路橋過渡段沉降分析及處理技術(shù)探討

李春輝

摘 要：近些年來，我國的高速公路建設(shè)發(fā)展迅速，不斷追求高速公路的舒適、便捷，但目前結(jié)合我國的高速公路的情況分析，存在路橋過渡段的不均勻沉降的普遍現(xiàn)象，橋頭跳車嚴(yán)重，影響行車安全性和舒適性，文章主要分析路橋過渡段不均勻沉降病害發(fā)生的原因，并提出了相關(guān)的處理技術(shù)措施，優(yōu)化治路橋過渡段不均勻沉降的效果，以供參考。

關(guān)鍵詞：路橋過渡段；不均勻沉降；原因；高壓噴射注漿技術(shù)

中圖分類號：U416.1 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）21-0145-02

Abstract： In recent years， the highway construction in our country has been developing rapidly， continuously pursuing the comfort and convenience of the expressway， but at present， combined with the analysis of the expressway situation in our country， there exists the common phenomenon of uneven settlement in the transition section of the road and bridge. The serious bumping at bridge head affects the safety and comfort of driving. This paper mainly analyzes the causes of uneven settlement in transition section of road and bridge， and puts forward relevant technical measures to optimize the effect of uneven settlement in transition section of road and bridge for reference.

Keywords： transition section of road and bridge； uneven settlement； cause； high pressure jet grouting technology

引言

隨著我國路橋的迅速發(fā)展，車輛快速、安全、經(jīng)濟(jì)和舒適的要求越來越高，路橋過渡段的不均勻沉降現(xiàn)象在國內(nèi)外的公路當(dāng)中普遍存在，影響路橋的使用性能和運輸效益的發(fā)揮作用，我國每年用于路橋過渡段的養(yǎng)護(hù)維修費用都非常多。導(dǎo)致路橋過渡段發(fā)生不均勻沉降的原因很多，本文對路橋過渡段的沉降進(jìn)行了分析，針對不均勻沉降產(chǎn)生的具體原因提出合理的處治對策，只有這樣才能減少不均勻沉降病害的發(fā)生。

1 不均勻沉降的成因

導(dǎo)致橋頭跳車直接原因是橋臺兩側(cè)產(chǎn)生了差異沉降，導(dǎo)致路橋過渡段發(fā)生不均勻沉降的原因很多，主要包括：自然環(huán)境的原因（比如降雨、工程地質(zhì)條件等）、設(shè)計和施工方面的原因，我們需要先對路橋的不均勻沉降類型進(jìn)行分類分析，針對不均勻沉降產(chǎn)生的具體原因提出合理的處治對策，只有這樣才能減少不均勻沉降病害的發(fā)生。

（1）臺背填料與橋臺的剛度差異。路基的填料為柔性的土，剛度較小，橋臺的建造材料多為鋼筋混凝土，且下部地基一般還會用樁基進(jìn)行加固，兩者之間的材料特性相差很大。因此同樣的荷載作用在路橋過渡段的這兩種不同材料時，路基土體間的空隙會越來越小，土體也會越來越密實，在土體被逐漸壓實的時候路基就會產(chǎn)生一定的變形沉降，而橋臺的基礎(chǔ)下面都會采用樁基礎(chǔ)進(jìn)行加固，橋臺結(jié)構(gòu)在車輛和自重的荷載下，沉降變形會非常小，這兩種材料的下沉量會相差很大，形成不均勻沉降。（2）施工控制不嚴(yán)。目前有些施工單位意識不到公路路基過渡段施工的特殊性，只是追求眼前利益，盡量縮短施工工期，節(jié)約投資成本，造從而造成施工質(zhì)量不過關(guān)。橋涵的兩端路基填方通常都很高，同時橋頭路基的施工一般是在橋臺工程完成和一般路基大部分完工后才開始進(jìn)行，因此一般留給路橋過渡段的施工作業(yè)面比較狹窄，并且在實際的施工當(dāng)中，由于壓實機械和橋臺的特殊構(gòu)造，使接近橋臺附近的土體很難用機械進(jìn)行壓實，這樣在公路運營通車以后，在長期汽車荷載的作用下，原來未被壓實的區(qū)域就會產(chǎn)生更大的壓縮變形，最終形成不均勻沉降。另外，有些施工單位在施工過程中為了趕工期，在橋臺附近區(qū)域進(jìn)行填土?xí)r，沒等路基填土充分固結(jié)的情況下就開始了下一工序的施工。這種做法的后果是，本來該在工期內(nèi)完成的路基固結(jié)沉降，最終以工后沉降的方式表現(xiàn)出來，造成過大的局部沉降，導(dǎo)致路橋過渡段不均勻沉降病害的發(fā)生。還有，如果在橋臺附近區(qū)域施工時，如果沒有及時的修建擋墻或者護(hù)坡，這樣就可能使臺背附近區(qū)域的填土發(fā)生整體的滑移，嚴(yán)重時甚至?xí)蛄旱幕A(chǔ)產(chǎn)生影響。對于橋臺的后側(cè)區(qū)域和翼墻內(nèi)側(cè)區(qū)域，這些地方的壓實度相對其它地方更難達(dá)到要求，這是路橋過渡段區(qū)域產(chǎn)生不均勻沉降的另一個重要原因。（3）水的損害。橋臺臺背附近的路基一般采用砂類或者滲水性較好的土體最為填料，很少在橋臺臺背附近單獨的設(shè)置防排水設(shè)設(shè)施?，F(xiàn)在一般的做法是，對于經(jīng)常浸泡水中的路基段采用漿砌片石進(jìn)行護(hù)坡，而對于一般的過渡段區(qū)域來講，一般只將橋臺的錐坡采用漿砌片石，其他地方采用草皮等方式進(jìn)行護(hù)坡。但通過大量的調(diào)研發(fā)現(xiàn)，在橋臺附近發(fā)生水毀病害的區(qū)域錐坡和橋臺護(hù)坡也都會發(fā)生損壞，這是因為采用的草護(hù)坡等路堤邊坡防護(hù)措施沒有起到保護(hù)路堤不受雨水沖刷侵害的作用，因此臺背防排水設(shè)施的設(shè)置不合理和在橋頭路堤段采取不恰當(dāng)?shù)倪吰路雷o(hù)措施，會使得臺背路堤填土流失，進(jìn)而導(dǎo)致路基的承載能力降低，在長期汽車荷載和自然環(huán)境的影響作用下，該區(qū)域的路基會產(chǎn)生越來越大的變形，最后導(dǎo)致不均勻沉降的病害發(fā)生。（4）地基強度不同。橋臺是剛性體，一般橋臺下面的地基都會采就用灌注樁等措施進(jìn)行加固處理。而橋臺臺后填方路基段的地基一般不會采用橋臺地基那樣嚴(yán)格的方式進(jìn)行加固處理。因此，橋臺跟臺后地基強度的不同也可能會導(dǎo)致過渡段的路堤產(chǎn)生差異沉降變形。

2 過渡段路基沉降處理技術(shù)措施

（1）臺背填土材料的選擇。橋臺臺背的填料對過渡段沉降的大小起著很大的作用，材料不好，彎沉值和壓實度就不容易達(dá)到相關(guān)要求。對于臺背回填的基礎(chǔ)部分來說，應(yīng)該全部采用砂礫進(jìn)行回填；對處于地下水影響范圍地段的臺背路堤，應(yīng)該使用砂礫填筑高出地下水位30cm的方法進(jìn)行處理，對于基礎(chǔ)以上的臺背回填材料部分要求使用的材料透水性比較好（比如：砂礫、礦渣、碎石等），并且填料的CBR（最小承載比）值必須大于8，如果直接采用粉性土、粘性土進(jìn)行臺背路堤填筑，那么會造成橋臺臺背填料強度很低、變形大、水穩(wěn)定性差、不易壓實、二次固結(jié)變形大的現(xiàn)象，使臺背回填料很難能夠滿足變形與剛度的相關(guān)要求，因此這類土不能直接作為橋臺臺背填料進(jìn)行回填。若在粘性土中摻入8%～12%的石灰進(jìn)行改良，使其形成半剛性的材料，這樣就能達(dá)到很好的效果，滿足臺背回填材料的要求。（2）過渡段回填范圍。過渡段回填距離的范圍會對臺背填料的變形和剛度的平順過渡產(chǎn)生直接的影響：從經(jīng)濟(jì)方面來說，過渡段回填的范圍過長，會導(dǎo)致公路的修建成本增加；從處治效果上來說：過渡段回填范圍過短，則達(dá)不到“柔過渡”的效果。因此，在對臺背進(jìn)行回填時應(yīng)該在滿足填料剛度“剛?cè)徇^渡”的前提下，盡量縮短過渡段臺背填土的回填范圍，節(jié)約投資成本。確定橋臺臺背的填土范圍時應(yīng)該考慮以下幾個方面：a.過渡段的長度范圍應(yīng)該保證實現(xiàn)剛?cè)徇^渡的技術(shù)要求。b.應(yīng)留出足夠的空間供壓路機施工作業(yè)，保證過渡段的壓實度要求。c.綜合考慮已填路基段與臺背填料路基段兩者之間形成較好結(jié)合時所需要的距離。國內(nèi)曾有人提出如下尺寸：對于橋頭臺背回填的底部距離最短應(yīng)為2.0m（為了便于壓路機碾壓），以2.0m為基準(zhǔn)，若一般的路基段為原狀土，則在過渡段填料與路堤的交界處采用1：1的坡度進(jìn)行填筑；若一般路基段為回填土，則在過渡段與路堤的交界處采用1：1.5的坡度進(jìn)行填筑。在臺背填料與一般路路堤交界的位置為了保證兩種材料能夠很好的結(jié)合在一起，一般將過渡段填料與路堤的交界處做成臺階的形式填筑路基，同時為了保證路基的填筑效果，一般要求每級臺階的高度小于60cm。對于臺背填土與路基間相接的坡度也可以采用坡比1～2的一種坡度，確定了這幾個參數(shù)以后就能較好的確定橋臺臺背填土的范圍。（3）高壓噴射注漿法。當(dāng)路基的強度不足引起過大的沉降時，便可采用高壓噴射注漿法對路基進(jìn)行加固，通過高壓噴射注漿法加固路基，使路基和高壓噴射注漿法形成的固結(jié)體組合成復(fù)合的承載體，進(jìn)而達(dá)到加固路基的目的。高壓噴射注漿法根據(jù)工藝類型的不同可以分為四類：單管法（CCP法）、二重管法（JGS法）、三重管法（CJP法）和多重管法（MJS法）。高壓噴射注漿法的原理是首先將噴嘴置于注漿管中，然后利用鉆機將注漿管鉆至預(yù)定的位置，采用高壓設(shè)備使水或者漿液轉(zhuǎn)變?yōu)?0～40MPa的高壓噴射流從噴嘴中噴射出來，利用噴射流的高壓沖擊力來沖擊破壞土體，在噴射漿液或者水的同時鉆機的鉆桿以一定的速度旋轉(zhuǎn)、提升，將噴射出來的漿液與被破壞的土粒進(jìn)行強制攪拌混合，在漿液與土粒攪拌混合的過程中漿液會在壓力作用下滲入到填料的空隙當(dāng)中，并會與土粒骨架產(chǎn)生固化反應(yīng)，等到漿液凝結(jié)固化完成后，便會在土體當(dāng)中形成固結(jié)體，通過這種方式便可達(dá)到提高被加固土體的剛度、提高整體承載力的目的。

高壓噴射流連續(xù)沖切土體會使土體逐漸由整體狀態(tài)變?yōu)樗缮顟B(tài)，土體被逐漸的破壞的同時，帶有噴嘴的鉆桿也在一邊旋轉(zhuǎn)一邊緩慢的向上提升，這樣被沖切的土體顆粒就會與從噴嘴噴出的水泥漿進(jìn)行攪拌混合，形成土體和水泥漿的混合漿液，這種混合的漿液大部分最終會凝固在一起最終形成加固土體的固結(jié)體，還有一部分會隨著鉆桿的提升而被帶出到地面上，形成冒漿現(xiàn)象。被高壓噴射流沖切下來的土體顆粒在噴射流的沖擊力和重力的共同作用下，土體的顆粒會與噴射的漿液混合，使土體顆粒再次進(jìn)行分布排列，最終形成水泥和土的混合網(wǎng)格結(jié)構(gòu)。在這種新型網(wǎng)格結(jié)構(gòu)中，較大的顆粒一般分布在網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的外側(cè)或者邊緣部分，小顆粒一般集中在網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的中間位置。隨著噴射流噴射的距離增大，噴射流的能量也會逐漸減小，最終噴射流在終期區(qū)域時的能量已經(jīng)達(dá)不到將土體進(jìn)行切削的能量。因此，在終期區(qū)域已經(jīng)不會再有土體與噴射流混合的現(xiàn)象發(fā)生，但是在該區(qū)域的漿液仍然會對周圍的土體產(chǎn)生一定的擠壓力，對周圍的土體產(chǎn)生壓縮擠密的作用。對于砂性土來講，砂性土中形成的旋噴體除了正常固結(jié)的加固體之外還會在一定距離范圍內(nèi)存在滲透層，砂性土中的旋噴體從內(nèi)向外分為：主體部分→攪拌混合部分→滲透層部分；對于粘性土來講，由于粘性土的滲透性小，不會在土體中形成滲透層，粘性土體中的旋噴體從內(nèi)向外依：漿液主體部分→攪拌混合部分。采用高壓噴射注漿法所形成的旋噴體，待噴射的漿液與土體之間的攪拌混合和不同材料間的各種反應(yīng)完全完成后，在土體中便會形成具有較高強度的固結(jié)體。

3 結(jié)束語

由于路橋過渡段的橋臺與路堤之間會有不均勻沉降產(chǎn)生，該現(xiàn)象在公路橋梁工程中尤為突出。應(yīng)嚴(yán)格按照工程的實際情況，提出合理的改善技術(shù)方案，盡可能將路橋過渡段不均勻沉降的現(xiàn)象得到改善，促使橋頭跳車現(xiàn)象得到整治，從而對社會經(jīng)濟(jì)效益得到進(jìn)一步提升。

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