1、软土地基桥头跳车综合治理实践陈华明上虞市公路管理段摘要：分析了桥头跳车危害及原因，介绍了一级公路宁波市沿海南线宁海段 DK19+793 中桥桥头软土地基采用粉喷桩、土工格栅与级配碎石复合地基、水泥稳定碎石半刚性基层、桥头搭板刚柔过渡等综合治理桥头跳车的方法和经验。关键词：桥头跳车 软土地基 治理。随着公路建设的迅速发展，特别是高等级公路的迅速增加，汽车行驶速度不断提高，对行车舒适、安全性要求越来越高，但桥头跳车问题却是公路桥梁建设质量的一大通病。所谓“桥头跳车”是指桥涵两端一定范围内路面相对桥面整体下沉，产生台阶，引起通过的车辆跳起颠簸的现象。桥头跳车降低了行车安全和舒适度，降低了公路使用功能
2、和服务水平，乘车者颠簸不适，车子易偏离行驶轨道引发事故，桥头跳车还对车、路面、路基、桥面、伸缩缝造成冲击损坏，增加油耗，增加车、公路的维修和养护费用，桥头跳车还对乘车者和附近居民噪声污染，影响人民的身心健康。一、桥头跳车的原因1、构造差异桥梁为刚性体，自身压缩几乎为零，而桥头路基属柔性体，填料就地取材，不处理，从抗变形能力即弹性模量来看，不论是轻型桥台还是重力式桥台其弹性模量均是台后填土弹性模量千倍左右，因而两者在压缩沉降方面产生了明显差异。又柔性材料对能量的吸收要比刚性材料大，故在刚柔突变处必然引起振动的突变，产生跳车。2、设计差异设计时对桥下地基地质研究比较仔细，往往是将桥台基础置于承载力
3、较高的土层上，并对基础进行布桩或扩大基础等予以加固处理，故沉降量较小，而台后填方段地基未进行加固处理，碰到软土又难以处理彻底，引起土基固结压缩，产生沉降差，而路桥按各自的指标进行设计。根据公路软土地基路堤设计与施工技术规范规定高速公路、一级公路的容许工后沉降为：桥台与路堤相邻处10cm ，一般路段 30cm ，两者不同。根据观察和对驾驶人员的调查表明，在高速公路上，当错台超过 1.5cm 时，就会出现跳车，即产生跳车。3、施工不当桥台施工不论采用何种方法，其实体为均质等密体，整体性较好，基本上不受外界条件的影响而改变，而台后填土施工则不同，虽然从填料上尽量采用砂砾、石碴、灰土等，在施工工艺上采
4、用分层填筑、分层压实的要求，但在实际施工中该部位仍是薄弱环节，一般是桥台完工后填筑台背处，由于作业面小，大型碾压机械难以展开，因此台后填土施工无论怎样加强，还是存在作业盲区，达不到桥台施工密实度的要求，又填料本身孔隙存在，在自重及车辆荷载的反复作用下，必然产生压缩沉降，这样从施工工艺和施工过程上给桥头跳车留下了隐患。4、自然环境的影响程度差异台身部分基本上不受自然条件的影响而产生明显变形，而台背地基在自然条件温度和湿度的影响下会有明显变化，特别是软土地基，深层压缩，并产生路基侧向移位，降低路面刚度，导致桥头产生沉降差。二、桥头跳车综合治理的具体方法综上所述，台背与路基的工后沉降差是客观存在难以
5、避免的，目前，在解决桥头跳车问题方面有很多方法，考虑到桥头跳车是多种因素和条件形成的，所以要结合实际提出相应措施，尽量减少工后桥台与路堤的沉降差。下面介绍宁波市沿海南线宁海段 DK19+793 中桥的桥头跳车的治理方法。1、 工程地质简介宁波市沿海南线宁海段按一级公路标准设计，沿线地貌类型复杂，起伏不平，分别为剥蚀丘陵，滨海淤积平原，溪流纵横，河港交错，路线位于亚热带季风气候区，受台风影响，常出现山洪造成灾害，沿线地质表层分布厚 0.52.0m 软硬塑状粘土（俗称硬壳层） ，其下为流塑状大厚度高压缩性软土，厚达 1020m，天然含水量高达 74.5%，平均含水量高达 63.6%，孔隙比高达 2
6、.04，天然密度平均 1.65g/m3，液限高达 62.7%，有机质含量 1.56%，软土下卧大部分为亚粘土。该桥头的软土特征见表 1。软 土 特 征 表表 1层底标高(m) 层厚(m) 地层柱状 地质特征 含水量 天然密度 孔隙比 液限指数 压缩系数 压缩模量 前期固结压力 压缩指数 快剪 承载力 渗透系数 e IL 1-2 Es pc Cc cq/q 0 Kv/Kh% g/cm3 Mpa-1 Mpa Mpa kpa/ kpa cm/s1.17 0.53 1 层硬塑软塑状粘土，性质一般 -9.33 10.5 1 层高压缩性淤泥，性质很差 63.7 1.64 1.751 1.69 1.72 1
7、.44 35.0 0.49 11/3.2 50 4.0E-8/8.63E-8-16.83 7.5 2a 层高压缩性淤泥质土，性质很差 51.7 1.74 1.395 1.37 1.01 2.63 19/4.6 65 -18.33 1.5 1 层亚粘土，性质一般 -20.13 1.8 含粘性土粉砂 -25.03 4.9 圆砾 2、软基处理（1） 、排水、清表、压实首先开沟排水，沿路中心线设置一条宽 30cm40cm 深 50cm 排水沟，横向每隔 10m 左右设置一条， ，路基以外设置一条宽 100cm 深 80cm 的排水沟与附近河流贯通。清表整平，清表厚度以清除腐殖质土，不破坏硬壳层为控制，
8、因为由于硬壳层的存在，能使该层承担更多的荷载，从而减小了传到软弱下卧层的附加应力，对软土路基的稳定和沉降起很重要的作用，清表后初步整平、碾压，要求压实度85%。（2） 、粉喷桩加固软土地基处理由于路堤沉降有一部分是地基沉降，故要求先处理软土地基，而粉喷桩处理是一种较好的方法。具体方法如图 1。超载预压 100400 宕渣层 土工格栅30 级配碎石层 50粉喷桩软土处理剖面示意图近桥台端 10m间距 1.2 m 桩长 12m 1000中间 15m间距 1.5m桩长 12m 1500远桥台端 15m间距 1.8m桩长 12m 15001 粉喷桩平面布置示意图图 1 软土地基综合处理示意图 单位 c
9、m粉喷桩桩径 50cm，喷粉量为 45Kg/m，采用普硅 425#水泥，设计 28 天桩体无侧限抗压强度大于 750kpa，复合地基设计承载力为 160kpa。平面采用梅花形，图中仅示意各区布桩方式，未画出全部桩，桩沿中心线法向方向往两侧布置，路基坡脚线外增设一排粉喷桩，桥台桩基外增设两排粉喷桩，考虑穿透软弱土层，使桩尖置于相对硬土层上（指静力触探总贯入阻力Ps750kpa 或土体十字板剪切强度 Su35kpa 的土层） ，设计长度为 12m。施工前用小竹片示出每个桩位，以防止粉喷桩侵入桥梁桩位，采用有自动记录双相称重计系统的 GP5 型装置（即在灰罐和插入导杆顶部有喷粉记录装置） ，记录每米
10、喷粉量及桩钻入深度，并打印其结果。施工时先正旋钻头喷气下沉预搅至桩底标高以下，然后反旋钻头喷粉（成浆）搅拌缓慢提升至设计停灰面，再钻进复搅一次，复搅深度8m，养护一个月后进行检测，以钻孔取芯为主，检测频率为总桩数 1%，并以轻便触探 N10检测作为辅助手段，检测频率为 1%。上述桩体经实测桩的无侧限抗压强度平均为 1.81Mpa，复合地基极限承载力大于 260kpa。（3） 、级配碎石、土工格栅施工为确保粉喷桩基础的整体性及上部荷载的均匀传递，在土基顶面设置厚 50cm 级配碎石垫层，首先施工下层 30cm，然后铺筑一道 TGSG4545 型土工格栅（经编合成纤维格栅） ，再施工上层 20cm
11、 级配碎石，土工格栅两侧回折长度为 4m，横向搭接长度大于 30cm，纵向搭接长度大于 60cm，搭接处用铁丝绑扎牢固（见图 1） ，铺设和填筑宕渣时尽量用人拉紧格栅，端部先填，中间后填，端部锚固。级配碎石最大粒径 37.5mm，压碎值不大于 30%，针片状含量不20%，按公路工程无机结合料稳定材料试验规程JTJ057 94 标准试验，塑性指数和级配要求符合公路路面基层施工技术规范JTJ0342000 表 6.2.7 中 2 号级配规定，施工时应避免运料车及其它施工机械在已摊铺并张紧定位的土工格栅上直接碾压，上下面填料不得有尖石、树根等杂物，以免车轮对土工格栅产生推移或造成损伤。3、台背回填施
12、工做好施工前准备工作，台背回填料通过一系列试验已经选择且通过审批，粉喷桩施工一个月后且桩强度达到要求，级配碎石各项指标符合要求后开始填筑。路堤填筑采用薄层加铺法，先在台背上用红油漆做好填筑层次的标记，然后用风化山砂回填料，每 15cm 分层填筑压实，采用YZ14B 压路机碾压，对压路机压不到的地方，采用强夯机进行夯实，每层的压实度必须在 95%以上为合格。4、 “刚柔过渡”治理措施由于结构物台墙是用刚性很大的钢筋砼浇筑而成，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体与结构物之间产生较大的相对变形和较大的刚度
13、突变。采用“刚柔过渡”使这个刚度差在路基体与结构物台墙之间一定范围内渐变，使得塑性变形也在这一定范围内渐变，以保证渐变后住何一点刚度差不致引起跳车。（1） 、采用半刚性填料措施在桥头 10m 范围内，在路基填料体一定高度内采用水泥稳定碎石层过渡（见图 2） ，材料及水泥含量要求同路面结构层，符合公路路面基层施工技术规范JTJ0342000 标准，但其厚度：底基层由 15cm 级配碎石加厚为 20cm，基层由 20cm 水泥稳定碎石加厚为 85cm 厚，以增加桥头路基段的刚度。（2） 、采用桥头搭板措施设置桥头搭板，是使刚性桥台向柔性逐渐过渡的一种有效措施，在桥涵和路基之间起很好的过渡作用，搭板
14、的一端支承在刚性的桥台上，未端支承在路基上，未端随路基一起沉降，垫四层油毛毡 600桥面铺装 型钢伸缩缝 300 2015 15 行车道板 台帽3008703cm 厚细粒式沥青砼 3cm 厚细粒式沥青砼 搭板栓钉 4cm 厚粗粒式沥青砼 4cm 厚粗粒式沥青砼 85cm 厚水泥稳定碎石 20cm 厚水泥稳定碎石20cm 厚级配碎石 15cm 厚级配碎石 宕渣分层填筑 宕渣分层填筑 图 2 桥头刚柔过渡设计示意图 单位 cm也是将台堤间突变的错台高差分散至搭板两端，避免桥台和路基之间出现台阶而跳车。搭板采用等厚式（见图 2） ，厚 34cm，长 6m，纵坡为路面纵坡+4%，布筋横向 16250、
15、纵向为上层 16110、下层为 1690，据有关研究，搭板下面地基的非均匀性特别是脱空，会显著地增大板底的弯拉应力，而枕梁的加设（布置在搭板尾端）对于控制板底弯控应力是不利的，同时，如果板端枕梁附近一定范围内板下地基处理不当，将发生局部下沉，造成二次跳车，因此，本桥搭板远台端不设枕梁。5、优化施工方案、采用过渡路面地基土由于荷载作用，而产生的附加应力开始由孔隙水压力承担，而有效应力不变，随着时间的延续，孔压逐渐消散并全部转变为有效应力，而固结应力与外荷引起的附加应力有关，对软基施加荷载，孔隙水流出，土颗粒骨架承担的应力越来越大，土颗粒重新调整，彼此挤紧，形成密实整体，软基得到加固。所以在施工组
16、织施工中，优先考虑桥台施工，便于路基及早填筑，及早堆载预压，因为路基填筑后对原地面有预压效果，经过一个周期有助于路基的基础稳定，（一般应保证有 612 个月沉降期，本桥头自然沉降期为 13 个月） ；而且通过观察一旦发现问题有时间采取补救措施，而不耽误工期，所以要尽量延长桥头填土的沉降期，最好保证沉降期在一年以上。在堆载顶面要平整密实有横坡，沉降后要及时补方，一次补方厚度不超过一层填筑厚度，并适当压实。在桥头处设置沥青砼过渡路面，有利今后沉降跳车台阶的修补，长度一般为搭板外 10 米左右。三、尚需探讨的问题以上所述是某特定桥头处理的一系列措施，经近一年来的使用，效果还是比较好的，但由于桥头跳车
17、从表面上看是由桥台和路堤的沉降差造成，而实质上影响工后沉降差的因素很多，由于施工中受到种种条件的制约，未能做到尽善尽美，还有很多未经实践的措施等待我们今后去研究和实施。1、二次开挖，将桥台后填土与路基填筑同步进行，可避免其他工序对台后填筑的牵制，提前台后填筑时间，增加土基自然沉降期。二次开挖即先将此范围填土填筑，达到一定标高后，不挖除填料，再钻孔浇筑基桩、立柱，对于土基与结构物接缝处采用砂砾或砂浆、灰土回填压实。2、台背填料单独设计、单独计价，由于台背回填没有单独设计，招投标时没有单独报价，与路基填筑同价，因此如按高标准施工没有多大利润，甚至亏损，致使施工时为节约成本而牺牲质量，建议台背填土从
18、普通土石方中分离出来，严格要求，单独设计，单独计价，并建立一套从选材、填筑、压实到成型、检测的严格的施工、监理程序，确保台背回填质量。3、合理工期，要保证桥头填土的自然沉降期和预压期一年以上，从施工开始后路基范围内不允许做料场、材料加工场地等，沉降及时补方，以保证预压效果。4、可能的话采用 U 型桥台，因为 U 型桥台两侧墙等于给台后路堤增加了侧向约束，可以控制路基发生侧向滑移，增加路堤稳定性。5、桩在浅层软基的地方能打穿软弱层至持力层,效果还是比较好的，但由于施工设备的局限，目前国内最大的处理深度为 15m，在实际施工中，当处理深度超过 12m 时，其施工质量较难控制，当软基超过 20m，桩
19、基无法打穿软弱层，所以当桩顶荷载传至下卧层，而下卧层十分软弱，沉降量大，甚至会出现粉喷桩剌入破坏现象，其沉降量根本无法控制，因此对于超深软基，目前很难一次性通过粉喷桩软基处理控制沉降量来解决桥头跳车问题。参 考 文 献1 JTJ01796 公路软土地基路堤设计与施工技术规范.北京: 人民交通出版社,1996个 人 基 本 信 息 表姓名 陈华明 性别 男 籍贯 浙江省上虞市出生 1964 年 3 月 政治面貌 中共党员、九三学社社员、浙江省公路学会会员学历 大学 学位 工学学士 技术职称 工程师研究方向 道 路 工 程单位 上虞市公路管理段 地址 上虞市百官街道江东路 6 号电话 0575-2
20、024893 手机 13857526566电子信箱 邮编 312300工作简历 起始年月 截止年月 所 在 单 位 职务、职称1984 年 8 月 1990 年 9 月 上虞市公路管理段 科员、生技科副科长、技术员1990 年 9 月 1994 年 10 月 上虞市公路管理段 生技科副科长、助工1994 年 10 月 1995 年 12 月 上三高速公路监理办公室 监理组长、助工1995 年 12 月 1999 年 6 月 上虞市公路管理段 生技科科长、工程师1999 年 6 月 2003 年 1 月 浙江金衢交通工程有限公司 生技科科长 项目经理 工程师2003 年 2 月 至 今 上虞市公路管理段 工程师
