橋頭不均勻沉降引發(fā)跳車的原因及防治
摘要：本文通過產(chǎn)生橋頭跳車的原因分析，提出解決橋頭跳車的一系列措施和具體方法。
關鍵詞：橋頭，跳車，防治，方法
1、問題的提出
由于公路橋梁橋頭不均勻沉降而引起的跳車問題，是道路常見的危害。因沉降而形成的錯臺即臺階，輕則使車輛通過時產(chǎn)生跳動和顛簸不適，重則使通過的車輛大幅度減速，甚至造成行車事故，從而影響了公路的正常運營。尤其是對于蘇北地區(qū)，航道縱橫交錯，隨著通達工程、撤渡建橋工程的實施，橋梁明顯增加。因此，研究如何防治橋頭不均勻沉降就顯得十分必要。
2、橋頭跳車現(xiàn)象產(chǎn)生的原因分析
橋頭跳車臺階的產(chǎn)生和形成是多方面的，包括地基地面條件、填料、施工材料以及設計、施工諸多因素。
2.1橋臺及臺后填土地基的受力與沉降變形分析
橋臺及臺后填方的地基一般情況為同一性質(zhì)或同一類型的地層，但從目前設計情況看，僅對橋臺的地基進行加固處理設計，而對臺后填方路段下的地基一般不進行加固處理設計。橋臺和臺后填土是兩個不同性質(zhì)的結(jié)構(gòu)體，雖然橋臺作用在地基上的壓力大于臺后填方，但由于橋臺地基一般都進行了加固處理，所以它一般不發(fā)生豎向沉降變形。而臺后填方一般不進行加固處理，其豎向沉降變形都遠大于橋臺下的沉降變形，地基的這種差異變形，反映到上部路面，就出現(xiàn)了臺階。
2.2臺后填料受滲水侵蝕及變形分析
橋臺一般由漿砌片石和鋼筋砼砌筑，在橋臺和臺后填方之間或者錐坡部位，降水易沿路面或錐坡體下滲，下滲水對橋臺一般不發(fā)生破壞作用，但是對土類填料易產(chǎn)生侵蝕和軟化，特別是對于填方土體壓實不夠，更易產(chǎn)生侵蝕和軟化，降低強度，從而導致填方變形。
2.3臺后填料壓實分析
靠近橋臺填方處的壓實度很難達到設計規(guī)范要求，在設計和施工中主要采用強夯、人工夯實、填筑砂料等方法和措施。對于輕型橋臺，重型壓路機靠近橋臺進行壓實，振動壓路機可能破壞橋臺的結(jié)構(gòu)。而對于“U”型橋臺，重型壓路機難以靠近，從而使靠近橋臺部位的填方土體不易達到設計要求的壓實度，造成橋臺填方差異沉降變形。
2.4施工措施不當，壓實度達不到要求
當前一些施工單位盲目追求高速度，沒有嚴格按施工規(guī)程作業(yè)。臺后填土速度過快，對地基造成擾動和破壞，沒有充分時間固結(jié)，對臺背擋土墻等構(gòu)造物擠壓力大；施工時沒有按分層填筑、分層碾壓、分層檢測“三分法”施工；用料沒有把好質(zhì)量關；排水措施沒有做好。這些都使得壓實度難以達到設計要求。
2.5設計考慮不同，對填料及排水等要求不嚴
設計人員有時對施工過程如何便于碾壓考慮不周，對于填料的要求不嚴格，臺背排水考慮欠佳等也是導致橋頭交通跳車的重要因素之一。
3、解決橋頭跳車的常用方法
3.1地基加固處理
地基處理是防止臺后沉降重要的第一步。無論采取如何材料回填或加固措施，都不能代替地基處理。換言之，控制了臺背或路基填土的沉降量并不意味著地基沉降量就不會發(fā)生。必須針對現(xiàn)場具體情況，采取可能措施提供支承以上填料自重和附加荷載（活載）的穩(wěn)定地基。目前較常用的地基加固方法有強夯換填、粉噴樁等。
3.2臺背填料選擇及填筑方法
3.2.1臺背填料選擇
設計及施工中，臺背填料應在現(xiàn)場擇優(yōu)選用。采用粗顆粒材料填筑橋涵兩端路堤，或者設置一定厚度的穩(wěn)定土結(jié)構(gòu)層。
在高填方的拱涵及側(cè)墻的相接部位，應盡量使用內(nèi)摩擦角大的填料進行填筑，而且施工時應注意填料土壓平衡，不得發(fā)生偏壓，以免造成工程事故。
3.2.2臺背填料的填筑方法
（1）填筑范圍為橋梁、涵洞臺背填土順路線方向長度，頂部為距翼墻尾端臺高加2m，底部為距離基礎（或立柱、承臺）外邊緣3m。
（2）填筑方法：對于涵洞、拱橋，其上填土包括路面厚度小于2m者可填至蓋板頂，以上可用與路堤相同的填料填筑。對于橋臺、臺背填土，在其高度范圍內(nèi)應全部利用符合上述填料要求的材料回填（若橋臺處原地面起伏不平，應以最低點起算）。若為重力式U型橋臺，U型腔內(nèi)填土使用大型壓路機壓實有困難，可采用小型機具仔細夯實，其后換填土應適當加長。因蘇北地區(qū)一般河道較寬，有相當部分橋梁為壓縮河床的橋梁，位于河灘內(nèi)的引道路堤，若橋位附近有河卵石土，其回填范圍應延長至河灘內(nèi)路堤全長。填挖交界處距回填處理的未端較近時，亦應考慮全部處理，并保證結(jié)合緊密。
3.3設計橋頭搭板防治橋頭跳車
在路堤與橋涵結(jié)構(gòu)物的連接段上，考慮結(jié)構(gòu)物的差異，設置一定長度的過渡段，設置搭板可以使柔性結(jié)構(gòu)路段產(chǎn)生的較大沉降通過搭板逐漸過渡至橋涵結(jié)構(gòu)物上，車輛行駛就不致于產(chǎn)生跳躍。搭板長度從3m至8m不等。搭板的使用，在一定的時間內(nèi)效果較好，但是在路段一側(cè)搭板擱置在路面基層上或特制的枕梁上，基層或枕梁的沉陷可能在該處形成凹陷，導致搭板滑落。鑒于此，施工時還需進行特別加固，在搭板的端部設置寬0.4m深1m的水泥穩(wěn)定砂礫大枕梁，這樣使用效果會更好。
3.3.1搭板埋置深度
搭板埋置深度可分為高置式、中置式和低置式。高置式是將搭板頂面與橋臺頂面齊平；低置式是搭板的遠臺端頂面在路面基層結(jié)構(gòu)之下，有利于路面鋪設；中置式是遠臺端搭板面在路面面層與基層之間。
3種埋置深度主要根據(jù)路面結(jié)構(gòu)來選擇，剛性路面可選用高置式，柔性路面宜采用中置式或低置式。由于中置式施工便利，故采用較普遍。
3.3.2搭板坡度設置
由于橋頭引道一般均設置縱、橫坡，橋頭搭板的坡度應與之相適應。同時，橋頭路堤沉降后必然會引起縱坡變化，原則上橋頭搭板的縱、橫應與路面一致，有時搭板坡度大些。但也不宜過大，建議i≤5%。
3.3.3搭板與橋臺的連接
搭板的近臺端置于橋臺上，常采用小跨徑簡支板的方式。搭板遠臺端下沉量往往較大，會引起橋臺上板端轉(zhuǎn)動。搭板的遠臺端擱置在土基上，路基沉降后搭板會產(chǎn)生縱向滑移，必須設置錨栓。高置式搭板，溫升過程中剛性路面可能對橋臺產(chǎn)生能力。以往由于某種原因結(jié)構(gòu)不夠合理，有時造成牛腿損壞、近臺板端裂縫或造成路面降起等病害。
3.4土工格網(wǎng)處理橋頭跳車的設計
3.4.1加固處理
理論計算表明：采用土工格網(wǎng)處理橋臺臺背填土時，土工格網(wǎng)與土一起承受外部和內(nèi)部荷載的作用；格網(wǎng)與土接觸面的摩擦作用，降低了橋臺臺背局部范圍土中的垂直應力，使土體承載能力得以提高，減少了沉降；土工格網(wǎng)使土體的抗剪強度得到充分發(fā)揮，約束了土體的側(cè)向變形；由于水平攤鋪的土工格網(wǎng)具有彈性，在反復荷載作用下，不會產(chǎn)生或減小變形的累積。由于上述多方面的原因，在臺背填土中合理地布置土工格網(wǎng)能有效地解決橋頭跳車問題。
3.4.2設計方案
臺背填筑均采用下部砂性土或級配碎石，上部土工格網(wǎng)加碎石，只是各層的高度、土工格網(wǎng)層的距離和長度不同，水平鋪設的土工格網(wǎng)錨固在橋臺臺背的翼墻上。鋪網(wǎng)長度由下而上按1：1的坡率增加，最上一層長度不宜小于9m。
土工格網(wǎng)多采用CE131型格網(wǎng)，它是由高度聚乙稀材料擠壓成型，格網(wǎng)每卷寬度2.5m，每卷長度為30m，網(wǎng)格大小為27mm×27mm，厚度為3.3mm，抗張拉強度為3.0kN/m。
3.4.3土工格網(wǎng)的施工
施工前按設計圖紙沿橋臺臺背縱向基坑開挖3m，抽干地下水，分層（≤30cm）鋪墊級配碎石層，用CA25壓路機碾壓8-10遍，回填至原地面線。然后沿橋臺臺背縱向10m范圍內(nèi)清除原地面以下30cm的浮土并整平，采用上述方法回填級配碎石至原地面標高，用振動式壓路機壓實，邊角部位用手扶式振動夯板夯實，使其壓實度達到90%以上。
在施工準備步驟完成后，在級配碎石層上攤鋪2cm厚的粗砂，以免土工格網(wǎng)直接與碎石接觸而被壓斷。
（1）土工格網(wǎng)的攤鋪：其攤鋪沿線路的縱向進行，將成捆格網(wǎng)自橋臺背部向外展開，按設計長度截斷。
（2）土工格網(wǎng)的張緊、定位和錨固：先將土工格網(wǎng)靠橋臺一端固定（膨脹螺釘間距為60cm）上，然后用一鉤橫梁將土工格網(wǎng)張緊，使產(chǎn)生2%-4%的伸長后用U型釘定位（U型釘?shù)牟荚O間距不大于1m，U型釘?shù)拈L度大于25m為宜），再將土工格網(wǎng)用膨脹螺釘錨固于橋臺兩側(cè)的翼墻上（膨脹螺釘間距不大于1m）。
（3）土工格網(wǎng)的搭接：對于每層土工格網(wǎng)，相鄰的兩端應相互搭接，搭接寬度以不小于20cm為宜，并用尼龍繩呈“之”字形穿綁，使之連為一體。
土工格網(wǎng)鋪好后，在填料與臺背交界部位填筑20cm厚的級配碎石，以便于臺背排水。填料顆粒粒徑小于3cm，每層松鋪厚度≤20cm，整平后用CA25壓路機靜壓3遍后振壓6遍，壓實度達到90%（路基頂面以下1m范圍內(nèi)的壓實度不小于93%），壓實后的厚度約為25cm。在橋臺和翼墻附近等大型壓路機碾壓不到的部位還需采用手扶振動壓路機復壓或人工夯實，以確保其壓實度。
運料車應設法避免在已攤鋪并張緊定位好的土工格網(wǎng)上直接碾壓，以免對格網(wǎng)產(chǎn)生推移作用。
4、結(jié)束語
影響各級公路橋頭跳車的因素很多，既有管理方面問題，又有設計問題，還有施工質(zhì)量問題；既有原地面因素，又有填筑材料質(zhì)量因素，還有施工工藝因素；更有人們的思想認識問題。
筆者認為，要防治橋頭跳車，必須堅持預防為主的方針，在“防”字上狠下功夫，針對橋頭引道所存在的薄弱環(huán)節(jié)，采取多種措施，綜合治理。
