道路與橋梁連接處裂縫的成因及防治措施

文/何玉鑫

1 前言

根據(jù)“十四五”規(guī)劃，我國將發(fā)展壯大城市群和都市圈，提升城鎮(zhèn)化發(fā)展質(zhì)量，各類市政道路、公路的建設(shè)規(guī)模必將持續(xù)擴(kuò)大，同時(shí)人們對(duì)道路的舒適性和安全性也提出了更高的標(biāo)準(zhǔn)，尤其是道路橋梁連接處的質(zhì)量，一直是道路工程設(shè)計(jì)和施工中的重點(diǎn)和難點(diǎn)。

探究橋臺(tái)跳車的原因主要有：臺(tái)背填土發(fā)生不均勻沉降、橋臺(tái)搭板出現(xiàn)裂縫、搭板與瀝青路面連接處材料剛度差異懸殊等。

2 橋臺(tái)病害原因分析

橋臺(tái)搭板作為連接橋臺(tái)（剛性）與路基（柔性）的構(gòu)造物，是橋梁的附屬結(jié)構(gòu)，搭板的質(zhì)量也關(guān)乎著橋梁的質(zhì)量。分析以往橋臺(tái)搭板病害產(chǎn)生的原因，可歸納為以下幾個(gè)方面：

車輛反復(fù)作用于搭板之下的臺(tái)背回填砂，其密實(shí)度以及天然土層的自身固結(jié)沉降在行車荷載作用下受到考驗(yàn)，天然土層若含有高壓縮性的軟土層時(shí)，由于軟土的含水量較大，承載力低、抗剪強(qiáng)度低。據(jù)調(diào)查，相當(dāng)一部分橋梁兩側(cè)橋臺(tái)在建設(shè)時(shí)將密實(shí)度未達(dá)標(biāo)的天然砂與含有軟土的人工填土進(jìn)行混填，從而造成了不均勻沉降，裂縫由下向上發(fā)展，最終延伸至搭板表面[1]。

路橋過渡段的雨水通過搭板端部和臺(tái)背之間的接縫滲入土體，牛腿附近的土體在自重和固結(jié)的雙重作用下發(fā)生較大的沉降，連接部分沉降較嚴(yán)重，引發(fā)搭板脫空，而搭板作為一塊整體的板，中部設(shè)有枕梁，由于杠桿效應(yīng)，搭板端部翹曲，在行車荷載反復(fù)作用下，板端引起開裂，微小的裂縫在車輛反復(fù)碾壓下逐漸形成貫通的裂縫。

搭板與瀝青路面連接處材料剛度差異懸殊，很多橋梁在設(shè)計(jì)時(shí)采用12cm 厚的水泥混凝土橋面鋪裝層，并將該鋪裝延伸至搭板端部。而大多數(shù)道路建成10年以上，會(huì)采取大中修措施，很多道路經(jīng)過了“白改黑”的大中修。施工的時(shí)候，因?yàn)閾?dān)心往橋梁上鋪筑瀝青，加大橋面的恒載，給橋梁結(jié)構(gòu)帶來隱患，故大中修項(xiàng)目放棄橋梁段，所以經(jīng)?？吹綐蚺_(tái)搭板與道路連接處的一黑一白，一邊是柔性，一邊是剛性，特別是重載車經(jīng)過時(shí)，剛性路面經(jīng)反復(fù)碾壓下，引發(fā)裂縫[2]。

3 橋臺(tái)搭板的病害分析

橋臺(tái)搭板出現(xiàn)的病害基本都是在橋梁建成10年后發(fā)生，首先了解目前搭板的設(shè)計(jì)依據(jù)，查看原設(shè)計(jì)是否存在缺陷，然后再分析施工方面導(dǎo)致的缺陷。

3.1 設(shè)計(jì)未考慮雨水入滲搭板與橋臺(tái)的接縫流入土體造成沉降

國內(nèi)搭板設(shè)計(jì)普遍采用等厚的鋼筋混凝土板，橋臺(tái)搭板構(gòu)造如圖1 所示。橋臺(tái)搭板設(shè)計(jì)上，考慮牛腿與搭板的連接，有效解決牛腿下方土體無法壓實(shí)的問題。設(shè)計(jì)雖考慮了超重車作用于搭板，但忽視了雨水入滲搭板與橋臺(tái)的接縫流入土體造成的沉降。通常瀝青瑪蹄脂具有抗高溫、低溫穩(wěn)定性，良好的水穩(wěn)定性，但施工時(shí)無法保證瀝青瑪蹄脂填料完全填實(shí)，若有漏洞，則雨水入滲至土體，造成搭板板底脫空，造成搭板下沉。

圖1 橋臺(tái)搭板構(gòu)造圖

3.2 施工橋臺(tái)搭板缺陷

3.2.1 未考慮回填砂充分固結(jié)

首先是材料的選擇，應(yīng)選用滲水性好、高強(qiáng)度、壓實(shí)度高的砂礫。填筑時(shí)采用分層填筑、分層碾壓。在填筑的時(shí)間關(guān)系上，通常臺(tái)背與路面在同一時(shí)間完成，但實(shí)際施工時(shí)，臺(tái)背的回填在橋臺(tái)完工后很長一段時(shí)間，故回填砂并未充分固結(jié)，在竣工后開始沉降。

3.2.2 臺(tái)背填料不密實(shí)

施工時(shí)的臺(tái)背填料不密實(shí)，尤其是高填方路段的路基填筑材料不均勻、碾壓不密實(shí)。施工趕進(jìn)度，管理不到位，傾倒回填砂后，稍做壓實(shí)便施作橋臺(tái)搭板。工程完工后，在車輛荷載作用和振動(dòng)下，填料發(fā)生沉降，從而造成搭板下沉。

3.2.3 搭板下底模跑漿現(xiàn)象

施工時(shí)，搭板下的底模未用砂漿封底，形成跑漿現(xiàn)象。

3.2.4 搭板混凝土的結(jié)構(gòu)性裂縫

首先，混凝土配合比控制不嚴(yán)格，原材料質(zhì)量控制不嚴(yán)格；其次，混凝土振搗不嚴(yán)格，未按要求收漿；最后，未對(duì)搭板混凝土作及時(shí)養(yǎng)護(hù)。

4 提升橋臺(tái)搭板的技術(shù)措施

4.1 設(shè)計(jì)上考慮排水措施

此前的設(shè)計(jì)，不能完全保證瀝青瑪蹄脂填料完全填實(shí)。若有漏洞，則雨水入滲至土體，造成搭板板底脫空。為此，在設(shè)計(jì)上應(yīng)進(jìn)行改進(jìn)，改進(jìn)后的橋臺(tái)搭板構(gòu)造如圖2 所示。改造后，積水直接通過伸縮縫流至橋臺(tái)蓋梁或臺(tái)帽排至河中，不會(huì)流至土體，消除了該處流至土體引發(fā)搭板沉降的安全隱患[3]。

圖2 改進(jìn)后的橋臺(tái)搭板構(gòu)造圖

4.2 施工上考慮排水措施

由于橋臺(tái)在臺(tái)背回填之前，兩側(cè)有較多的軟土，可考慮采用排水固結(jié)方式對(duì)原軟土地基進(jìn)行加固處理。排水固結(jié)是對(duì)天然地基預(yù)壓或砂井預(yù)壓，改善排水條件，增加預(yù)壓荷載，加速地基固結(jié)和強(qiáng)度增長，提高地基穩(wěn)定性，并使基礎(chǔ)沉降提前完成[4]。

4.2.1 提高臺(tái)背回填填筑材料的壓實(shí)度

影響路基壓實(shí)的主要因素有含水量、壓實(shí)層的厚度、壓實(shí)機(jī)械的類型和功能、碾壓遍數(shù)以及地基的強(qiáng)度等。臺(tái)背回填的填筑材料，要把控好符合最大干密度與最佳含水量的關(guān)系，施工時(shí)可依照室內(nèi)擊實(shí)試驗(yàn)得出的曲線峰值對(duì)應(yīng)的含水量，含水量過大或過少，都會(huì)影響填筑材料的強(qiáng)度。壓實(shí)應(yīng)根據(jù)厚度、遍數(shù)、壓實(shí)機(jī)械類型等考慮，一般按照先靜壓、后振動(dòng)碾壓、最后再靜壓的順序，每層的壓實(shí)厚度為15～18cm 為宜。碾壓時(shí)不得中途停頓、轉(zhuǎn)向或制動(dòng)，以免影響壓實(shí)效果[5]。

4.2.2 加鋪土工格柵

土工聚合物是采用土工膜、土工織物，用于土工的一種化學(xué)纖維新型材料，可用于排水、隔離、反濾、加固補(bǔ)強(qiáng)來處理橋臺(tái)臺(tái)后回填的軟土地基。針對(duì)土工布，有具體的質(zhì)量要求，首先是土工布的單位面積質(zhì)量，縱向抗拉強(qiáng)度≮20kPa，撕裂強(qiáng)度≮400N，采用聚酯長絲針刺型，才能隔離軟弱土層的水。

施工時(shí)先清除橋頭淤泥，然后換填符合標(biāo)準(zhǔn)的黏土、砂礫或碎石土，每層按l5cm 進(jìn)行薄層碾壓。在橋頭回填的同時(shí)，每間隔45cm 鋪設(shè)一層土工格柵，格柵網(wǎng)格與臺(tái)背用U 型釘錨園連接。鋪設(shè)土工格柵時(shí)，一定要把格柵拉緊，不允許有皺褶，用插釘把格柵固定在底表面上，土工格柵強(qiáng)度高的方向垂直路基軸線，相鄰兩幅格柵的搭接寬度為20cm，搭接處用0.9mm的鋼筋綁扎牢固。鋪設(shè)土工材料的地表面要平整，嚴(yán)禁有堅(jiān)硬突出物，嚴(yán)禁施工機(jī)械直接碾壓土工格柵。土工格柵鋪好后，要及時(shí)填筑填料，避免陽光長時(shí)間暴曬和雨水浸泡。施工通過加鋪土工格柵來增強(qiáng)臺(tái)背回填的壓實(shí)度，最大限度地減少不均勻沉降。

4.2.3 避免搭板混凝土的結(jié)構(gòu)性裂縫

首先，要加強(qiáng)原材料的質(zhì)量控制，嚴(yán)格混凝土配合比設(shè)計(jì)，特別要控制使用外摻劑；其次，要對(duì)水泥的技術(shù)性能加大檢驗(yàn)頻率，使用安定性到期的水泥；再次，要嚴(yán)格控制混凝土的拌和，使用可以自動(dòng)計(jì)量且逐盤打印級(jí)配數(shù)據(jù)的拌和設(shè)備，嚴(yán)格按規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)控制施工級(jí)配；最后，澆筑混凝土方案必須經(jīng)監(jiān)理工程師批準(zhǔn)，澆筑過程中監(jiān)控人員必須旁站。

5 結(jié)語

橋臺(tái)搭板下回填土的不均勻沉降關(guān)系著搭板質(zhì)量的好壞，臺(tái)背回填的質(zhì)量不達(dá)標(biāo)，隨時(shí)間的延續(xù)，回填土的不均勻沉降必引起搭板的裂縫。文章分析影響搭板開裂及下沉的因素，從設(shè)計(jì)、施工等方面找原因，提出搭板病害防治措施，特別是保證臺(tái)背回填、確保回填填筑材料的壓實(shí)度、控制搭板混凝土的施工質(zhì)量這幾個(gè)環(huán)節(jié)對(duì)搭板質(zhì)量的好壞起著至關(guān)重要的作用。