土工格栅在桥头跳车防治中的应用与分析

刘忠坤

摘 要：随着我国公路建设规模持续扩大，桥头跳车是最常见的一种路桥病害形式，当车辆从此区域通行时极易产生跳跃、颠簸之感，将会严重影响行车舒适性，甚至会损害桥台等部位，或造成更为严重的交通安全事故。因此，必须重视公路工程桥头跳车问题，根据工程实际情况，合理选择防治措施，对症下药，最大限度降低损坏程度，提高道路使用性能，实现经济效益和社会效益最大化。

关键词：桥头跳车;成因;土工格栅

0 引言

改革开放40年来，随着社会经济的迅速发展，我国公路建设规模持续扩大，道路等级不断提升。桥梁是公路建设的重点工程，在路桥过渡段处极易出现“桥头跳车”病害，当车辆在此处通行时，将会出现跳跃、冲击现象，从而影响行车速度及行车舒适性，甚至会损坏桥梁质量及发生安全事故。如何解决这一难题，国内外进行了大量深入研究。土工格栅作为一种性能优越的土工合成材料，在路堤加筋处理中得到了广泛应用。在台、涵背回填土体中，土工合成材料的合理运用，可提高填料的整体性，控制回填土体局部变形，在桥头跳车问题上具有良好的应用效果。

1 桥头跳车的成因

1.1 地基强度方面

受工期等因素影响，桥涵、通道、路基等工程一般都需同时施工，桥涵等构造物具有较大刚性，在地基强度方面具有较高要求。然而，天然地基承载力并不能很好地满足这一要求，为降低不均匀沉降，一般会选择适合的加固方法，提高路基强度。但是部分台背路堤并未做加固处治，此部位的地基强度相对较低，导致桥台和台后路堤之间强度不同，从而产生不均匀沉降现象，最终引发桥头跳车病害。

1.2 排水方面

当路面上的雨水无法及时排出，雨水将会顺着路堤、桥涵通道等构造物的缝隙向路基下渗，这种情况下，受雨水影响，路面各结构层和路堤填料均会被侵蚀。同时，伴随雨水的不断冲刷，路基填土较细的颗粒甚至会被雨水带走，严重破坏原有土质结构，致使路基承载力大幅下降，或在桥台相邻部位出现局部沉陷病害，进而引发桥头跳车现象。

1.3 施工质量方面

施工是工程变为实体的过程，施工质量直接影响工程整体质量。若不注重施工质量，必定会产生严重病害问题，影响结构物使用状况。在施工质量方面，引发桥头跳车的原因不外乎以下几种：

第一，工期紧张，为追赶进度，没有严格按照施工标准和流程施工，台背填土时间不充分，路堤固结程度未达到规范要求。

第二，施工落实不到位，摊铺厚度控制不严格，壓实度、密实度等均存有一定误差。

第三，施工材料质量不合格，或填料配合比设计不准确等。

第四，质量检测或监督管理不到位。

在施工过程中，很大原因是人的问题，因此，应提高人的质量管理意识，严格按照规范标准进行每一道施工工序，把好质量关。

1.4 设计方面

设计是减少变更、避免返工、降低成本的关键一环。在路桥基础设计中，基础形式不同，对工后沉降的影响也会存有差异，因此，在设计时，必须综合考虑施工中的影响因素，保证设计合理、科学，且具有可行性。

2 工程概况

某桥梁工程，全长383.2 m，为17孔钢筋混凝土预应力梁板桥，主跨为3孔连续梁，20 m简支梁为边孔，总跨为8x20+28+35+28+5x20 m。据实地勘察结果显示，桥梁所处地质条件良好，地面线以下土质类型为杂填土（1.5 m）、碎石土（2 m）、砂砾土（3.5 m）、风化岩石，其中18 kN/m³为杂填土容重，20 kN/m³为碎石土及砂砾容重。根据设计要求，重力式桥台为0号桥台类型，7.12 m为台后引道路堤填高，并采用砂砾回填台后路堤。由地质情况来讲，在桥头引道处产生差异沉降的几率不大，但是因为施工工期紧张，在路堤自重作用下，受时间限制仍会出现地基沉降等情况，为此，仍需做好桥头跳车预防措施。如采用“双向土工格栅+桥头搭板”的方式进行0号桥台处理。

3 土工格栅台背加筋机理

土工格栅是一种高密度聚乙烯等材料加工而成的聚合物板材，主要以网状结构呈现，网孔尺寸相对较大，其特点为拉伸强度高、伸长率小、结点处厚度大等，于土料颗粒而言，土工格栅具有侧向阻力作用，具有较强冲击性，可优化应力场，减小差异沉降，提高土体强度及整体性。其加筋机理主要包括3点，具体如下：

（1）土工格栅抗拉能力强，在上部土体荷载作用下，将产生向下变形，可拉伸格栅，同时，利用双向受力特征，能够产生向上的拉力，达到兜网功能，以此促使荷载均匀分布，最终实现台背填土整体承载力地有效提升。

（2）土工格栅的拉伸模量较大，可利用土工格栅和土体界面的摩擦、咬合作用，对路堤填土的侧向位移进行约束，并向更大范围扩散荷载，经应力作用再次均匀分布，以此有效降低地基沉降变形。

（3）一般可在桥台一端锚固土工格栅，通过其抗拉伸能力，向桥台传递部分荷载，并限制桥台周围土体下沉，便于控制沉降差，解决桥头跳车问题。

4 土工格栅在桥头跳车防治中的技术要点

4.1 施工准备

（1）现场准备。在施工前，需要认真勘察施工现场，仔细核对设计图纸，熟悉掌握施工技术，并提前在施工路段两侧修筑施工便道，为后期的材料运输和机械行驶提供便利。

（2）材料准备。为了保障工程质量，施工人员需要对土工格栅进行严格把关，在购买前对材料的供应能力进行调查，对材料的质量进行取样检验，所购买材料必须具备合格证书、检验报告单、详细参数等，检验结果符合设计要求后方可进入施工场地。砂垫层使用材料为中砂、粗砂或砂砾，砂砾中颗粒含量小于0.075 mm的控制在5%以内，且不含草根、垃圾等有机杂物。

（3）技术准备。施工前，技术人员需要对设计文件和图纸进行认真熟悉，对路基土工合成处理工程施工技术规范准确掌握，明白设计人员的真实意图，并将施工技术要点和安全注意事项向施工人员进行交底，组织工程负责人、技术人员和施工人员开展岗前培训。在施工前需要进行放样作业，将土工格栅的铺设位置用全站仪放出，设置明显标志，并报监理人员复核。

4.2 台背路基回填

根据施工要求，可台背路基可采用砂砾土回填处理。按照规定，需回填至底层土工格栅位置，由于厚度较大，可分层回填、压实，若大型压路机存有碾压死角，需及时采用小型压路设备对边角部位进行夯实。

4.3 土工格栅摊铺

按照等距离20 cm间隔，在台背处埋设钢筋勾，待压实、整平路基之后，可折回格栅，并将一个直径14 mm的钢筋包裹起来，将钢筋挂着钢筋勾内，并通过铁丝将折叠的格栅绑扎好，保证格栅和台背紧密固定。若长度不足，可进行搭接处理，一般需在2个网格以上控制搭接长度。随后沿路线纵向摊铺土工格栅，若长度过长，需根据设计要求，切断处理。根据要求，土工格栅需铺设七层，上三层铺设方案为搭板末端向外延伸6 m;下四层铺设方案为搭板末端向外延伸5 m，严格按照不小于最小纵向铺设长度的规定设置铺设长度。

4.4 土工格栅张拉

铺设完各层土工格栅之后，需采用人工或机械的方式张拉好土工格栅，保证伸长率控制在2%～4%之间，待满足要求后，便可采用U型钉进行土工格栅定位。

4.5 土工格栅搭接

本工程需铺设七层土工格栅，针对各层土工格栅，相邻的两幅需做好搭接处理，一般可在20 cm以上控制搭接宽度，随后按照“之”字型采用尼龙绳进行绑扎，保证其整体性。层面不同，则其连接部位绑扎时需相互错开，从而提升其整体效果。

4.6 填料施工

根據施工要求，可采用砂砾土作为填土材料，要求由格栅边缘通过装载机逐步回填至台背处，严禁车轮碾压到格栅，填土厚度达到30 cm之后，便可进行压实、整平。大型压路机很难碾压到桥台或翼墙周围，此时可更换压实设备，如采用电动打夯机等，进行夯实，保证最终压实度满足设计要求。在完成施工后，需及时检测填料回填质量，主要对填料物理指标、压实度、平整度等指标进行检测，保证满足施工要求。

4.7 分层沉降管安装

当结束路堤填筑施工后，可采用冲击钻进行钻孔施工，钻孔深度为地基以下50 cm，146 mm为孔径。并做好沉降管连接及安装磁环等工作。一般情况下，可按照土层分层实际情况，提前确定磁环的间隔距离，以“下—上”的顺序进行磁环安装，并固定上短。可通过接管连接两个沉降管，并利用螺丝固定，由此进行沉降量检测。

5 结束语

综上所述，作为社会关注的热点问题，安全问题是交通运输永恒的主题。在道路安全性能提升方面，施工技术的选择极为关键。要求严格按照施工应用标准，降低损害，提高施工质量意义重大。土工格栅作为桥头跳车施工处理的主要方法，其施工质量的优劣对路桥施工质量影响巨大。为此，必须全面了解桥头跳车成因，规范施工工艺，提高施工质量，推动路桥工程持续、健康发展。

参考文献：

[1]李辉，梁建铺，徐立兴.桥头跳车成因分析与防治新技术研究[J].华东公路，2015（4）：127.

[2]赵东，赵弘，吕世斌，等.填筑轻质材料防治桥头跳车施工技术初探[J].北方交通，2011（3）：79-81.

[3]侯天顺，黄雄，李永鸿.高速公路桥头跳车的机理与防治研究[J].路基工程，2007（2）：113.

[4]旷开萃，黄宏伟.高等级公路桥头跳车的综合分析和防治[J].地下空间，2001（S1）：502-509+591.

[5]马强，肖衡林，李丽华，等.三向格栅加筋桥头路堤的试验和数值模拟分析[J].岩土工程学报，2013（S1）：287-293.