一、前言

在高速公路建設(shè)中，普遍存在一個問題：路面在臺背回填處出現(xiàn)不同程度的沉降斷裂，據(jù)資料顯示，最大的沉降值達(dá)到60mm，造成了車輛的大幅度減速，使車輛通過時產(chǎn)生跳躍和沖擊，不僅使司機(jī)和乘客感到顛簸不適，甚至嚴(yán)重的可導(dǎo)致交通事故，而且對橋涵和路面造成附加的沖擊荷載，減少橋梁的使用壽命。因此，必須解決好橋頭跳車的問題。造成橋頭跳車的原因有多方面，究其實(shí)質(zhì)，最重要的還是臺背回填不實(shí)。本文結(jié)合工程實(shí)例分析了可能產(chǎn)生橋頭跳車的原因及在本工程的橋頭臺背回填中使用的新材料、新工藝，僅提出了一點(diǎn)膚淺的認(rèn)識與見解，從理論與實(shí)踐上進(jìn)行了摸索和探討。

二、工程實(shí)例

青銀高速公路是我國高速公路路網(wǎng)“五縱七橫”規(guī)劃中的重要組成部分，其K105+033處l一13m板式通道下部為樁柱式基礎(chǔ)，上部為先張法預(yù)應(yīng)力混凝土板，其銀川臺原地面標(biāo)高為27．757，設(shè)計標(biāo)高為34．025，臺背填方高度達(dá)6m多，如果回填材料及工藝選擇不當(dāng)，橋頭將極易產(chǎn)生較大的沉降變形，從而造成橋頭跳車。為了在本工程的實(shí)施中能夠切實(shí)有效地找到一些解決橋頭跳車的辦法，我們在工程前期做了大量的調(diào)查和研究工作。

三、橋頭跳車對行車速度的影響

由于橋臺臺背沉陷、斷裂而形成的臺階，會使車輛的行駛速度受到不同程度的影響。車速的降低幅度與臺階高度、路面類型、道路等級、車輛類型和行駛速度等多種因素有關(guān)。根據(jù)實(shí)地觀察和有關(guān)資料調(diào)查表明，當(dāng)橋頭臺階達(dá)15mm時會對車速產(chǎn)生明顯的影響，臺階每增加10mm，速度就會降低3km／h左右；而當(dāng)臺階高達(dá)50mm時，車輛行駛速度顯著降低，其減速幅度平均可達(dá)9～13km／h，對行車產(chǎn)生嚴(yán)重影響。較高臺階對小車的行駛影響較大，而載重貨車對臺階不如空車敏感。抗振性能不同的車輛以同一速度在同一路面上行駛，其振動的效果也不一樣。一般來說，汽車遇到橋頭臺階，要提前150～180m進(jìn)行減速，駛達(dá)臺階以后還在大約相同的距離進(jìn)行加速以恢復(fù)正常速度行駛。當(dāng)然，司機(jī)的心理狀態(tài)，以及對道路的熟悉程度等因素，對通過臺階時的車速度降低也有不同程度的影響。

四、橋頭跳車原因分析

1．原地基土質(zhì)不良

道路原地表為軟土路段，土質(zhì)較差，容易產(chǎn)生較大地基沉降。由于軟土一般都具有天然含水量高、孔隙比大、壓縮性強(qiáng)和抗剪強(qiáng)度低等特點(diǎn)，在軟土上填筑路基，極易產(chǎn)生沉降(包括瞬時沉降、固結(jié)沉降和次固結(jié)沉降)。 同時，橋頭路基填筑高度較其它地段大，產(chǎn)生基底應(yīng)力相對較大，更易引起地基沉降，特別是工后沉降較大。

2．基坑回填范圍小，大型壓實(shí)機(jī)械不能使用

一般橋梁的橋臺基坑都相對狹小，不易于使用目前較先進(jìn)的大型壓實(shí)機(jī)械進(jìn)行碾壓，而且大噸位機(jī)械振動力太大時，對橋臺有影響。因此在橋臺基坑的壓實(shí)中，往往只能使用小型壓實(shí)機(jī)具，甚至于只能人工夯實(shí)，使得回填土不易壓實(shí)。

3．填料自身容易產(chǎn)生壓縮變形

與橋臺相接的道路路基填方較高，路基填料因含水分，易產(chǎn)生壓縮變形，施工中采取任何措施也難將填料顆粒問的孔隙完全消除，在道路自重及車輛的垂直荷載與振動荷載作用下，孔隙率逐漸降低，填料逐漸壓縮，密實(shí)度逐漸增大，在一定期限內(nèi)路基產(chǎn)生沉降。因此，壓縮沉降主要取決于填料自身的性質(zhì)、施工條件及臺前臺背的防護(hù)排水工程設(shè)置等情況。根據(jù)有關(guān)資料調(diào)查研究：當(dāng)土堤壓實(shí)度為95％時，每米填土工后的沉降約為10mm。

4．剛性結(jié)構(gòu)與柔性路面過渡界限太明顯

由于橋臺一般采用剛性很大的堅石砌筑或鋼筋混凝土澆注而成，具有較大的整體剛度，屬剛性體，而與橋臺相連的道路，通常采用柔性較大瀝青混凝土路面，屬彈塑性體。顯然，道路與橋臺之問存在著較大的剛度差，這個剛度差的存在必然引起道路與橋臺之間產(chǎn)生較大的塑性變形相對差和較大的剛度突變，其過渡界限又太明顯，這樣勢必增強(qiáng)橋頭跳車的振動效果。

5．路基排水及防滲系統(tǒng)不完善

路基排水及防滲系統(tǒng)不完善，長期受到雨水的侵蝕，從而引起路面的豎向變形，產(chǎn)生橋頭跳車。

五、原材料及配合比

針對產(chǎn)生橋頭跳車原因分析結(jié)果，本工程中決定采用輕質(zhì)高強(qiáng)的原材料進(jìn)行基坑回填及臺背回填，所用原材料及試驗結(jié)果如下：

1．原材料試驗

(1)水泥：采用河北臨城p032．5R水泥,其技術(shù)性能指標(biāo)見表1。

表1 水泥技術(shù)性能指標(biāo)

(2)粉煤灰：采用石家莊欒城熱電廠的濕 排粉煤灰，其技術(shù)性能指標(biāo)見表2。

表2 粉煤灰技術(shù)性能指標(biāo)

(3)石灰：采用隆堯產(chǎn)生石灰，其有效氧化鈣與氧化鎂含量為75．6％，滿足III級以上生石灰要求，并且要求消解以后過10mm篩，以保證其使用性能。

(4)減水劑：采用河北省混凝土外加劑廠生產(chǎn)的DH3G高強(qiáng)高效減水劑，其檢測結(jié)果見表3。

表3 減水劑技術(shù)性能指標(biāo)

 (5)高塑性粘土：采用塑性指數(shù)大于8的粘性土，作為石灰土及包邊土的原材料。經(jīng)過沿線試驗分析比較，決定采用孟村2號土場的粘性土，其塑性指數(shù)為8．2，塑限為24．5％，液限為32．4％，滿足施工指導(dǎo)書要求。

2．配合比組成設(shè)計 

針對產(chǎn)生橋頭跳車的原因分析結(jié)果，對原材料進(jìn)行了多種組成設(shè)計，如免于碾壓的流態(tài)粉煤灰、自重較小的二灰、高強(qiáng)的石灰土碎石等，其配合比設(shè)計結(jié)果如下：

(1)基坑回填采用流態(tài)粉煤灰，其配合比組成為：水泥-粉煤灰-水-減水劑(質(zhì)量比)=6：94：65：0．06，其7d抗壓強(qiáng)度為0．442MPa，28d抗壓強(qiáng)度為0．690MPa，滿足技術(shù)規(guī)范要求。

(2)封層采用8％石灰土。 

(3)石灰粉煤灰為臺背主要填方材料I其配合比組成為：石灰：粉煤灰(質(zhì)量比)：= 8：100，其7d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度為0．86MPa，滿足技術(shù)規(guī)范要求。

(4)搭板下30em范圍采用石灰土碎石，其配合比組成為：8％石灰土：碎石(質(zhì)量比)=1：4，其7d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度為1．24MPa，滿足技術(shù)規(guī)范要求。

六、結(jié)構(gòu)型式及工藝流程

 其結(jié)構(gòu)型式見圖1。

   基坑回填采用流態(tài)粉煤灰，然后用8％石灰土做封層處理，而對于回填范圍內(nèi)的軟基采用沖擊夯實(shí)的辦法，具體回填施工工藝流程見圖2。

七、施工控制要點(diǎn)

1．基坑在回填之前應(yīng)清理干凈，并進(jìn)行夯實(shí)，要求壓實(shí)度不小于91％，方可進(jìn)行流態(tài)粉煤灰回填。

2．流態(tài)粉煤灰回填時，一定要連續(xù)施工，嚴(yán)禁施工停頓，以防流態(tài)粉煤灰凝結(jié)產(chǎn)生分層，影響其整體板體性。

3．封層石灰土施工需在流態(tài)粉煤灰薄膜養(yǎng)生7d后進(jìn)行。

4．臺背回填之前對原軟土地基采用大型沖擊壓實(shí)機(jī)械壓實(shí)。

5．石灰粉煤灰二灰施工嚴(yán)禁路拌，要集中場拌，并且嚴(yán)格控制其最佳含水量時碾壓，施工時應(yīng)將表面松散部分計入下層虛鋪。

6．石灰土碎石施工應(yīng)嚴(yán)格控制配合比，并要求過磅配料。

7．包邊土寬度為lm，包邊土施工應(yīng)與各層施工同步進(jìn)行，并且界限應(yīng)該明確。

八、與傳統(tǒng)施工材料、工藝的比較

一般傳統(tǒng)的施工材料與工藝是利用石灰土進(jìn)行分層回填夯實(shí)，而新型材料及工藝的應(yīng)用，克服了填料難以壓實(shí)、自重大和強(qiáng)度低等缺點(diǎn)，其優(yōu)越性與傳統(tǒng)做法相比主要體現(xiàn)在以下幾個發(fā)面：

1．采用大型的沖擊壓實(shí)機(jī)械對軟土地基進(jìn)行壓實(shí)，與普通壓實(shí)機(jī)械相比，可使填前壓實(shí)度提高3％ ～4％。

2．基坑回填范圍較小，無法使用大型壓實(shí)機(jī)具，而流態(tài)粉煤灰恰恰克服了這一缺點(diǎn)，無需進(jìn)行碾壓即可成型。

3．傳統(tǒng)的石灰土填料壓實(shí)容重一般在1．8左右，而主要填料石灰粉煤灰二灰壓實(shí)容重一般在1．2左右，從而很好地解決了由于填料自身容重過大產(chǎn)生壓縮變形的可能。

4．無論是流態(tài)粉煤灰、石灰粉煤灰還是石灰土碎石的抗壓強(qiáng)度上均比傳統(tǒng)的石灰土抗壓強(qiáng)度高50％左右，這就為抵抗外界荷載產(chǎn)生變形提供了強(qiáng)有力的保證。

5．由于臺背處理范圍由搭板向外2m，并且石灰粉煤灰、石灰土碎石均為半剛性結(jié)構(gòu)體系，這就為剛性結(jié)構(gòu)向柔性路面提供了一個過渡范圍，從而可以克服由于剛?cè)嵬蛔儺a(chǎn)生不均勻沉降引起橋頭跳車的問題。

6．從排水角度講，該臺背設(shè)置了兩層8％石灰土隔水層和整體臺背的高塑指包邊土，可以有效地阻止外界雨水深入，保持路基穩(wěn)定性，防止由于雨水侵蝕造成的橋頭跳車問題。

九、結(jié)束語

橋頭跳車是公路橋梁的通病，而橋頭臺背的回填是造成橋頭跳車的主要因素，因此臺背回填是工程建設(shè)中的一大難點(diǎn)，如何將工程建設(shè)中的難點(diǎn)變?yōu)榱咙c(diǎn)，是我們這些工程技術(shù)人員的職責(zé)。我們只有通過平時施工的不斷積累，科學(xué)分析，不斷探索新材料、新工藝，才能提高臺背回填質(zhì)量，從而消除橋頭跳車，以確保公路運(yùn)輸?shù)陌踩珪惩ā?/span>