桥头不均匀沉降引发跳车的原因及防治

　　摘要：本文通过产生桥头跳车的原因分析，提出解决桥头跳车的一系列措施和具体方法。
　　关键词：桥头，跳车，防治，方法
　　1、问题的提出
　　由于公路桥梁桥头不均匀沉降而引起的跳车问题，是道路常见的危害。因沉降而形成的错台即台阶，轻则使车辆通过时产生跳动和颠簸不适，重则使通过的车辆大幅度减速，甚至造成行车事故，从而影响了公路的正常运营。尤其是对于苏北地区，航道纵横交错，随着通达工程、撤渡建桥工程的实施，桥梁明显增加。因此，研究如何防治桥头不均匀沉降就显得十分必要。
　　2、桥头跳车现象产生的原因分析
　　桥头跳车台阶的产生和形成是多方面的，包括地基地面条件、填料、施工材料以及设计、施工诸多因素。
　　2.1桥台及台后填土地基的受力与沉降变形分析
　　桥台及台后填方的地基一般情况为同一性质或同一类型的地层，但从目前设计情况看，仅对桥台的地基进行加固处理设计，而对台后填方路段下的地基一般不进行加固处理设计。桥台和台后填土是两个不同性质的结构体，虽然桥台作用在地基上的压力大于台后填方，但由于桥台地基一般都进行了加固处理，所以它一般不发生竖向沉降变形。而台后填方一般不进行加固处理，其竖向沉降变形都远大于桥台下的沉降变形，地基的这种差异变形，反映到上部路面，就出现了台阶。
　　2.2台后填料受渗水侵蚀及变形分析
　　桥台一般由浆砌片石和钢筋砼砌筑，在桥台和台后填方之间或者锥坡部位，降水易沿路面或锥坡体下渗，下渗水对桥台一般不发生破坏作用，但是对土类填料易产生侵蚀和软化，特别是对于填方土体压实不够，更易产生侵蚀和软化，降低强度，从而导致填方变形。
　　2.3台后填料压实分析
　　靠近桥台填方处的压实度很难达到设计规范要求，在设计和施工中主要采用强夯、人工夯实、填筑砂料等方法和措施。对于轻型桥台，重型压路机靠近桥台进行压实，振动压路机可能破坏桥台的结构。而对于“U”型桥台，重型压路机难以靠近，从而使靠近桥台部位的填方土体不易达到设计要求的压实度，造成桥台填方差异沉降变形。
　　2.4施工措施不当，压实度达不到要求
　　当前一些施工单位盲目追求高速度，没有严格按施工规程作业。台后填土速度过快，对地基造成扰动和破坏，没有充分时间固结，对台背挡土墙等构造物挤压力大；施工时没有按分层填筑、分层碾压、分层检测“三分法”施工；用料没有把好质量关；排水措施没有做好。这些都使得压实度难以达到设计要求。
　　2.5设计考虑不同，对填料及排水等要求不严
　　设计人员有时对施工过程如何便于碾压考虑不周，对于填料的要求不严格，台背排水考虑欠佳等也是导致桥头交通跳车的重要因素之一。
　　3、解决桥头跳车的常用方法
　　3.1地基加固处理
　　地基处理是防止台后沉降重要的第一步。无论采取如何材料回填或加固措施，都不能代替地基处理。换言之，控制了台背或路基填土的沉降量并不意味着地基沉降量就不会发生。必须针对现场具体情况，采取可能措施提供支承以上填料自重和附加荷载（活载）的稳定地基。目前较常用的地基加固方法有强夯换填、粉喷桩等。
　　3.2台背填料选择及填筑方法
　　3.2.1台背填料选择
　　设计及施工中，台背填料应在现场择优选用。采用粗颗粒材料填筑桥涵两端路堤，或者设置一定厚度的稳定土结构层。
　　在高填方的拱涵及侧墙的相接部位，应尽量使用内摩擦角大的填料进行填筑，而且施工时应注意填料土压平衡，不得发生偏压，以免造成工程事故。
　　3.2.2台背填料的填筑方法
　　（1）填筑范围为桥梁、涵洞台背填土顺路线方向长度，顶部为距翼墙尾端台高加2m，底部为距离基础（或立柱、承台）外边缘3m。
　　（2）填筑方法：对于涵洞、拱桥，其上填土包括路面厚度小于2m者可填至盖板顶，以上可用与路堤相同的填料填筑。对于桥台、台背填土，在其高度范围内应全部利用符合上述填料要求的材料回填（若桥台处原地面起伏不平，应以最低点起算）。若为重力式U型桥台，U型腔内填土使用大型压路机压实有困难，可采用小型机具仔细夯实，其后换填土应适当加长。因苏北地区一般河道较宽，有相当部分桥梁为压缩河床的桥梁，位于河滩内的引道路堤，若桥位附近有河卵石土，其回填范围应延长至河滩内路堤全长。填挖交界处距回填处理的未端较近时，亦应考虑全部处理，并保证结合紧密。
　　3.3设计桥头搭板防治桥头跳车
　　在路堤与桥涵结构物的连接段上，考虑结构物的差异，设置一定长度的过渡段，设置搭板可以使柔性结构路段产生的较大沉降通过搭板逐渐过渡至桥涵结构物上，车辆行驶就不致于产生跳跃。搭板长度从3m至8m不等。搭板的使用，在一定的时间内效果较好，但是在路段一侧搭板搁置在路面基层上或特制的枕梁上，基层或枕梁的沉陷可能在该处形成凹陷，导致搭板滑落。鉴于此，施工时还需进行特别加固，在搭板的端部设置宽0.4m深1m的水泥稳定砂砾大枕梁，这样使用效果会更好。
　　3.3.1搭板埋置深度
　　搭板埋置深度可分为高置式、中置式和低置式。高置式是将搭板顶面与桥台顶面齐平；低置式是搭板的远台端顶面在路面基层结构之下，有利于路面铺设；中置式是远台端搭板面在路面面层与基层之间。
　　3种埋置深度主要根据路面结构来选择，刚性路面可选用高置式，柔性路面宜采用中置式或低置式。由于中置式施工便利，故采用较普遍。
　　3.3.2搭板坡度设置
　　由于桥头引道一般均设置纵、横坡，桥头搭板的坡度应与之相适应。同时，桥头路堤沉降后必然会引起纵坡变化，原则上桥头搭板的纵、横应与路面一致，有时搭板坡度大些。但也不宜过大，建议i≤5%。
　　3.3.3搭板与桥台的连接
　　搭板的近台端置于桥台上，常采用小跨径简支板的方式。搭板远台端下沉量往往较大，会引起桥台上板端转动。搭板的远台端搁置在土基上，路基沉降后搭板会产生纵向滑移，必须设置锚栓。高置式搭板，温升过程中刚性路面可能对桥台产生能力。以往由于某种原因结构不够合理，有时造成牛腿损坏、近台板端裂缝或造成路面降起等病害。
　　3.4土工格网处理桥头跳车的设计
　　3.4.1加固处理
　　理论计算表明：采用土工格网处理桥台台背填土时，土工格网与土一起承受外部和内部荷载的作用；格网与土接触面的摩擦作用，降低了桥台台背局部范围土中的垂直应力，使土体承载能力得以提高，减少了沉降；土工格网使土体的抗剪强度得到充分发挥，约束了土体的侧向变形；由于水平摊铺的土工格网具有弹性，在反复荷载作用下，不会产生或减小变形的累积。由于上述多方面的原因，在台背填土中合理地布置土工格网能有效地解决桥头跳车问题。
　　3.4.2设计方案
　　台背填筑均采用下部砂性土或级配碎石，上部土工格网加碎石，只是各层的高度、土工格网层的距离和长度不同，水平铺设的土工格网锚固在桥台台背的翼墙上。铺网长度由下而上按1：1的坡率增加，最上一层长度不宜小于9m。
　　土工格网多采用CE131型格网，它是由高度聚乙稀材料挤压成型，格网每卷宽度2.5m，每卷长度为30m，网格大小为27mm×27mm，厚度为3.3mm，抗张拉强度为3.0kN/m。
　　3.4.3土工格网的施工
　　施工前按设计图纸沿桥台台背纵向基坑开挖3m，抽干地下水，分层（≤30cm）铺垫级配碎石层，用CA25压路机碾压8-10遍，回填至原地面线。然后沿桥台台背纵向10m范围内清除原地面以下30cm的浮土并整平，采用上述方法回填级配碎石至原地面标高，用振动式压路机压实，边角部位用手扶式振动夯板夯实，使其压实度达到90%以上。
　　在施工准备步骤完成后，在级配碎石层上摊铺2cm厚的粗砂，以免土工格网直接与碎石接触而被压断。
　　（1）土工格网的摊铺：其摊铺沿线路的纵向进行，将成捆格网自桥台背部向外展开，按设计长度截断。
　　（2）土工格网的张紧、定位和锚固：先将土工格网靠桥台一端固定（膨胀螺钉间距为60cm）上，然后用一钩横梁将土工格网张紧，使产生2%-4%的伸长后用U型钉定位（U型钉的布设间距不大于1m，U型钉的长度大于25m为宜），再将土工格网用膨胀螺钉锚固于桥台两侧的翼墙上（膨胀螺钉间距不大于1m）。
　　（3）土工格网的搭接：对于每层土工格网，相邻的两端应相互搭接，搭接宽度以不小于20cm为宜，并用尼龙绳呈“之”字形穿绑，使之连为一体。
　　土工格网铺好后，在填料与台背交界部位填筑20cm厚的级配碎石，以便于台背排水。填料颗粒粒径小于3cm，每层松铺厚度≤20cm，整平后用CA25压路机静压3遍后振压6遍，压实度达到90%（路基顶面以下1m范围内的压实度不小于93%），压实后的厚度约为25cm。在桥台和翼墙附近等大型压路机碾压不到的部位还需采用手扶振动压路机复压或人工夯实，以确保其压实度。
　　运料车应设法避免在已摊铺并张紧定位好的土工格网上直接碾压，以免对格网产生推移作用。
　　4、结束语
　　影响各级公路桥头跳车的因素很多，既有管理方面问题，又有设计问题，还有施工质量问题；既有原地面因素，又有填筑材料质量因素，还有施工工艺因素；更有人们的思想认识问题。
　　笔者认为，要防治桥头跳车，必须坚持预防为主的方针，在“防”字上狠下功夫，针对桥头引道所存在的薄弱环节，采取多种措施，综合治理。