王如林

[摘要]在公路建設(shè)中，橋頭出現(xiàn)的跳車現(xiàn)象已成為公路的多發(fā)常見病害，是公路修筑的一個(gè)急待解決的重要課題。本文簡(jiǎn)要分析了橋頭跳車的成因及相應(yīng)的預(yù)防措施。

[關(guān)鍵詞]橋頭跳車；原因；措施

隨著高速公路的迅速發(fā)展，在公路建設(shè)中，橋頭出現(xiàn)的跳車現(xiàn)象，已成為公路的多發(fā)常見病害，嚴(yán)重影響行車的平穩(wěn)性和安全性，是目前軟土地區(qū)修筑公路的難題之一，也是公路修筑的一個(gè)急待解決的重要課題。橋頭產(chǎn)生跳車的主要原因是橋頭與路基的沉降差所致，它與地基條件、填筑材料、施工機(jī)械設(shè)備以及施工工藝等諸多因素有關(guān)。

1、橋頭跳車的分析

橋頭跳車是由于橋臺(tái)與其后路基沉降不均勻造成了橋臺(tái)和路基頂面的沉降差而產(chǎn)生的。當(dāng)沉降差超過2cm以上時(shí)，將使此處的路面斷裂，從而使行車產(chǎn)生明顯的顛簸和不適。分析形成沉降斷裂的原因，主要是由于高等級(jí)公路橋臺(tái)基礎(chǔ)一般采用樁基礎(chǔ)，樁尖落到持力層，其沉降量甚小，設(shè)計(jì)控制施工后的沉降量一般為2cm－3cm，而其后的臺(tái)背回填因地基沉降和臺(tái)后填料本身的壓縮變形，從而使橋臺(tái)和路基產(chǎn)生不均勻沉降，造成路面和橋臺(tái)的高程突變，形成橋頭跳車。

由此可見，橋頭跳車的原因主要是路橋的沉降差所致，而引起路橋沉降差的主要原因，是由于臺(tái)后路基的沉降所產(chǎn)生的。而路基沉降的原因主要有以下幾個(gè)方面：

1.1地基沉降。由于橋涵通常位于溝壑地段，地下水位較高，且多屬于軟弱基礎(chǔ)，在路基營(yíng)運(yùn)荷載的作用下，使地基產(chǎn)生壓縮變形，形成地基沉陷。特別是由于軟弱地基一般都具有天然含水率高、孔隙比大、壓縮性高、抗剪強(qiáng)度低、滲透系數(shù)小的特點(diǎn)，地基沉降更為嚴(yán)重，并且需要相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間才能趨于穩(wěn)定。

1.2臺(tái)背填料的壓實(shí)問題。高等級(jí)公路臺(tái)背回填的壓實(shí)，雖然采用了重型擊實(shí)標(biāo)準(zhǔn)，壓實(shí)度要求在95％以上，但是有些工程的臺(tái)后填料采用的是砂類土或透水性材料，這些材料孔隙率大，所含的水分多，尤其在自重及車輛荷載的作用下，孔隙率逐漸降低，臺(tái)后填料在一定期限內(nèi)產(chǎn)生壓縮變形，根據(jù)試驗(yàn)及相關(guān)研究資料表明，路基填料本身的壓縮變形為路基填筑高度的1％。大家知道，高等級(jí)公路臺(tái)后回填高度一般都較高，因而臺(tái)后填料的壓縮變形也就相應(yīng)較大。更何況在臺(tái)后回填施工時(shí)，由于一些施工單位的質(zhì)量意識(shí)淡薄，往往達(dá)不到規(guī)定的壓實(shí)遍數(shù)，這樣壓實(shí)度就很難保證在95％以上，從而為以后的壓實(shí)變形留下了很大的空間，這也是工后填料壓實(shí)變形很大而導(dǎo)致臺(tái)后沉降的主要原因。

加上受工期、拆遷等一些客觀因素的影響，有些工程中的臺(tái)后回填要等到橋臺(tái)施工完成后，才能進(jìn)行填筑。因此，壓路機(jī)要受到橋臺(tái)的限制，碾壓困難，對(duì)緊靠臺(tái)后的填土難以碾壓到位，尤其是對(duì)于肋式橋臺(tái)、U型橋臺(tái)等受尺寸的限制，有的壓實(shí)機(jī)械根本進(jìn)不去，導(dǎo)致漏壓、壓不實(shí)等現(xiàn)象，使臺(tái)后填土的壓實(shí)度嚴(yán)重不足，盡管使用小型夯實(shí)設(shè)備補(bǔ)夯，也難以達(dá)到規(guī)定要求，因而增加了臺(tái)后填料的壓縮變形。

2、減少橋頭跳車的措施

2.1地基預(yù)壓處理。預(yù)壓處理就是在擬建橋臺(tái)處，先填土預(yù)壓，待地基強(qiáng)度提高到一定程度后，挖去填土，再建造結(jié)構(gòu)物。有時(shí)為了加速地基固結(jié)下沉，在填筑路堤時(shí)，還可預(yù)先把土填得比設(shè)計(jì)高度高一些，或加寬填土寬度，待沉降穩(wěn)定后再挖除超填部分。這種預(yù)壓或超載預(yù)壓的方法，可以說是處理軟弱地基最有效、最經(jīng)濟(jì)的方法，它不僅可以解決橋頭的跳車問題，而且可以解決臺(tái)后填土的不均勻沉降問題。

以某高速公路3標(biāo)為例，該工程于2001年3月開工。路基填土于2001年9月基本完成，經(jīng)過一年的預(yù)壓周期，路基壓實(shí)度和路基工后沉降均滿足設(shè)計(jì)要求。在地基預(yù)壓處理中，監(jiān)理建議采取了以下預(yù)防措施，從而確保了工程質(zhì)量。

(1)分級(jí)加載控制標(biāo)準(zhǔn)。路堤中心線地面沉降速率不大于1.0cm／晝夜，坡腳水平位移速率不大于0.4cm／晝夜。若超過這一數(shù)值則立即停止填筑，直到沉降及位移速率小于控制標(biāo)準(zhǔn)方可繼續(xù)施工。

(2)超載卸載控制標(biāo)準(zhǔn)及路槽開挖時(shí)間的確定。超載填土路堤的預(yù)壓期大于設(shè)計(jì)規(guī)定時(shí)間且路堤中心線地面連續(xù)3個(gè)月沉降速率小于0.8cm／月方可卸除超載，繼而進(jìn)行路槽開挖。

(3)在預(yù)壓期內(nèi)不應(yīng)在路堤上做任何工程，只允許添加由于沉降而引起的附加填土。當(dāng)路堤中心點(diǎn)沉降大于20cm后，必須及時(shí)補(bǔ)償填土至設(shè)計(jì)所要求的超載預(yù)壓高程。(4)路堤堆載施工前應(yīng)做好排水溝、集水井等施工排水措施，保證基底干燥，并設(shè)置永久性平面和高程控制基點(diǎn)。

(5)路堤填土前須清除地表雜草、樹根、農(nóng)作物等。如遇水田挖溝疏干，挖除表層淤泥、腐植土等。挖除原地面20cm耕植土后按4.0％－5.0％的坡度構(gòu)筑路拱，路拱采用符合規(guī)范要求的粘性土，壓實(shí)度大于90％。

(6)超載土方頂面應(yīng)保持4.0％的橫坡以利于排水；設(shè)計(jì)路面為單向橫坡的超高路堤路段，超載土方頂面應(yīng)保持與設(shè)計(jì)路面同樣坡度的單向橫坡。

(7)路堤與橋臺(tái)銜接部位，路堤與橋臺(tái)前預(yù)壓填土應(yīng)同步填筑與碾壓，分層碾壓厚度控制在15cm，壓實(shí)度滿足規(guī)范要求。

(8)基底放寬和施工坡度。為保證堆載預(yù)壓結(jié)束后路堤削坡成型，路堤正常填筑時(shí)要求施工單位應(yīng)根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)及規(guī)范要求確定適當(dāng)?shù)倪吰缕碌准訉捔亢拖鄳?yīng)的施工坡度。

2.2地基加固處理。地基加固處理是最有效的防治橋臺(tái)跳車的方法之一，尤其是軟弱地基。由于地基加固的費(fèi)用占總投資的比重很大(約三分之一以上)，所以，要認(rèn)真選取經(jīng)濟(jì)、有效的加固方案。

根據(jù)多年的施工經(jīng)驗(yàn)，對(duì)正常壓實(shí)的軟粘土而言，首先應(yīng)考慮采用排水固結(jié)措施，如插塑料排水板等方法，通過設(shè)置來改善地基的排水條件，縮短排水途徑，使地基承受附加荷載后，排水固結(jié)過程大大加快，進(jìn)而使地基強(qiáng)度得以提高。這種方法既經(jīng)濟(jì)又有效。如果屬于軟弱地基，除了常規(guī)的排水固結(jié)措施外，更多的是采用擠密樁等深層復(fù)合地基法來提高土的強(qiáng)度與穩(wěn)定性，使橋頭路基盡量連續(xù)平穩(wěn)過渡。

(1)對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的控制。要求塑料排水板須符合設(shè)計(jì)要求和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，產(chǎn)品須有資質(zhì)的廠家提供，并有出廠檢查合格證，運(yùn)至工地后，須按規(guī)定頻率抽取樣品進(jìn)行檢驗(yàn)，合格后方可使用。

(2)施工工藝需按以下程序進(jìn)行：整平原地面——構(gòu)筑土拱層——機(jī)具就位——塑料排水板穿靴——攢人套管——拔出套管——割斷塑料排水板——機(jī)具移位——攤鋪砂墊層。路基拱層采用級(jí)配碎石構(gòu)筑時(shí)，應(yīng)在拱層構(gòu)筑前先打設(shè)排水板。

(3)為防止排水通道堵塞，要求塑料排水板濾管材料具有一定隔離土顆料和滲透功能，應(yīng)等效于0.025mm孔隙，滲透系數(shù)應(yīng)不小于規(guī)范要求，施工現(xiàn)場(chǎng)堆放的塑料排水板盤帶應(yīng)適當(dāng)覆蓋，以防暴露在空氣中老化。施工中要防止泥土等雜物進(jìn)入套管內(nèi)，一旦發(fā)現(xiàn)須及時(shí)清除。

(4)為防止塑料排水板固定不牢，要求其穿靴時(shí)，須將其端部穿過預(yù)制靴頭固定架，對(duì)折帶子長(zhǎng)約

10cm，固定聯(lián)結(jié)牢固。塑料排水板搭接應(yīng)采用濾管內(nèi)平接的方法，芯板對(duì)扣，凹凸對(duì)齊，搭接長(zhǎng)度不少于20cm，濾管包裹，用可靠措施固定。靴頭制作時(shí)，不論是鐵質(zhì)的還是混凝土的，其固定架一定要埋設(shè)牢固，發(fā)現(xiàn)固定架自身不牢時(shí)，不得使用。

(5)為防止塑料排水板埋入砂墊層長(zhǎng)度不足，要求套管拔出地面后，精心丈量板體留出孔口長(zhǎng)度，保證不小于50cm，再予以切割。如果留出孔口長(zhǎng)度不足，可采用芯體平接的方法，芯板對(duì)口，凹凸對(duì)齊，搭接長(zhǎng)度不小于20cm。

2.3合理使用填筑材料。由于土的內(nèi)摩擦角較小，加之壓實(shí)質(zhì)量的影響，所填路基的壓縮沉降一般較大。因此，橋臺(tái)后的回填應(yīng)選用摩擦角大、強(qiáng)度高、透水性好的填料，如砂礫、礫石、連續(xù)級(jí)配碎、石灰穩(wěn)定土等，并且壓實(shí)速度快，加載后能在短期內(nèi)完成變形。在筆者所參與的高等級(jí)公路工程的施工過程中，后臺(tái)填土多采用輕質(zhì)填料，常用的材料為粉煤灰，其目的就是減少填方容重，減輕填方土體對(duì)地基的壓力，從而達(dá)到減少地表以下土層排水固結(jié)產(chǎn)生的沉降。對(duì)粉煤灰的原材料質(zhì)量，施工應(yīng)從以下兩個(gè)方面加以控制。

(1)粉煤灰的級(jí)配要符合要求。細(xì)粒過多，材料的摩擦角會(huì)減少，影響壓實(shí)度；反之細(xì)粒過少，粗顆粒易壓碎，壓實(shí)成型困難。根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，筆者認(rèn)為粉煤灰的粒徑含量宜大于45％，粉煤灰的燒失量宜小于12％。

(2)控制好粉煤灰的含水量。一般常用的是濕排灰和調(diào)濕灰，其含水量較大，直接上路攤鋪壓實(shí)，無法達(dá)到規(guī)定的壓實(shí)度。因此，到運(yùn)至工地的粉煤灰一定要求在場(chǎng)地上堆高瀝水，以降低含水量，然后再上路攤鋪壓實(shí)。

2.4提高填筑材料的壓實(shí)度。影響路基壓實(shí)效果的主要因素有含水量、碾壓層的厚度、壓實(shí)機(jī)械的類型和功能、碾壓遍數(shù)以及地基的強(qiáng)度等。首先要調(diào)整填筑材料的含水量，由擊實(shí)試驗(yàn)所得的擊實(shí)曲線圖有一峰值，此處的干密度為最大，稱為最大干密度，與之對(duì)應(yīng)的含水量則稱為最佳含水量。只有在最佳含水量的情況下壓實(shí)效果最好。同時(shí)其壓實(shí)的土水穩(wěn)定性最好。所以對(duì)含水量過大的土，可采用翻松晾曬或均勻摻入石灰來降低含水量；對(duì)含水量過小的土，則灑水濕潤(rùn)后再進(jìn)行壓實(shí)。

其次，壓實(shí)機(jī)械對(duì)一定含水量填筑材料的壓實(shí)狀態(tài)有很大影響。填土分層的壓實(shí)厚度、壓實(shí)遍數(shù)和壓實(shí)機(jī)械類型、土的種類和壓實(shí)度要求有關(guān)，應(yīng)通過試驗(yàn)來確定。一般20－30t的中型振動(dòng)壓路機(jī)應(yīng)碾壓3－4遍，每層壓實(shí)厚度不超過20cm。

此外，壓路機(jī)行駛速度也大有講究，既不過慢也不過快，各種壓路機(jī)械的最大速度不宜超過4Km／h，碾壓開始宜且慢速，隨著土層的逐步密實(shí)，速度逐步提高。壓實(shí)時(shí)的單位壓力不應(yīng)超過土的強(qiáng)度級(jí)限，否則土體將會(huì)遭到破壞。開始時(shí)土體較疏松，強(qiáng)度低，故宜先輕壓，隨著土體密實(shí)度的增加，再逐步提高壓強(qiáng)。

另外，路堤施工時(shí)邊緣往往壓實(shí)不到，仍處于松散狀態(tài)，雨后容易滑坍，故兩側(cè)可采取多填適當(dāng)寬度，壓實(shí)工作完成后再按設(shè)計(jì)寬度和坡度予以刷齊整平。