应用“刚柔过渡”原理治理桥头跳车质量通病

应用“刚柔过渡”原理治理桥头跳车质量通病

李传军

关键词：桥头跳车刚柔过渡

1桥头跳车质量通病定义

桥头跳车是指由于桥梁或通涵（特别是通道和盖板涵）等构造物两侧与路堤土衔接处产生较大的差异沉降和差异刚度，使得路面出现显著的纵坡变化和刚度变化，从面导致高速行驶车辆在该处产生跳跃的现象。桥头跳车是目前公路建设中难以根治的质量通病之一。

2桥头跳车主要表现

桥梁或通涵构造物两侧的台背回填土，由于压实不够、回填材料强度不高、压缩性大、刚度小等方面的原因，造成台背回填的沉降量，比结构物的沉降量要大，高速行驶的车辆通过这个沉降段时会引起部击振动，产生振动的突变，使司乘人员明显感觉到不适。在我国公路建设实践中，由于多方面的原因，桥头跳车问题并未得到很好的解决。由于桥头跳车导致的维护费用也很高，而且妨碍了正常高速行车，降低了行车舒适性，甚至引起交通事故，造成巨大的经济损失。

3提出桥头跳车“刚柔过渡”的处治观点

“刚柔过渡”处治桥头台背的整体思路是：构造物是刚性体，路堤是柔性体（相对构造物而言），显然，构造物与路堤之间存在着较大的刚度差，这个刚度差的存在必然引起构造物与路堤之间产生较大的差异沉降和较大的刚度突变。从理论上讲，实现台背回填的“刚柔过渡”有两种方法，第一种方法是：在台背回填范围内使用能从路基土刚度渐变到结构物台增刚度的变刚性材料，实际上这种可能性不大。第二种方法是：使用刚度介于路基土与构造物材料刚度之间的某种半刚性材料，但自长度方向变化其厚度，使得台背回填靠近构造物处厚，靠近路堤处薄，这样可使台背回填整体刚度从构造物向路堤方向逐渐变小，其差异沉降也从构造物向路堤方向逐渐过渡，从而实现台背回填处治的“刚柔过渡”。

4半刚性材料“刚柔过渡”治理措施

4.1台背填土的设计根据桥头跳车“刚柔过渡”处治观点，台背填土的设计主要考虑三个方面的问题：①台背回填材料。在工程实践中，也有用天然砂砾土作台背回填，这无疑要比粘性土掺碎（卵）石或纯粘土要好，但其刚度小，二次固结变形大，难以达到台背回填对刚度和变形的要求。当采用砂砾回填时，台背填土的刚度小，孔隙大，难以密实，且变形大，其透水性对路基和台背填土基底强度和变形的影响较大，因此，天然砂砾土和砂砾并非理想的回填材料。而纯粘土、粉性土由于其刚度小、水稳定性差、不易压实、变形大、二次固结大，不能直接用于台背填土。根据数据及各类材料的工程性质和实际应用，笔者认为：水泥稳定土、水泥石灰综合稳定土、二灰稳定土、低标号贫混凝土均为半刚性的不透水材料，是良好的台背回填材料。既经济又适用的台背回填材料为石灰土、水泥土石灰水泥综合土或石灰（水泥）稳定天然砂砾土，在技术上能有效地实现“刚柔过渡”，在经济上要比水泥砂砾（碎石）、二灰砂砾（碎石）、贫混凝土成本低很多。②台背填土范围。台背回填的范围直接影响着台背土刚度和变形的平稳过渡，范围太长，成本增加；范围太短，达不到“刚柔过渡”的要求。如何在满足“刚柔过渡”区的技术要求下力争缩短台背回填范围，节约成本，笔者认为台背回填土范围要考虑如下三个要素：第一，要有足够的长度实现“刚柔过渡”的技术要求；第二，要考虑施工作业的方便，考虑压路机的压实宽度；第三，要考虑台背填土与已填路堤的良好结合所需长度。由于台背回填的总体厚度是由厚逐渐变薄（远近相对桥台而言），回填区的整体刚度也由大逐渐变小，整体变形也由小逐渐变大，实现了从桥台到路堤的刚度和变形的平稳过渡，根治了桥头跳车。③技术和质量标准。笔者认为搞好台背填土与设计与施工，必须要有可依据的技术和质量标准，根据实际摸索，结合理论研究，提出如下仅供参考的技术和质量标准。台背回填区地基的承载力是影响地基沉降的关键因素。工程实际中，一些台背填土的较大沉降，也与地基的强度有关，有些地基的强度很低，造成较大的地基固结沉降。因此，要避免或尽量减少这部分沉降，则必须确保地基有足够的强度和密实度。

4.2台背回填施工纲要

4.2.1要作好施工前充分的准备工作：①台背回填材料通过一系列试验已经选择且通过审批；②构造物达到了规定的龄期和强度；③构造物盖板或梁已安装完毕；④必须准备充足的小型压实机具和压路机；⑤台背填土处地基承载力已检测并符合要求；⑥开工报告已经审批。

4.2.2要作好填前的准备工作：①开沟排水，清理基坑，用砂砾分层回填基坑、夯实并通过验收；②按设计规定开挖台阶，若台阶的压实度达不到规定要求，则须继续向路堤方向开挖，直至台阶土的压实度满足要求为止；③在台背上用红油漆做好填筑层次的标记；④建立台背填土的施工和质量档案卡，档案卡记载的内容包括卡号、回填材料名称与质量、回填桩号、回填起始日期、天气情况、每层的质量检验数据、责任人等；⑤台阶尺寸、台阶压实度和基底压实度已通过验收。

4.2.3要作好回填时施工控制：①严格松铺厚度，根据试验确定；②控制无机结合料的剂量；③半刚性材料拌和要均匀；④混合料的含水量应严格控制在规定范围内；⑤对水泥稳定土而言，从掺水泥至碾压完毕的时间必须控制在4小时之内，且不超过水泥的延迟时间；⑥要用大吨位的压路机碾压，但振动力不宜过大，以免破坏构造物，压不到的地方用小型压实机具压实；⑦控制压实遍数（由试验确定）；⑧及时检测压实度；⑨台背填筑应按构造物质两侧对称填筑；⑩台背填土与路堤填筑尽量同步进行，也可滞后于路堤填筑，但不能超前路堤填筑。

5台背回填施工监理

台背回施工应制订施工监理实施细则，做到台背填土施工处于全过程、全方位的受控状态，作为监理人员应作好如下几项关键工作：①严把台背填土原材料质量关，不但要督促施工单位进行水泥、石灰、土等原材料的一系列试验，而且监理要做独立平等、行试验，没有经过批准的原材料不能进入工地现场。②严把混合料质量关，水泥（石灰）与土的配比必须通过试验确定，其配比必须经严格审批，水泥（石灰）与土拌和必须有专门的拌和机械设备，并对混合料的水泥（石灰）剂量进行检验，合格后方能用于台背回填。③严把台背回填台阶尺寸、台阶压实度、基底压实度和基底承载力验收关，此工序的验收能确保台背填土范围和台背填土地基的承载能力，不致于因地基强度和原路堤压实度不够而下沉。④填筑时，严格控制填筑厚度、压实设备、压实工艺、压实遍数。⑤每层必须严格验收，监理自己要单独试验和检验，不能漏检。⑥要有强有力的管理手段，抓台背回填质量不能心慈手软，不合格台背填土坚决返工，并不予计量支付，对违反操作规程不按要求施工的，发现一次严惩一次。⑦每个台背回填应设专人监理，建立台背回填施工质量追究制，加强监理人员责任心。

综上所述，治理桥头跳车首先要研究其产生的原因，提出适宜的处治原理，否则，钱花了效果不一定好。笔者认为应用“刚柔过渡”观点，该治理措施在技术上可行，在经济上合算，在施工上方便，无需特殊设备，在应用范围上适用于所有的台背填土，便于和推广应用。本文提供的管理和施工纲要等均具有一定的操作性和适用性，可供参考。不正之处，请专家赐教！