淺議橋臺背墻回填段的質(zhì)量控制

李 龍（四川良友建設(shè)咨詢有限公司， 四川 成都 610041）

0 引 言

隨著我國逐步加深與完善基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，橋梁工程和道路工程作為基礎(chǔ)設(shè)施工程的重要組成部分，其專業(yè)技術(shù)性問題也得到了廣泛關(guān)注，其中就包括橋臺背墻回填問題。橋臺背墻回填是道路與橋梁連接部位質(zhì)量控制的薄弱環(huán)節(jié)，如果對該區(qū)段施工質(zhì)量控制得不到位，就會出現(xiàn)大幅度的不均勻沉降，繼而引發(fā)橋臺跳車現(xiàn)象。這將對整個(gè)道路橋梁建設(shè)工程的質(zhì)量與安全造成嚴(yán)重影響。

1 橋臺跳車的危害

1.1 橋臺跳車的定義

所謂橋臺跳車，是指道路與橋梁連接過渡段的路面與橋面存在一定的高低差，當(dāng)車輛高速通過該區(qū)段時(shí)，路橋連接處會受到車輛沖擊力，并將此力反作用于車輛，使車輛產(chǎn)生明顯的跳躍和顛簸現(xiàn)象。這一現(xiàn)象對道路、橋梁的結(jié)構(gòu)和車輛的使用壽命造成極大的危害，也給行車安全、乘車舒適度和周邊環(huán)境等產(chǎn)生較大的影響。

1.2 橋臺跳車的危害影響

（1）橋臺跳車對道路和橋梁結(jié)構(gòu)的影響。橋臺跳車會在水平和垂直方向上對道路的結(jié)構(gòu)層和面層以及橋梁的結(jié)構(gòu)物產(chǎn)生較大的沖擊力。道路的面層在沖擊力的反復(fù)作用下將被破壞得更快；后期在雨水、地表水等的侵蝕和滲透作用下，結(jié)構(gòu)層和路基將加速被破壞，承載力下降，從而引發(fā)不均勻沉降。橋梁的面層和伸縮縫在沖擊力的反復(fù)作用下將急速被破壞；在大型重載車輛的長期沖擊力作用下，支座的變形和損壞將越發(fā)凸顯，對道路和橋梁的使用性能和使用壽命造成嚴(yán)重影響；后期還會增加道路和橋梁的維護(hù)保養(yǎng)費(fèi)用以及管理難度。

（2）橋臺跳車對車輛的行駛安全、乘車舒適度、交通流速的影響。車輛通過橋臺背墻回填連接區(qū)段時(shí)會產(chǎn)生沖擊和顛簸，使駕乘人員感覺不適；嚴(yán)重的跳車甚至可能致使駕駛?cè)藛T正常操作變形，造成車輛失控，引發(fā)側(cè)翻、追尾等交通事故。同時(shí)，產(chǎn)生的沖擊和顛簸還會影響乘坐人員的舒適度，大幅度的顛簸可能誘發(fā)暈車等情況。為了降低沖擊和顛簸的程度，駕駛?cè)藛T一般都會剎車減速，致使大幅度降低車輛行駛速度，加劇交通阻塞。

（3）橋臺跳車會加劇車輛的振動和輪胎的磨損，縮短車輛的使用壽命。同時(shí)車輛行駛速度的不穩(wěn)定，也會造成燃料的浪費(fèi)、尾氣排放量的加大和車輛使用成本的增加。

（4）橋臺跳車對周邊環(huán)境的影響。城市的道路和橋梁是為了滿足人們?nèi)粘Ｉ詈凸ぷ鞯谋憷ㄔO(shè)的基礎(chǔ)設(shè)施，因而道路和橋梁周邊的人群密度相對較大。在沖擊力的作用下，通過該區(qū)段的車輛將會產(chǎn)生大量的噪聲和揚(yáng)塵，將對周邊人群的生活和工作造成影響。

由此可見，橋臺跳車不僅不能使城市道路具備安全行駛、舒服乘車的條件，在一定程度上還會影響城市道路的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。為此，分析橋臺背墻跳車的原因并加強(qiáng)橋臺回填段的質(zhì)量預(yù)防控制至關(guān)重要。

2 橋臺背墻回填段出現(xiàn)跳車的原因

引起橋臺跳車的主要原因有地基土質(zhì)沉陷、填料壓縮發(fā)生不均勻沉降、結(jié)構(gòu)突變、路面滲水，以及車速與車輛本身的抗震性能等。就現(xiàn)有城市道路而言，造成橋臺跳車的最主要原因是柔性道路和剛性結(jié)構(gòu)物在連接區(qū)段發(fā)生不均勻沉降，導(dǎo)致道路與橋梁結(jié)構(gòu)之間出現(xiàn)錯(cuò)臺。由于橋梁與路基、路面的組成材料在剛度、強(qiáng)度和壓縮性能等方面存在差異，并且橋臺連接段易長期受集中應(yīng)力影響，加之該部位在車輛荷載、結(jié)構(gòu)自重、自然因素等的共同作用下，橋梁和道路同時(shí)發(fā)生沉降，但兩者沉降量差異較大，即道路的沉降量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于橋梁的沉降量，因而形成錯(cuò)臺，并在行車時(shí)發(fā)生跳車現(xiàn)象。由此可見，不均勻沉降是引發(fā)橋臺跳車的根本原因，而控制橋臺背墻回填不均勻沉降也成為了該區(qū)域質(zhì)量控制的關(guān)鍵。

3 橋臺背墻段質(zhì)量控制的措施

3.1 橋臺背墻回填段地基礎(chǔ)的質(zhì)量控制

橋臺一般位于水系發(fā)達(dá)、地下水位高的區(qū)域，天然空隙率大，含草根、樹根、垃圾土、腐殖土、淤泥土等雜質(zhì)，壓縮性高，抗剪強(qiáng)度低，一旦受到擾動，天然結(jié)構(gòu)易受破壞，強(qiáng)度顯著降低。

橋頭路基填筑高度較高，產(chǎn)生基地應(yīng)力相對較大，在車輛荷載作用下更容易引起地基沉降，且變形穩(wěn)定，歷時(shí)往往持續(xù)數(shù)年甚至數(shù)十年，因而橋臺背墻回填質(zhì)量控制的關(guān)鍵在于地基處理。地基處理一般采用換填法、粉噴樁復(fù)合基礎(chǔ)加固法和塑料排水板法等。

（1）當(dāng)淤泥質(zhì)、濕陷性黃土、素填土及雜填土等淺層地基礎(chǔ)不能達(dá)到應(yīng)有的承載能力和變形能力，且淺層軟土厚度小于 2 m 時(shí)，可采用換填法，即全部挖除淺層軟土，換料回填。為了防止地基不均勻沉降，背墻后填料與路基相交部位采用臺階的搭接方式。用二灰土、碎石和素土搭接位置臺階，寬度 30 cm 、高度 20 cm ，且回填壓實(shí)度不小于 85%。現(xiàn)場施工時(shí)通常建議將壓實(shí)度提高 2%，回填應(yīng)分層壓實(shí)，分層壓實(shí)度也按規(guī)范提高 2%?；靥畈牧弦话悴捎么诸w粒填料，如天然砂礫、碎石或者工業(yè)廢渣等。

（2）對于含水率高、孔隙比大、抗剪強(qiáng)度低、壓縮性好、滲透性低的軟土、極軟土和泥炭土等軟弱基礎(chǔ)，一般采用粉噴樁進(jìn)行基礎(chǔ)加固處理。

（3）對于固結(jié)系數(shù)較小且固結(jié)緩慢的飽和性黏土類基礎(chǔ)，可采用塑料排水板法進(jìn)行排水固結(jié)處理。

（4）對于濕陷性黃土地基，一般對橋臺路堤邊坡坡腳外 2 m 范圍內(nèi)的基礎(chǔ)（橋臺明挖擴(kuò)大基礎(chǔ)的基底）進(jìn)行強(qiáng)夯，壓實(shí)度一般不低于 85%，并且滿足橋臺基礎(chǔ)的承載力要求。處理完成后，基底標(biāo)高應(yīng)與橋臺路堤標(biāo)高保持在同一水平面上，并用石灰土、水泥土或混凝土進(jìn)行封閉，以防地基浸水。

（5）對于季節(jié)性凍融地區(qū)的橋臺基礎(chǔ)，如遇飽和細(xì)粒土或存在含水層，可全部挖除，并用透水性好的材料進(jìn)行分層回填夯實(shí)，再填筑路基。此外，還可采用如青藏鐵路對凍土地質(zhì)那樣的處理措施，使凍土層的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，不發(fā)生變形，從而保證基礎(chǔ)的穩(wěn)定性和承載力。

3.2 橋臺背墻回填段的回填料質(zhì)量控制

臺背回填一般采用滲透性好、孔隙率大、吸水性好的新料進(jìn)行回填。施工時(shí)受施工作業(yè)影響，壓實(shí)機(jī)具不能過分靠近或接觸臺背，以免對其造成過大的側(cè)向推力。因此，不能完全消除填料顆粒間的空隙，在車輛荷載和自身重力作用下，填料迅速壓縮，孔隙率降低，便在短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生壓縮沉降，造成跳車。

在工程實(shí)踐中，即使施工工序符合要求，壓實(shí)度達(dá)到要求，但背墻填土高度較高，隨著時(shí)間推移，也會發(fā)生沉降。有時(shí)背墻填土荷載對地基產(chǎn)生附加壓力，嚴(yán)重時(shí)會使橋臺向后傾斜，發(fā)生不均勻下沉，危及行車安全。因此，該區(qū)域回填料的級配選擇十分重要，建議回填料一般采用板體性好、壓縮性小、壓實(shí)快、透水性強(qiáng)的材料，臺背后路基采用碎石土，臺背兩側(cè)采用素土，橋后與碎石土相連處的路基采用二灰土且填料級配適當(dāng)，以控制回填料的含水率。若施工現(xiàn)場場地狹小，可采用砂礫石、石碴等材料進(jìn)行回填施工，以利于改善回填區(qū)段的壓實(shí)度和承載力。

3.3 橋臺背墻基礎(chǔ)回填土的質(zhì)量補(bǔ)強(qiáng)—土工格柵

土工格柵可以使粒狀填料與網(wǎng)格互相嵌鎖在一起，形成穩(wěn)定的平面，以防填料下陷，并可分散垂直荷載，用于路基補(bǔ)強(qiáng)。對于地理?xiàng)l件惡劣的地區(qū)，可采用多層補(bǔ)強(qiáng)。若將土工格柵鋪在堤壩及路基填土中，能增加其穩(wěn)定性，減少占地面積；若用于路面補(bǔ)強(qiáng)，使網(wǎng)格與路面材料摻合在一起，可有效分散傳遞荷載，以防路面出現(xiàn)裂紋。

工程中，每鋪設(shè)一層厚度為 60 cm 的二灰土，就鋪設(shè)一層雙向土工格柵，要求是格柵鋪平拉直，不出現(xiàn)褶皺，并用 U 型釘定位。搭接則采用耐久、延伸率小的材料，其寬度不小于 20 cm，要求搭接位置的強(qiáng)度不小于格柵自身抗拉強(qiáng)度的 60%，各層土工格柵搭接位置需錯(cuò)開；要求雙向格柵滿足物理力學(xué)的性能，每延米縱向、橫向拉伸屈服力≥45 kN/m，縱向、橫向 2% 延伸率時(shí)的拉伸力≥16 kN/m，縱向、橫向 5% 延伸率時(shí)的拉伸力≥22 kN/m。

3.4 橋臺背墻回填段施工工藝質(zhì)量控制

橋臺背墻回填施工工藝質(zhì)量控制主要體現(xiàn)在填料的分層回填夯實(shí)和排水設(shè)施的設(shè)置。

（1）在分層夯實(shí)過程中，應(yīng)注意控制每層的虛鋪厚度，一般不超過 30 cm，且需控制好碾壓遍數(shù)，并要求壓路機(jī)不能太靠近橋臺背墻，以免對橋臺施加較大的側(cè)向推力。臨近橋臺位置，應(yīng)采用人工并借助小型機(jī)具進(jìn)行逐層回填夯實(shí)；每層碾壓夯實(shí)完成后，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行壓實(shí)度檢測，確保分層碾壓夯實(shí)的質(zhì)量。二灰土的壓實(shí)采用重型擊實(shí)，壓實(shí)度與路基的壓實(shí)度相同，橋臺后碎石壓實(shí)度不小于 96%。

（2）由于在橋涵與道路的連接部位存在縫隙，雨水會沿縫隙滲入，對路面結(jié)構(gòu)層和土基產(chǎn)生沖刷和侵蝕作用，從而增加了路面各結(jié)構(gòu)層和路基土的含水量，降低了路面的強(qiáng)度和路基的整體穩(wěn)定性。當(dāng)路基和各結(jié)構(gòu)層遭受破壞后，橋頭路堤在外部車輛荷載的沖擊作用下必然會發(fā)生沉陷，繼而引發(fā)跳車現(xiàn)象。因此，路橋過渡段應(yīng)該設(shè)置完善的排水系統(tǒng)，盡可能地減少不均勻沉降。臺后應(yīng)按某一坡度設(shè)置泄水盲溝，泄水盲溝用碎石材料砌筑，并且在橋臺與道路系統(tǒng)的結(jié)合過渡段中部使用砂礫石填料，兩側(cè)使用土類填料；在過渡段填方體與加固地基礎(chǔ)連接處，應(yīng)完善縱橫排水管，以便及時(shí)排出滲入填方體內(nèi)的積水，保證回填區(qū)段的回填質(zhì)量。

3.5 道路與橋梁交接部位結(jié)構(gòu)突變的質(zhì)量控制措施

由橋梁的柔性面層和混凝土橋臺剛性結(jié)構(gòu)層組成了橋梁的道路系統(tǒng)，而臺背后道路的柔性面層和道路的柔性或半剛性結(jié)構(gòu)層組成了道路的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)。因此，橋臺與臺背回填段在材料和結(jié)構(gòu)上均不同，且差異性較大。這就需要積極消除和減少因結(jié)構(gòu)突變而帶來的影響，而解決結(jié)構(gòu)突變影響的關(guān)鍵就在于使兩種對接性質(zhì)不同的路面體系在抗垂直變形上能順利過渡。因此，在橋梁和道路連接的部位設(shè)置安裝搭板，以防橋端連接部分發(fā)生沉降。搭板擱置在橋臺或懸臂梁板端部與填土之間，隨著填土的沉降而轉(zhuǎn)動。當(dāng)車輛行駛在上面時(shí)可起到緩沖作用，即使臺背填土發(fā)生沉降也不會導(dǎo)致路面凹凸不平，最終防止了因橋梁與道路的不均勻沉降而引起的橋頭跳車現(xiàn)象。工程中，橋臺后設(shè)置 16 m 長帶搭板，搭板采用加厚式鋼筋混凝土板，且搭板下部采用碎石料壓實(shí)回填。搭板采用下置式，即布設(shè)在路面底基層的下方，按單段式設(shè)計(jì)。在搭板下鋪設(shè)一段厚度為 30 cm 的碎石墊層，墊層橫向各寬出搭板 30 cm、遠(yuǎn)端長出搭板 50 cm。

4 結(jié) 語

在基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)領(lǐng)域，針對橋臺背墻回填的質(zhì)量控制，專業(yè)人士展開過多次的探討與研究工作，雖然現(xiàn)有的工程措施不能從根本上解決臺背回填段與橋臺之間的不均勻沉降問題，但已摸索出許多的處理措施，旨在盡量減小不均勻沉降量、降低安全隱患和挽回經(jīng)濟(jì)損失。在未來的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中，不但繼續(xù)堅(jiān)持“預(yù)防為主，防治結(jié)合”的原則，處理橋臺跳車，而且需要更多地摸索出消除橋臺與背墻回填段不均勻沉降的有效措施，直到從根本上解決該質(zhì)量弊端為止。