浅谈桥头跳车的原因及防治

2014-05-09胡刚

交通科技 2014年1期

胡刚

（新疆通途勘察设计研究院有限公司乌鲁木齐 830000）

桥头跳车是指在行车荷载的反复作用下，回填土自身固结沉降产生较大的沉降变形，从而使桥台构造物与台背路堤衔接处出现较大沉降差，在台背附近出现行车陡坡或错台，导致路面纵断面线形突变，在车辆行驶至该处发生明显的振动、颠簸。桥头跳车的处治方法如下。

1 注浆法

注浆压力和浆液浓度是保证注浆质量的重要因素，对于不同填料和形态的路基，采用的注浆压力也不同，注浆压力的大小主要取决于路基的密实度、强度及初始应力。注浆用的单液浆液，以水泥为主体，适当配入部分粉煤灰和外加剂。根据浆液在土中的流动方式，可分为渗透注浆法和劈裂注浆法［1］。

1.1 注浆施工工艺及步骤

（1）工艺流程。钻机就位→回转钻进成孔→埋设钢花管→注浆→停歇40～60 min→再次注浆→重复前2个环节3次以上→结束注浆（浆量或压力控制）。

（2）施工步骤。台背处理区孔位的布置：应根据浆液注浆有效范围相互重叠，使被加固土体在平面和深度范围内构成一个整体。

（3）钻机就位及成孔。按现场孔位标志准确就位，同时校正钻杆（或注浆管）的垂直度，用73型钻头开孔并终孔，孔深为10 m，成孔方式为回转钻进。

1.2 注浆加固效果检验

桥台台背注浆加固后1个月，利用标准贯入实验测定加固段的软土体击数，并与未加固前的击数进行比较，获得其平均击数为5.8击，比加固前增加4.6击。经压密注浆的台背处理区，在完工后一直进行跟踪观测，半年时间内未发现有继续沉降或差异沉降现象，证明经压密注浆处理后桥台台背路堤的加固效果是很明显的。

1.3 验收标准

（1）交工验收时的检测要求。①平行于行车方向用15 m线绳进行拉线，检测线绳与路顶面间隙的距离，要求其高差不大于10 mm（每块板检查一点）；②用3 m直尺检测路面，要求其平整度不大于5 mm（每处检查10个点）。

（2）竣工验收时的要求。对每一跳车地点进行路面沉降观测，要求其最大沉降量不大于10 mm（每一处观测1个点）。

2 重铺面层法

常用的一种维修桥头跳车的方法就是将后台路面凿掉后重新铺装混凝土，但值得注意的是采用这种方法时不能破坏或扰动原来的后台填土。对于沥青混凝土路面，一般采用铣刨机铣刨桥梁引道路面，然后重新摊铺沥青混合料。

2.1 设计原则

（1）处理路面长度原则。2.5 c m≤h≤6 c m，处理长度为30 m；6 c m＜h≤9 c m，处理长度为40 m；h＞9 c m，处理长度为50 m。

（2）处理路面深度原则。h＜2.5 c m，不做处理；2.5≤h≤4 c m，处理深度为4 c m；6＜h≤8 c m，处理深度为8 c m。其他沉降量处理深度为h＋0.9 c m取整。

（3）标高设计原则。在处理路段的2端起增设2条反向竖曲线，曲线要求按下述规定计算：处理路段长为L，最大沉降量为h，竖曲线半径为L／2 h，坡度为现桥面纵坡外侧路面纵坡。

2.2 配合比设计［2］

由于重新铺筑的沥青混凝土面层的厚度不一致，因此，不能完全按照原来的配合比进行施工，需要重新考虑重铺面层的配合比设计。例如，重新修筑的路面至少需要4 c m的沥青面层，而在桥头与路面接洽处的面层厚度可能会厚至6～8 c m，这就形成了一个纵断面为梯形的路面结构形式。对于4 c m厚的路面，适宜采用AC-16的设计级配，但较之于8 c m厚的路面，其粒径偏小；同样，对于8 c m厚的面层，适宜采用AC-20的级配设计，但较之于4 c m厚的路面，其粒径偏大，见图1。因此，单一地采用AC-16或者AC-20都无法满足实际工程的要求。由此可见，寻找一个两全齐美的办法来满足厚度不等的沥青路面面层显得尤为迫切和重要。因此，可以选取AC-16的下限与AC-20的上限作为新的级配范围，从该级配范围中拟定出级配范围中值，作为最终确定的设计级配，运用于工程当中。新的级配曲线见图2。

图1 AC-16和AC-20级配曲线图

图2 新的级配曲线图

3 重铺路面施工工艺流程

（1）纵断面和横断面控制。纵断面以超车道、行车道紧急停车带3条中心线为实测和设计拉坡段面，以相对稳定的路面和伸缩缝顶面标高为控制点，在设计纵坡时应满足高速公路技术标准，与原路面和桥面衔接的坡差不大于0.4%，桥面两端每端拉坡应不小于30 m，一般不大于50 m为宜。横断面应以设计横坡度控制，进行合理控制。

（2）标出铣刨范围和深度。根据纵断面和横断面设计，现场标出摊铺范围和深度。对于摊铺厚度不足4 c m处用铣刨机铣刨至4 c m边缘切齐，其他部位用铣刨机拉毛；摊铺厚度大于6 c m处，应分层摊铺。

（3）铣刨。与不翻修路段的横向接缝处用切缝机割齐，横向接缝应与路中心线垂直。铣刨机要设专人指挥，铣刨机行进要匀速、平稳，不能随意变换速度，避免中途停顿，严格按规程操作。

（4）清槽。铣刨后即可进行槽内清理工作，槽四壁要用钢刷清除浮灰，槽底清理要彻底干净，不遗留松散、夹层，最后用鼓风机吹净槽内灰尘。

（5）洒布乳化沥青粘层油。在摊铺沥青混合料前3～4 h，下面层表面用沥青洒部车均匀喷洒0.3～0.5 kg／m2粘层沥青，无漏洒，无重叠，与不翻修路段接界的原路侧壁和平石侧壁均匀地涂刷粘层沥青。

（6）沥青面层摊铺。①采用与原沥青层相同或按设计要求的材料和厚度进行摊铺；②沥青混凝土摊铺时气温不宜低于10℃；③采用有自动调平装置的摊铺机摊铺；摊铺速度必须均匀缓慢，避免忽快、忽慢或停机待料现象，同时应调整好摊铺机压夯振动频率，使初步压实达到85%以上。

（7）接缝。由于处理桥头跳车工程的特殊性，压实工作中很大一部分是接缝压实，横向接缝、纵向接缝处不应有凹凸不平的表面，应保证接缝位置平顺和具有正确的设计竖曲线，压实度达到设计规定的要求。

（8）改造后处理。如果经过一段时间的使用后，桥台与路堤又产生2 c m以上的错台，由于桥头10 m引道的纵坡与桥上纵坡相同，只要桥头接坡纵坡变化值不超过5‰，桥头跳车的维修只需在10 m内进行，这样可降低成本，提高效率。

4 EPS换填治理法

对于某些已发生桥头错台的路段，因为其不可中断交通的特殊性，对地基重新处理的难度较大，因此只能对台后路堤进行处理。而有些运营年数稍长的桥梁，由于地基工后沉降仍然不稳定，无法使用注浆法，同样采用加筋路堤也不合适，这种情况下，可以采用轻质填料来解决这一问题。

4.1 EPS混凝土换填处治桥头跳车的机理

（1）低密度降低路堤自重。EPS混凝土密度在1.0～1.3 g／c m3，只有一般填料的50%左右，采用EPS混凝土换填原有填料能有效降低路堤自重。

（2）自身压缩性小。EPS混凝土材料由水泥胶结材料固化而成，具有混凝土性质，它不同于一般填料，不存在孔隙与压实度的问题；EPS混凝土还具有较高的抗压强度，在荷载的作用下，只有弹性压缩变形，无自身工后沉降问题。

（3）直立性减少对桥台的推力。EPS混凝土材料，还具有直立性好，对地下结构物几乎没有土压力的作用，可适度地简化结构物的挡土结构，提高结构物的使用寿命。

（4）刚性降低刚柔突变。EPS混凝土的刚性比混凝土小，但比优质土大得多，可在一定程度上缓解桥（涵）与路基间材料的刚柔突变。

4.2 EPS混凝土配合比设计

EPS混凝土的配合比设计，目前尚无规范和标准可依，参考桥头路基填筑要求，应用于桥头跳车处治的EPS混凝土在满足力学性能的要求下，其配合比设计目标如下。

（1）密度要求轻，一般填料都在1.8～2.0 g／c m3之间，为了达到明显减少填筑荷载对路基影响的要求，EPS混凝土的密度目标为1.2 g／c m3以下。

（2）EPS混凝土应具有较好的施工性，便于现场施工且能连续作业。

（3）EPS混凝土应具有较好的经济性。

（4）具有整体性。

通过大量的实验研究，确定施工采用的EPS混凝土主要材料有：水泥（普通硅酸盐水泥PO32.5）［3］；中砂（表观密度为2.450 g／c m3，细度模数为2.7）；碎石（表观密度为2.704 g／c m3，粒径分布范围为5～21.5 mm）；EPS颗粒（表观密度为16 kg／m3，颗粒直径3～5 mm）；外掺剂为改性A。根据以往研究，通过大量的配合比设计实验最终得出优化配合比（质量比）为：水泥∶水∶砂∶碎石∶EPS∶外加剂＝280∶146∶226∶336∶14.6∶6.0。

4.3 EPS现场施工工艺

由于EPS混凝土原材料种类多，且流动性较差，采用自落式搅拌机出料有困难，因此采用剪切力大的强制式搅拌机，以节约拌和时间，使拌和物充分搅拌均匀。拌和时间可以根据混合料的拌和效果进行调试，但选用连续式拌和机时必须注意拌和效果能达到均匀性的要求。

（1）EPS混凝土的换填设计。根据模量渐变原理，在路桥过渡段设置楔形加固区，实现刚性桥台与柔性路基模量的平稳过渡，消除过大的差异性沉降，形成平缓的沉降过渡段，达到防治桥台跳车的目的，见图3。

图3 EPS混凝土换填路堤纵断面图（尺寸单位：c m）

（2）施工工艺。①拌和。首先将EPS和1／3水倒入搅拌机内进行预湿搅拌，然后倒入砂和碎石搅拌，再将水泥、微硅粉和减水剂代入继续搅拌，最后将剩余的水加入并搅拌至均匀；②摊铺。人工摊铺可以使用钢桁梁找平，并加以人工修补。平整度可控制在5 mm，松铺系数可通过试验确定；③碾压。EPS混凝土的强度和其他性质取决于EPS混凝土碾压后所能达到的密实度，要达到理想的密实度，选用合适的压实设备是十分重要的；④养护。一般情况下混凝土浇筑或碾压结束后应自然放置至洒水养护。