桥梁工程中桥头等位置沉降原因及处理措施

2010-08-15吉东辉唐河县公路管理局

河南水利与南水北调 2010年5期

□马略 □吉东辉(唐河县公路管理局)

□段金凤(河南省南阳水文水资源勘测局)

桥梁工程桥头跳车、结构物背后路堤差异沉降都是公路桥梁工程常见的病害，且路桥过渡段是病害多发地段，直接表现为路面桥面衔接错台而形成的桥头跳车，不仅直接影响道路行车舒适性和安全性，还会在经济上造成很大损失。因此，如何控制解决桥头跳车现象，成为业内众多人士研究的方向。

在近年来施工的桥梁涵洞，设计中采取的措施有：所有桥台及明涵洞、明通道台背均设置钢筋混凝土搭板，并要求填土与路堤填土尽量同步进行；某些特殊位置还要求自地面起均较相邻段落路堤填土压实度高出0%～5%。

这些措施的采用，对于减缓上述病症的出现及危害程度，具有一定的预防和控制作用。但对处于复杂山区，地质情况变化多端，特别是位于高填深挖、填挖过渡段的结构物，尚有必要采取一些特殊措施，才可能更有把握解决这一问题。

在认真调查各类结构物所处位置的分类，以及当地筑路材料种类、料源、品质的基础上，于结构物背后一定路堤范围内采用粒状材料或稳定土填筑，以减少侧向土压力，降低工后差异沉降或阻止路面水下渗。

实践证明，上述方案因地制宜地利用了当地筑路材料，经济适用，且与整体工程进度协调一致。

一、基本要求

所有结构物背后填土，应尽量与路基填土协调进行。结构物施工所需场地，尽量不占用路基填土范围；确实需要者，应空出一段满足路堤大型机械施工所需的最小作业段，并应加宽背后填土的宽度，以利压路机横向碾压(U型桥台内及两侧锥心填土，应采取强夯等特殊措施，杜绝人工利用石夯、木夯夯实)。对于柱式或肋板式桥台，立柱、肋板施工完成后，不允许施工台帽(桥台盖梁)，以便压路机通过柱(肋)间压密回填料。台帽施工可不设支架，在填方顶面直接架设模板浇注混凝土。为保证锥坡填土的压实，应将填土适当加宽，填土压实后再将多余的土方削除，才允许进行浆砌片石护坡的施工。

与已完成的路堤相结合部位，应复查其压实度是否合格，若预留的结合部位压实度不合格，则结合部应延长至合格范围。然后挖成台阶，台阶高度＜30cm，长度应＞50cm。

桥涵等结构物处填土，在施工中尤其在雨季容易积水，要尽量防止雨水流入，对已有积水应挖沟或用水泵将其排除。

二、地基处理

位于V型沟内的涵洞、通道，其台背两侧沟壁，必须先清除树根、杂草及坡积土，如有陷穴、洞穴和水洞(尤其应注意暗洞)，应采用已经批准的措施处理。为使台背填土与原状土结合紧密，应预先把沟壁开凿成台阶状，其尺寸依据现场情况及拟采用的压实机具、回填材料等决定。

对于常年积水或受地表、地下水浸泡而形成淤泥质的地基，若厚度＜2.0m，应采用与台背回填相同的材料置换，厚度＞2.0m者，作为特殊情况研究采用其它经济可行的方案。

对于含水量和孔隙比均较大，且富含有机质的粘性土层亦应进行换填处理。对于含水量大的一般粘性土，可进行开挖翻晒。当填土高度＜4m时，开挖深度可＞1m。当土翻晒到最佳含水量时，再回填夯实，其上层60cm用石灰稳定土填筑。若遇雨季翻晒土有困难时，则全部采用石灰土(有透水性材料源时，应优先采用)。

无论台背采取何种材料回填或加固措施，都不能代替地基处理，换言之，控制了台背填土的沉降量，并不意味着地基沉降量就不会发生。因此，必须针对现场具体情况，采取可靠措施提供支承以上填料自重和附加荷载(活荷载)的稳定地基是至关重要的。

三、路基处理

(一)填料

条件许可时，首先应选择板体性好、可压缩性小、压实快、透水性强的材料，如卵砾石、碎石土及中粗砂。并要求填料级配适当，其最大粒径≤10cm或压实厚度的2/3。若无以上所述料源，采用非透水性土，如粘土或粉质亚粘土时，应掺入灰剂量≥6%的Ⅲ级以上石灰进行改良；采用塑性指数较小的砂土、亚砂土或粉土，应掺入灰剂量≥3.5%的标号325以上的普通硅酸盐水泥进行稳定。其7d(包括浸水1d)无侧限抗压强度≥0.3MPa，压缩模量＞40MPa。也可采用强度较高的工业废渣，如二灰(石灰+粉煤灰)。

(二)填筑范围

1.明盖板涵、通道一般设有5.0m长搭板，台背填土顺路线方向长度。

其上填土包括路面厚度＜2.0m的暗盖板涵、通道，可填至盖板项，以上可用与路堤相同的填料填筑，包括涵洞顶部的填土压实度标准均采用95%。

2.桥台

(1)对于台背填土高度＜8.0m者，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)，桥台背后填土顺路线方向长度。

若为重力式U型桥台，因U型腔内填土使用大型压路机压实有困难，应特别注意采用小型机具仔细夯实，其后换填土应适当加长。

(2)对于台背填土高度＞8.0m者，路堤顶面以下8.0m高范围采用（1）处理，8.0m以下可用与路堤相同的填料填筑，但压实度标准应在顺路线15m长范围内采用95%。

3.拱桥、涵、通道

对于拱桥或拱顶覆土包括路面厚度＜2.0m的涵或通道，参照上述型式处理；拱(板)顶覆土厚度＞2.0m者，可用与路堤相同的填料填筑，但压实度应在顺路线长20m长的范围内包括涵洞顶部的填土，在路基全高范围内采用95%。

4.对压缩河床的桥梁，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末端较近时，亦应考虑全部处理，并保证结合紧密。

四、施工技术和质量检测要求

对于结构物背后需回填处场地比较狭窄，不能使用大型压路机施碾者，渗水性材料每层压实厚度不应超过25cm，稳定类材料每层压实厚度不应超过15cm；并应摊铺平整、分层压实，严禁采用堆栈法。压实度标准为95%，检查频率每50m2检验1点，＜50m2时至少检验1点。此时压实度的试验不能按常规方法来检查，必须寻找薄弱点进行检测，每点都应合格，否则就必须再压实(对于台背填土未完成者，严禁于台背后先堆填便道跨越结构物；涵洞、通道八字墙及桥台锥坡处，作为路基范围内施工便道的上、下路口，所造成该处的缺口，应及时补齐，切勿一次堆填到顶)。

为了保证填土压实质量，在比较宽阔部位应该尽量使用大型压实机械，只是在临近构造物边缘10cm及涵顶50cm内，才采用小型夯实机械(蛙式打夯机、内燃打夯机、手扶式振动压路机、振动平板夯)，分薄层认真夯压密实。夯实遍数应通过试验确定，以达到压实度要求为准。

对于台背不易被压路机碾压的“死角”，也可采用强夯方法处理，强夯机宜采用100kN夯锤，提升高度一般为6～8m，即夯击能量为600～800kN·M，夯锤面积为3.5m2，夯击影响深度约为5～10m。对于台背及耳墙、侧墙、翼墙附近，则应把夯锤提升高度减小至2～3m和增加锤击次数，以避免对原有结构造成损害。为减小回填料土压力和施工机械作业对涵洞、通道台身稳定的影响，台背两侧的填土应尽量在台身强度达到80%设计强度且盖板安装(拱圈浇筑)完毕后对称进行。未达到此要求时，台背填土高度不应超过台墙高1/2。

为防止检查通信管道用人、手孔积水及路面水下渗受涵台阻挡而造成台背填土湿软、涵台渗水而影响美观和安全，于浆砌片石台背后全范围内满铺一层隔水材料，如油毡或尼龙薄膜材料；混凝土台背后涂刷沥青3道。并与人、手孔中心对应位置下(涵、通道中心桩号前后各约10m左右)，比该桩号设计标高低至少200cm处设横向泄水道。首先填筑横坡为3%～4%的粘土封水层土拱，并进行充分夯实，然后在土拱上挖一条双向放坡的地沟。地沟断面尺寸一般可取50cm×50cm，于其上铺设一层隔水材料，再在地沟内放置四周设有孔径为5mm，呈梅花形布置，间距10cm小孔的硬塑料管，管径≥10cm，然后在塑料管四周填筑透水性材料。若采用盲沟时，则取消其中的塑料管，而用粒径4～6cm的碎石填筑地沟，并用土工布包裹盲沟的出口。

五、防治新技术

(一)土工格栅处理桥台涵背的填方

土工格栅是一种抗拉强度较高的材料，具有良好的水稳性，对路基土粒间存在一定的约束作用，可以增加土基的整体回弹模量，防止土基和基层产生裂纹时辐射到路面面层上，还可以增加路面基层整体强度的优点。

1.挖开基坑砌筑构造物(桥台、通道、涵洞)，将构造物砌到一定标高(至少高于地面线)。

2.用砂砾或者其它材料把构造物两端场地整平，并充分压实。

3.分层填筑砾石至构造物的砌筑标高。

4.在构造物两端5～10cm范围内，铺一层土工格栅，把30～80cm长的格栅伸入构造物内，然后再砌筑一层，把格栅的一端压入构造物中，压入长度自下而上逐渐减少即层与层之间剪切齿缝。

砌筑时，压入层的砂浆一定要充分，背包石压紧格栅末端，不能留缝，以免影响层与层之间的粘结力，其余土工格栅用U型钉锚固在压实好的路基上，格栅最好用双向抗拉格栅，每层格栅的间距根据填土高度或按设计图施工。

(二)加筋土整体式桥台

加筋土整体式桥台可用来解决软土地基路桥结合处的差异沉降，加筋土是由筋带与填料之间的磨擦作用来实现的。

(三)台背回填采用刚柔过渡段法

结构物台背是用刚性很大的石块或钢筋混凝土浇筑而成，是刚性体，而路基一般是用柔性较大的土填筑而成，是强塑性体，显然路基体与结构物之间存在着较大的刚度差，这个刚度差的存在必然引起路基与结构物之间产生较大的相对变形差和较大的刚度突变。所以台背回填物应使用刚度介于路基土和结构物材料刚度之间的某种材料，并沿长度方向变化其厚度，也即台背回填与路基接头采用一定的倾斜角相连接，台背回填远薄近厚，使台背回填整体刚度沿路长度方向逐渐变化，从而实现台背回填的刚柔过渡。

在材料选择上，应采用水稳性好的材料：二灰土、水泥稳定砂砾(土)或者石灰土分层压实，厚度在10～15cm之间。