作為首選填料。對(duì)于中粗砂和石屑匱乏的地區(qū)，可選擇水泥、石灰穩(wěn)定土進(jìn)行回填；回填施工中，應(yīng)嚴(yán)格按照制定的施工技術(shù)方案進(jìn)行施工，回填前應(yīng)將地基修整平整，碾壓密實(shí)，壓路機(jī)碾壓不到邊的應(yīng)采用小型夯實(shí)機(jī)具進(jìn)行夯實(shí)；回填中應(yīng)嚴(yán)格按照規(guī)范方案規(guī)定的單層厚度分層填筑，并在結(jié)構(gòu)物的背墻用紅漆劃出每層壓實(shí)厚度的刻度線；在第一層填筑中進(jìn)行試驗(yàn)段施工，得出最佳松鋪厚度、松鋪系數(shù)、碾壓變數(shù)、邊角夯實(shí)變數(shù)、最佳含水率等技術(shù)參數(shù)，指導(dǎo)回填施工。臺(tái)背回填級(jí)配碎石及中粗現(xiàn)場(chǎng)情況如圖1 所示。

圖1 臺(tái)背回填級(jí)配碎石及中粗砂

2.3 加強(qiáng)監(jiān)督管理，提高施工人員責(zé)任心

對(duì)于橋涵工程較多的項(xiàng)目，項(xiàng)目部應(yīng)針對(duì)臺(tái)背回填工程成立質(zhì)量保證領(lǐng)導(dǎo)小組，由項(xiàng)目負(fù)責(zé)人親自擔(dān)任組長(zhǎng)，項(xiàng)目主要管理人員擔(dān)任組員，制定主要管理人員輪崗現(xiàn)場(chǎng)旁站制度，以確保臺(tái)背回填的工程施工過程得到有效控制；制定獎(jiǎng)懲措施，對(duì)嚴(yán)格按照施工技術(shù)方案施工的進(jìn)行獎(jiǎng)勵(lì)，對(duì)不按已定方案施工的予以懲罰，以提供現(xiàn)場(chǎng)施工人員責(zé)任心。

隨著科技的發(fā)展，5G 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)興起，攝像監(jiān)控系統(tǒng)日益成熟，數(shù)字儲(chǔ)存設(shè)備容量不斷增大，在關(guān)鍵結(jié)構(gòu)物臺(tái)背回填施工現(xiàn)場(chǎng)，可安裝攝像監(jiān)控設(shè)備，對(duì)整個(gè)臺(tái)背回填作業(yè)過程進(jìn)行拍攝、監(jiān)控，數(shù)據(jù)直接傳輸至項(xiàng)目部監(jiān)控中心，由專人值守監(jiān)督，并將所拍攝的畫面進(jìn)行儲(chǔ)存，以便隨時(shí)調(diào)閱檢查，并作為計(jì)量支付的依據(jù)。

2.4 加強(qiáng)橋頭防水措施，防止搭板脫空

由于橋頭錐坡及迎水面防護(hù)漿砌圬工質(zhì)量問題，或未設(shè)置反濾層等原因，造成水毀或雨水滲入臺(tái)背填料，臺(tái)背回填沉降從而形成搭板脫空甚至斷裂。為此應(yīng)加強(qiáng)防護(hù)砌筑工程施工質(zhì)量，基礎(chǔ)在原狀土以下埋深滿足水流沖涮要求，基底鋪設(shè)透水性材料反濾層，必要時(shí)在漿砌工程下設(shè)置“兩布一膜”防水布，做好排水防水工作。橋頭迎水面護(hù)坡處理現(xiàn)場(chǎng)如圖2 所示。

圖2 橋頭迎水面護(hù)坡處理

橋涵頭路肩應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)橫坡施工，盡量設(shè)置為硬路肩，以利排水；路肩下鋪設(shè)防水土工布，并銜接好路肩與邊坡交接位置，防止雨水從此薄弱環(huán)節(jié)滲入。

臺(tái)背回填采用透水性材料時(shí)，應(yīng)按合理間距設(shè)置內(nèi)高外低的排水密孔PVC 管，管徑不得小于5mm；采用水泥、石灰穩(wěn)定土進(jìn)行臺(tái)背回填施工時(shí)，壓路機(jī)碾壓不到且小型夯實(shí)機(jī)械不能保證夯實(shí)的位置，建議進(jìn)行反挖后做排水盲溝處理，以排出滲水。

3 橋涵頭跳車的治理措施

公路橋涵建成通車后，由于臺(tái)背施工的各種缺陷，在滲水及車輛荷載的作用下，會(huì)在很短的時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)橋涵頭跳車。道路養(yǎng)護(hù)單位應(yīng)在日常巡查中以目測(cè)或儀器檢測(cè)的方式調(diào)查橋涵頭跳車病害狀況，綜合分析，制定妥善的治理措施。

3.1 壓漿處理

當(dāng)橋涵頭沉降量過大，經(jīng)檢測(cè)出現(xiàn)橋頭搭板脫空時(shí)，應(yīng)采用壓漿的方式進(jìn)行處理。采用壓密灌漿方法可使向外擴(kuò)張的漿液在土體中產(chǎn)生復(fù)雜的徑向和切向應(yīng)力體系,從而漿液與土體產(chǎn)生具有膠結(jié)力的化學(xué)反應(yīng),把松散的土粒連接在一起,使土體的整體結(jié)構(gòu)得到加強(qiáng)。在搭板尚未發(fā)生嚴(yán)重裂縫時(shí)早期發(fā)現(xiàn), 板下壓漿是一種比較經(jīng)濟(jì)的修復(fù)方法, 突出優(yōu)點(diǎn)在于提高路面板下基層的均勻支撐能力,提高強(qiáng)度,一般情況下基層與板體形成致密膠結(jié),相當(dāng)于增加了板厚,增加搭板間的傳荷能力,減少車輛荷載對(duì)板體產(chǎn)生的疲勞損傷。壓漿類型一般采用水泥漿壓漿，水泥漿的摻配比例及外加劑用量以試驗(yàn)確定。

經(jīng)檢測(cè)出現(xiàn)橋頭搭板斷裂時(shí)，應(yīng)進(jìn)行道路半幅封閉開挖修復(fù)，修復(fù)完畢后再進(jìn)行壓漿處理。

3.2 橋頭路面銑刨攤鋪及伸縮縫處理

橋涵頭跳車部位進(jìn)行壓漿處理后，為恢復(fù)橋涵頭路面平整度，應(yīng)進(jìn)行瀝青混凝土銑刨攤鋪處理，采用的瀝青混合料規(guī)格型號(hào)宜與原設(shè)計(jì)相同。

橋頭沉降縱向呈湯勺型分布，沉降最嚴(yán)重的位置一般為靠近橋頭伸縮縫2～5m 處，部分地段沉降嚴(yán)重深度可達(dá)10cm 以上；銑刨攤鋪前應(yīng)進(jìn)行詳細(xì)測(cè)量，重新拉坡，并進(jìn)行掛線攤鋪，一般處理長(zhǎng)度為20～30m。銑刨時(shí)應(yīng)注意端頭處理厚度，宜達(dá)到規(guī)范規(guī)定的瀝青混合料最小壓實(shí)厚度；宜對(duì)處理范圍內(nèi)舊路面進(jìn)行銑刨拉毛處理，并灑布粘層油，以利新舊瀝青混凝土結(jié)合。在沉降嚴(yán)重超厚部位，應(yīng)考慮分層掛線攤鋪。

對(duì)于橋頭伸縮縫破壞的，應(yīng)按規(guī)范要求進(jìn)行伸縮縫處理，在此不再贅述。

4 結(jié)語

隨著施工技術(shù)的不斷進(jìn)步，對(duì)于橋涵頭跳車的防治工作會(huì)有愈來愈多的方案可以選擇，但最根本的還是要發(fā)揮施工主體——人的重要作用。在施工中，應(yīng)加強(qiáng)施工組織管理，采取經(jīng)濟(jì)、技術(shù)、科技等多種手段促使現(xiàn)場(chǎng)施工人員提高責(zé)任心，嚴(yán)格按照經(jīng)批準(zhǔn)的方案進(jìn)行施工，盡可能地避免因主觀原因造成跳車病害的加重。