土工格柵在橋頭跳車防治中的應(yīng)用研究

王騰 河南通安高速公路養(yǎng)護(hù)工程有限責(zé)任公司

隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，公路建設(shè)規(guī)模也隨之逐步擴(kuò)大。在修建高等級(jí)公路時(shí)路橋過渡段差異沉降所產(chǎn)生的橋頭跳車問題也引起了人們的普遍關(guān)注。橋臺(tái)、臺(tái)背填土路堤之間的差異沉降是產(chǎn)生橋頭跳車的主要因素。為處理橋頭跳車問題，必須重視過渡段差異沉降。在嚴(yán)格遵循施工應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，應(yīng)合理選擇加固方法，規(guī)范施工工藝，做好施工質(zhì)量工作，只有這樣才能滿足路橋過渡段加固的目的。將土工格柵合理布設(shè)到施工段，可有效解決橋頭跳車問題，加固橋頭路堤，為工程實(shí)踐提供科學(xué)、有效的依據(jù)。

一、橋頭跳車的成因

橋頭跳車，是由于公路橋頭及伸縮縫（橋頭引道）處的差異沉降或伸縮縫破壞而使路面縱坡出現(xiàn)臺(tái)階引起車輛通過時(shí)產(chǎn)生跳躍的現(xiàn)象。路面在臺(tái)背回填處出現(xiàn)不同程度的沉降斷裂（沉降值一般為 10～30cm，有的甚至超過60cm），使車輛通過時(shí)產(chǎn)生跳躍和沖擊，從而對(duì)橋涵和路面造成附加的沖擊荷載，使司機(jī)和乘客感到顛簸不適，甚至造成車輛大幅度減速，嚴(yán)重的可導(dǎo)致交通事故（特別是車輛機(jī)械事故）。因此，橋頭跳車問題已成為高等級(jí)公路的工程質(zhì)量和造價(jià)的重要影響因素。橋頭跳車問題一直是困擾公路工程技術(shù)人員的難題之一。解決橋頭跳車的問題，是公路管理部門的重要任務(wù)。

1.路堤填筑材料壓縮。橋臺(tái)臺(tái)背路堤填筑過程中，如填筑材料透水性較差，則將大大增加其空隙率，且含水量過高，這種情況下，填料顆粒間的空隙消除難度將大大增加。即便選取壓實(shí)機(jī)械施工，但其工作面有限，無法全部靠在構(gòu)造物上，待完成回填作業(yè)后，無法充分壓實(shí)靠在構(gòu)造物上的填土，導(dǎo)致局部填土仍具有較大孔隙度。隨著時(shí)間的不斷增加，加之各種因素的影響，回填路堤沉降問題愈加嚴(yán)重。

2.路堤下天然地基沉降。一般都會(huì)在天然地基上修筑路堤，因其自身重力因素，土體沉量量與施工標(biāo)準(zhǔn)已符合，如將路堤修筑其上，則因路堤填土重力天然地基將產(chǎn)生附加應(yīng)力，局部土體在垂直荷載作用下，極易產(chǎn)生沉降。

3.路面排水設(shè)施不到位。因路面排水設(shè)施不到位，將出現(xiàn)路面積水問題，順著路面裂縫、路橋連接位置雨水向路基內(nèi)不斷滲入，進(jìn)而出現(xiàn)沖刷路基填土的現(xiàn)象。除此之外，因雨水影響，填料將大量流失，進(jìn)而出現(xiàn)路基內(nèi)部填土不足問題，在車輛長(zhǎng)期荷載作用下，路基沉降在所難免，最終導(dǎo)致橋頭跳車問題產(chǎn)生。

4.橋臺(tái)和臺(tái)背填土連接位置剛度差異。通常都會(huì)選取混凝土澆筑橋梁及其輔助構(gòu)造物，其剛度較大。但臺(tái)背路基屬于半剛性結(jié)構(gòu)。連接上述兩種構(gòu)造物，則其剛?cè)嵝再|(zhì)、抗變形能力差異過大。待通車運(yùn)行一段時(shí)間后，臺(tái)背路基固結(jié)變形逐步加大，但橋臺(tái)沉降變形卻相反，在逐步減小。這種情況下，路橋連接位置沉降差也隨之增大，進(jìn)而產(chǎn)生橋頭跳車問題。

二、工程概況

某橋梁工程，全長(zhǎng)383.2m，為17 孔鋼筋混凝土預(yù)應(yīng)力梁板橋，主跨為3 孔連續(xù)梁，20m 簡(jiǎn)支梁為邊孔，總跨為8×20+28+35+28+5×20m。據(jù)實(shí)地勘察結(jié)果顯示，橋梁所處地質(zhì)條件良好，地面線以下土質(zhì)類型為雜填土（1.5m）、碎石土（2m）、砂礫土（3.5m）、風(fēng)化巖石，其中18KN/m3為雜填土容重，20 KN/m3為碎石土及砂礫容重。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，重力式橋臺(tái)為0 號(hào)橋臺(tái)類型，7.12m 為臺(tái)后引道路堤填高，并采用砂礫回填臺(tái)后路堤。由地質(zhì)情況來講，在橋頭引道處產(chǎn)生差異沉降的概率不大，但是因?yàn)槭┕すて诰o張，在路堤自重作用下，受時(shí)間限制仍會(huì)出現(xiàn)地基沉降等情況，為此，仍需做好橋頭跳車預(yù)防措施。如采用“雙向土工格柵+橋頭搭板”的方式進(jìn)行0 號(hào)橋臺(tái)處理。

三、土工格柵臺(tái)背加筋機(jī)理

土工格柵是一種高密度聚乙烯等材料加工而成的聚合物板材，主要以網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)，網(wǎng)孔尺寸相對(duì)較大，其特點(diǎn)為拉伸強(qiáng)度高、伸長(zhǎng)率小、結(jié)點(diǎn)處厚度大等，于土料顆粒而言，土工格柵具有側(cè)向阻力作用，具有較強(qiáng)沖擊性，可優(yōu)化應(yīng)力場(chǎng)，減小差異沉降，提高土體強(qiáng)度及整體性。其加筋機(jī)理主要包括3 點(diǎn)，如表1 所示。

四、土工格柵加筋處理措施

改革開放40 年來，我國(guó)公路里程越來越長(zhǎng)，道路等級(jí)不斷提升。橋梁工程是公路建設(shè)的重點(diǎn)，由于早期缺乏相關(guān)技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，長(zhǎng)期以來我國(guó)橋梁工程一直存有諸多問題，其中最常見的為路橋過渡段橋頭跳車。在臺(tái)背處理中土工格柵具有施工便捷、綠色環(huán)保、經(jīng)濟(jì)效益好等優(yōu)勢(shì)，將其設(shè)于臺(tái)背回填土體之內(nèi)，可有效提升填料的整體性，并對(duì)回填土體的變形問題進(jìn)行有效約束，是解決橋頭跳車的重要措施之一。因此，在具體工程案例中，要根據(jù)實(shí)際情況，合理選擇處治措施，提高施工效果。

（一）臺(tái)背路基回填

根據(jù)施工要求，可臺(tái)背路基可采用砂礫土回填處理，其物理力學(xué)指標(biāo)如表2 所示。按照規(guī)定，需回填至底層土工格柵位置，由于厚度較大，可分層回填、壓實(shí)，若大型壓路機(jī)存有碾壓死角，需及時(shí)采用小型壓路設(shè)備對(duì)邊角部位進(jìn)行夯實(shí)。

（二）土工格柵攤鋪

按照等距離20cm 間隔，在臺(tái)背處埋設(shè)鋼筋勾，待壓實(shí)、整平路基之后，可折回格柵，并將一個(gè)直徑14mm 的鋼筋包裹起來，將鋼筋掛著鋼筋勾內(nèi)，并通過鐵絲將折疊的格柵綁扎好，保證格柵和臺(tái)背緊密固定。若長(zhǎng)度不足，可進(jìn)行搭接處理，一般需在2 個(gè)網(wǎng)格以上控制搭接長(zhǎng)度。隨后沿路線縱向攤鋪土工格柵，若長(zhǎng)度過長(zhǎng)，需根據(jù)設(shè)計(jì)要求，切斷處理。根據(jù)要求，土工格柵需鋪設(shè)七層，上三層鋪設(shè)方案為搭板末端向外延伸6m；下四層鋪設(shè)方案為搭板末端向外延伸5m，嚴(yán)格按照不小于最小縱向鋪設(shè)長(zhǎng)度的規(guī)定設(shè)置鋪設(shè)長(zhǎng)度。

表1 土工格柵臺(tái)背加筋機(jī)理

表2 臺(tái)背填料物理力學(xué)指標(biāo)

（三）土工格柵張拉

鋪設(shè)完各層土工格柵之后，需采用人工或機(jī)械的方式張拉好土工格柵，保證伸長(zhǎng)率控制在2%～4%之間，待滿足要求后，便可采用U 型釘進(jìn)行土工格柵定位。

（四）土工格柵搭接

本工程需鋪設(shè)七層土工格柵，針對(duì)各層土工格柵，相鄰的兩幅需做好搭接處理，一般可在20cm 以上控制搭接寬度，隨后按照“之”字型采用尼龍繩進(jìn)行綁扎，保證其整體性。層面不同，則其連接部位綁扎時(shí)需相互錯(cuò)開，從而提升其整體效果。

（五）填料施工

根據(jù)施工要求，可采用砂礫土作為填土材料，要求由格柵邊緣通過裝載機(jī)逐步回填至臺(tái)背處，嚴(yán)禁車輪碾壓到格柵，填土厚度達(dá)到30cm 之后，便可進(jìn)行壓實(shí)、整平。大型壓路機(jī)很難碾壓到橋臺(tái)或翼墻周圍，此時(shí)可更換壓實(shí)設(shè)備，如采用電動(dòng)打夯機(jī)等，進(jìn)行夯實(shí)，保證最終壓實(shí)度滿足設(shè)計(jì)要求。在完成施工后，需及時(shí)檢測(cè)填料回填質(zhì)量，主要對(duì)填料物理指標(biāo)、壓實(shí)度、平整度等指標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)，保證滿足施工要求。

（六）分層沉降管安裝

當(dāng)結(jié)束路堤填筑施工后，可采用沖擊鉆進(jìn)行鉆孔施工，鉆孔深度為地基以下50cm，146mm 為孔徑。并做好沉降管連接及安裝磁環(huán)等工作。一般情況下，可按照土層分層實(shí)際情況，提前確定磁環(huán)的間隔距離，以“下—上”的順序進(jìn)行磁環(huán)安裝，并固定上短?？赏ㄟ^接管連接兩個(gè)沉降管，并利用螺絲固定，由此進(jìn)行沉降量檢測(cè)。

五、結(jié)束語

綜上所述，作為社會(huì)關(guān)注的熱點(diǎn)問題，安全問題是交通運(yùn)輸永恒的主題。在道路安全性能提升方面，施工技術(shù)的選擇極為關(guān)鍵。要求嚴(yán)格按照施工應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，降低損害，提高施工質(zhì)量意義重大。土工格柵作為橋頭跳車施工處理的主要方法，其施工質(zhì)量的優(yōu)劣對(duì)路橋施工質(zhì)量影響巨大。為此，必須全面了解橋頭跳車成因，規(guī)范施工工藝，提高施工質(zhì)量，推動(dòng)路橋工程持續(xù)、健康發(fā)展。