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摘要：根據國內外的發展現狀，分析了橋頭跳車的原因，提出了碎石與改良土正梯形間隔鋪設臺背，使剛性橋臺平穩過渡到柔性道路的一側。土工格柵提高路基的抗變形能力。通過注漿提高路基的整體性。...

多元法處理高填土橋頭跳車的應用研究

張峰輝

(石家莊鐵道學院，河北石家莊050043)

    隨著我國國民經濟的快速發展，與之相適應的公路建設步伐越來越快，高等級公路的工程建設質量越來越受到重視。實踐證明，橋頭跳車現象是公路建設中常見的質量缺陷之一，也是多年來困擾公路建設行業的難題。國內研究與橋頭跳車相關問題的文章，多數分析了引起的原因并提出了簡單的措施，有的提出了單獨使用注漿法或注漿與土工格柵相結合的方法來解決橋頭跳車；國外由于機械設備的發展，大型壓實機械廣泛應用于路基路面壓實，故重點研究如何降低路基沉降，以及多種方法解決橋頭跳車問題。

    橋頭跳車主要是橋臺和路面連接處出現了明顯的高程差，并伴有逐步向路面發展的裂縫。輕者使汽車車輛通過時產生輕微跳動和沖擊，造成行車的不舒適感，并造成對橋梁和路面的附加沖擊荷載，重者使通行的車輛大幅度減速或造成嚴重的交通事故。因此，對公路橋頭跳車病害形成的原因進行認真分析并找出相應的防治措施，最大限度地降低橋頭與路面的高程差，使之符合設計要求，對保持高等級公路運行的快捷、安全和舒適具有重要的現實意義。

1.橋頭跳車的原因

    1.1臺背填料

    1.1.1臺背填料的選擇

    臺背填料選擇不合適時，容易產生較大的沉降，導致橋頭跳車的發生。

    當臺背填料選擇碎石時，宜選用顆粒級配良好、質地堅硬的圓礫、卵石、碎石等，料中不得含有植物殘體、垃圾等雜物，且含泥量不宜過大。當選擇改良土時，應控制孔隙率不宜過大，含水量宜控制在最佳含水量附近，承載力應符合設計要求。

    1.1.2臺背填料的壓實

    高等級公路臺背填料的壓實，采用重型擊實標準或壓實度要求在95％以上。但是由于受工期、施工條件等一些客觀因素的影響，以及壓路機受到橋臺的限制，碾壓困難，對緊靠  橋臺的填土難以碾壓到位。尤其是對于一些u型、肋式橋臺，可能受到尺寸的限制，壓實機械難以壓實到位，導致漏壓或壓實度不足等現象。

    1.2地基處理的方法

    由于橋臺一側的地基處理一般采用樁基或經人工處理的擴大基礎，再由剛性很大的堅石砌筑或鋼筋混凝土現澆而成，具有較大的整體剛度，自身壓縮幾乎為零；而與橋臺相連的道路一側地基處理則采用加固土體經碾壓而形成，剛度較小、柔性較大的彈塑性體，從抗變形能力來看遠遠不及橋臺，因而橋頭兩側在壓縮沉降方面產生了明顯差異。另外由于橋頭兩側剛度不同，柔性材料對能量的吸收要比剛性材料大，故在剛柔突變處必然引起振動的突變，產生跳車。

    此外，地基條件的差異、重橋輕路的觀念以及設計和施工等方面的問題都是引起橋頭跳車的原因。

2.解決橋頭跳車的措施——多元法施工

    2.1臺背采用級配良好的碎石及改良土

    為了保證剛性橋臺與柔性道路的平穩過渡，采用正梯形分層鋪設臺背填料，并控制分層鋪設厚度。碎石層為奇數層，層厚為300 mm；改良土為偶數層，層厚為500 mm。每層壓實遍數與填筑含水量等應通過工地試驗確定。為保證分層壓實質量，應控制機械碾壓速度，一般平碾為2 km／h；羊足碾為3 km／h；振動碾為2 km／h。碎石層宜采用振動碾，改良土層可采用平碾�，F場應根據施工方法的不同控制最優含水量。對于機械難以碾壓或漏碾的部分，可以采用小型機械補夯，提高橋頭路堤壓實度。

    2.2土工格柵的應用

    土工合成材料(Geosynthetics)是以人工合成聚合物為原料的材料總稱，它是巖土工程領域中的一種新型建筑材料。土工格柵(Geogrid)是由有規則的網狀抗拉條帶形成的用于加筋的土工合成材料。其開孔可容周圍土、石或其他材料穿入國內外大量的土工格柵加筋工程表明加筋土的作用如下。

    (1)土體抗剪強度有所提高，作用于土體的破壞荷載增大，相應的剪切變形較素土小。

    (2)土工格柵具有較高的強度，柔性較好，且能緊貼地基表面使土體上施加的荷載較均勻地分散到整個地層上，單位加筋土土體面積的受荷減小，提高了土體的抗變形能力。

    (3)加筋土在承受荷載時，土體的側向變形受到加筋的抑制，承載能力隨之提高，趨近于在彈性范圍內工作。

    土工格柵使用雙向受力，搭接長度不小于20 cm，鋪設場地必須平整。避免直接從翻斗車上傾倒導致碎石刺破土工格柵。采用壓路機碾壓，碾壓至填料無明顯松動為止。土工格柵用于臺背填土不僅起到了加筋的作用，提高了路基的承載力，而且改善了土體的抗拉、抗壓、抗剪和抗彎能力，對減少沉降和增加路基穩定性起到了積極的作用。

    2.3  注漿在處置橋頭跳車問題的應用

    注漿法加固臺背填土是通過鉆孔和利用注漿設備把水泥漿液均勻地注入臺背填土中，漿液以填充、滲透和擠密等方式，趕走土顆粒間和碎石裂隙中的水分和空氣后，占據其位置，經過一定時間后，漿液將原來松散的土、石顆粒膠結為  一個整體，形成強度大、防水性能高和化學穩定性好的結石體。

    注漿設備包括鉆機、鉆具、注漿泵、攪拌機、注漿管、止漿塞等。可根據現場選取設備。

    注漿參數與耗材選用P0 42．5普通硅酸鹽水泥、潔凈水；水灰比1：1，注漿壓力可選用0．5—1．5 MPa可根據現場試驗適當調整。注漿花管為650 mm X 2．5 mm的無縫鋼管。沿鋼管軸線螺旋式等間距鉆出注漿孔，孔眼用膠帶臨時密封。鋼管底用鋼板焊接密封。

    注漿步驟：鉆孔一安裝鋼花管一檢查注漿設備一配置水  泥漿一一次注漿一孔口補漿一二次劈裂注漿一路面清理。

    注漿量計算改良土層可由下式計算注漿液的體積V  和單位土體所需的漿液量Q。

    式中：a為漿液的影響范圍(m)；p0為注漿壓力(MPa)；a為孔隙水壓力(MPa)；mv為土的壓縮系數；P為有效灌漿壓力(MPa)。

    鉆孔布置根據漿液影響半徑和灌漿體設計厚度，確定合理的孔距、排距、孔數及排數。由于橋臺與路基應從剛性基礎逐步過渡到柔性基礎，所以鉆孔布置應從橋臺處開始布置，由密到稀過渡到路基一側。

    2.4設置橋臺搭板

    橋臺搭板設置可以使產生在柔性路基的較大沉降逐漸過渡至剛性橋臺上，使車輛通過時跳躍現象大為減少，有效減輕跳車現象。橋頭搭板長度設計應根據路基的容許工后沉降值計算確定，常取3—15 m(當超8 m時，宜設計成兩段式或三段式搭板。搭板的近臺端一般擱置在橋臺前墻頂面或其牛腿上。當橋頭引道為剛性路面時，搭板的縱坡可采用與路面設計縱坡平行方式(稱平置式搭板)；而當引道為柔性路面時，則搭板的遠臺端常置于路面面層與基層之間(稱斜置式搭板)。為預防搭板下沉，也可在搭板上先鋪設一層瀝青面層，通車后搭板若下沉時，則在其上加鋪瀝青混凝土或瀝青砂。

    圖l中斜線至橋臺處為正梯形墊層區，奇數層為級配碎石層，偶數層為改良土層。斜線至路基一側為改良土加固區，橋頭搭板下橫線為土工格柵，雙豎線為注漿花管。

3.多元法處理橋頭跳車的步驟

    清理鋪格柵范圍內填土30 cm→碾壓→鋪放底層格柵→回填碎石層→碾壓→鋪設土工格柵→回填改良土→碾壓，重復上述步驟，鋪土工格柵→回填碎石層→碾壓→注漿鉆孔→下注漿花管→一次注漿→孔口補漿→二次劈裂注漿→孔口補漿→鋪設橋頭搭板→鋪設路面。

4.結束語

    橋頭跳車是高速公路建設的質量通病，嚴重影響了高速公路的使用功能。通過多元法處理高填土橋頭跳車問題的研究，可得到如下結論。

    (1)通過級配碎石層和改良土填料的組合，嚴格控制壓實質量能有效提高土體承載能力。

    (2)土工格柵作用于臺背填土，改善了土體的抗剪、抗拉等性能，提高了路基的抗變形能力。

    (3)注漿使碎石和改良土中空氣和水被水泥漿液置換，使之形成一個強度大、防水性能高和化學穩定性好的結石體。

    (4)橋頭搭板使柔性路基產生的較大沉降逐漸過渡至剛性橋臺上，使車輛通過時跳躍現象大為減少。

    (5)多元法處理橋頭跳車問題，有效地組合了每個方法的優點，能大大降低路基與橋臺的高程差，提高土體的整體抗變形能力�？墒箻蚺_剛性基礎緩慢過渡到路基柔性基礎，減輕車輛通過時顛簸性及車輛由于跳車對路面的沖擊。

參考文獻

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(本文來源：陜西省土木建筑學會  文徑網絡：尚雯瀟 尹維維 編輯  文徑 審核)

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