李雪鋒 李耀東 王翀霄 趙 倩

(1.昆山市交通工程質(zhì)量監(jiān)督站，江蘇 昆山 215300; 2.河海大學(xué)，江蘇 南京 210038)

1 橋頭跳車概述

近年來，昆山市交通進(jìn)入高速發(fā)展時(shí)期，城市交通需求總量不斷增長，以往在路橋設(shè)計(jì)中存在的不足日益凸顯，迫切需要開展橋頭跳車病害成因分析及提出處治措施，以適應(yīng)現(xiàn)代化城市的高速發(fā)展[1]。橋頭跳車的直接原因是剛性橋臺(tái)和柔性路堤在荷載作用下由于剛度的差異而引起顯著的沉降不均。

研究表明，當(dāng)橋頭錯(cuò)臺(tái)臺(tái)階達(dá)1.5 cm時(shí)，對(duì)車速就會(huì)產(chǎn)生明顯的影響，臺(tái)階每增加1 cm，速度就會(huì)降低3 km/h左右；而當(dāng)臺(tái)階達(dá)5 cm時(shí)，車輛行駛速度將顯著降低，其減速幅度平均可達(dá)9 km/h～13 km/h，且對(duì)行車的安全性和舒適性產(chǎn)生嚴(yán)重影響[2]。針對(duì)橋頭跳車問題，相應(yīng)的處理措施有很多。Kwak等[3]在路橋搭接處設(shè)置鋼筋混凝土搭板，搭板一端連接在橋臺(tái)上方，另一端擱置在路基上，下端一般搭配枕梁，形成路橋過渡段平滑過渡。陳蘄[4]基于工程實(shí)例提出泥攪拌樁結(jié)合鋼筋混凝土搭板處理橋頭跳車。對(duì)工后沉降尚未完成的橋頭路基可采用預(yù)壓注漿處理[5]，還有注漿前加入橫向鋼筋[6]。此外，對(duì)臺(tái)背填料可采用輕質(zhì)材料代替，如石灰土[7]、聚苯乙烯泡沫塑料塊體等[8，9]。

盡管不少學(xué)者探討了橋頭跳車成因，但是橋頭跳車現(xiàn)象仍普遍存在。不同地區(qū)不同工程發(fā)生跳車的原因仍有差異，具有針對(duì)性、代表性的某地區(qū)橋頭跳車研究仍迫切需要。

2 在役路橋跳車病害現(xiàn)狀

通過調(diào)研昆山在運(yùn)營的一些大型路橋工程，對(duì)在役路橋橋頭跳車病害的現(xiàn)狀進(jìn)行分析可知，橋頭跳車在昆山當(dāng)?shù)仄毡榇嬖冢髀范翁嚨某潭炔灰?，跳車大多伴隨路面沉降、路面開裂以及護(hù)欄裂縫的開展。不少路段在原沉降破損路基上采用瀝青進(jìn)行修補(bǔ)，但仍可見明顯的沉降痕跡，如表1所示。

3 橋頭跳車原因分析

3.1 工程概況

為了探究橋頭跳車成因，對(duì)元豐大道三標(biāo)段橋頭段開展研究。元豐大道西延工程三標(biāo)段起點(diǎn)樁號(hào)K2+340.020，終點(diǎn)樁號(hào)K3+706，共長1.366 km。三標(biāo)段橫跨吳淞江，橋梁段為吳淞江2號(hào)橋，橋長348.197 m。

表1 昆山市橋頭跳車病害現(xiàn)狀調(diào)研

元豐大道路段場地表層為人工填土，其下為第四系全新統(tǒng)上段新近沉積的亞黏土、淤泥質(zhì)亞黏土、亞砂土，中部為第四系全新統(tǒng)一般沉積的粉細(xì)砂、亞砂土；下部為上更新統(tǒng)沉積的(Q3)亞砂土、亞黏土、粉細(xì)砂。鉆孔資料揭示場地內(nèi)特殊性巖土主要以軟土、液化土為主。淺層地下水類型主要為松散巖類孔隙潛水，主要賦存于①1填筑土、②1亞黏土、②2亞砂土中，水位變化主要受大氣降水及河水的側(cè)向補(bǔ)給影響。勘察期間實(shí)測地下水位埋深0.85 m～2.25 m，不利季節(jié)約0.5 m。弱承壓水主要賦存于④1粉細(xì)砂、④2亞砂土夾粉砂、④3粉砂夾亞砂土、⑤1亞砂土、⑤2亞砂土夾亞黏土和⑥粉細(xì)砂層中，該含水層層厚大，富水性較好，水量豐富，水位變化主要受側(cè)向補(bǔ)給影響。其余各土層含水微弱，為相對(duì)隔水層。表2展示了特殊性巖土部分物理力學(xué)指標(biāo)。

表2 特殊性巖土物理力學(xué)指標(biāo)

3.2 橋頭段處治方案

橋頭東西兩端采用濕噴樁、預(yù)壓聯(lián)合處理方案，具體處治措施及最終沉降量見表3。路基、路面排水采用管線排水的方式排除機(jī)動(dòng)車道及輔道路面水。

表3 元豐大道三標(biāo)段橋頭段處理措施及沉降量

1)濕噴樁。

東側(cè)橋頭段采用長樁聯(lián)合預(yù)壓處理地基，樁長18 m，樁徑50 cm，其中路橋過渡段樁距1.3 m，橋頭段樁間距1.1 m。西側(cè)橋頭段采用短樁聯(lián)合超載預(yù)壓處理地基，樁長6 m，樁徑50 cm，樁距1.1 m。兩端橋頭段濕噴樁均采用梅花形布置方式，每延米噴粉量55 kg。

2)預(yù)壓。

工程所在地區(qū)為長江下游平原濕潤區(qū)，路基填料為粉質(zhì)黏土，路面結(jié)構(gòu)厚度68 cm。對(duì)橋頭段，清表后基底土摻5%石灰改性，處理厚度為25 cm，壓實(shí)度要求大于90%，其上填筑5%石灰土至路床底，壓實(shí)度要求不小于96%。臺(tái)前溜坡需超寬0.5 m壓實(shí)。橋頭一定長度路基范圍內(nèi)的地區(qū)要特別壓實(shí)，其壓實(shí)度比同層路堤的壓實(shí)度提高1%。壓實(shí)度采用重型擊實(shí)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)。預(yù)壓土方和路床頂部20 cm采用素土填筑，壓實(shí)度85%，預(yù)壓結(jié)束后卸載預(yù)壓土方，翻挖未摻石灰的部分路床，填7%石灰土至路床頂設(shè)計(jì)標(biāo)高。

3.3 現(xiàn)場調(diào)研情況

路橋過渡段處路肩出現(xiàn)明顯不均勻沉降，沉降過大，路面斷裂，如圖1a)所示；搭板設(shè)計(jì)不合理或者是搭板末端沉降過大，造成搭板與橋臺(tái)伸縮縫間出現(xiàn)明顯分離縫，如圖1b)所示；搭板水泥路面出現(xiàn)明顯裂縫，如圖1c)所示；伸縮縫與路面出現(xiàn)明顯的高低錯(cuò)位，裂縫過大，搭板端部損壞明顯，如圖1d)所示。

2019年5月16日對(duì)昆山跳車現(xiàn)象較嚴(yán)重的元豐大道三標(biāo)段東橋頭錨固區(qū)路段進(jìn)行測量，由于路段仍正常運(yùn)營，僅測量了一條車道上的沉降。道路測量斷面布置如圖2所示，斷面寬3 m，每個(gè)斷面均測3個(gè)點(diǎn)，左端、右端以及中部。

通過水準(zhǔn)測量數(shù)據(jù)繪制圖像如圖3所示。

從圖3可以明顯看出，路面伸縮縫處凹陷、搭板端部發(fā)生隆起。經(jīng)分析認(rèn)為這是由于橋臺(tái)剛度較大，沉降較小，而路基下填土剛度較小，沉降較大，搭板兩端出現(xiàn)較大沉降差。搭板末端下沉，又因搭板剛度大，以至搭板橋臺(tái)端翹起。此外，搭板中間段路面較平穩(wěn)，表現(xiàn)了設(shè)置搭板對(duì)不均勻沉降起到了很好的減弱效果?，F(xiàn)場發(fā)現(xiàn)，機(jī)動(dòng)車道上對(duì)銜接處已進(jìn)行了簡單的修補(bǔ)，非機(jī)動(dòng)車道上并未做出后續(xù)的處理，如圖4所示。因?yàn)闃蚺_(tái)與搭板銜接處對(duì)沉降較為敏感，該路段在此處的細(xì)部處理不當(dāng)，是產(chǎn)生橋頭跳車的主要原因。

現(xiàn)場調(diào)研總結(jié)該橋頭段跳車原因有二：一為路基下地基填土沉降過大；另一則是搭板與橋臺(tái)銜接處細(xì)部處理不足。

4 結(jié)語

1)元豐大道路段地基變化多樣，采取了多樣的地基工藝處理，淺薄層的地基處理、橋頭路堤以及高填土路段的地基處理、河塘段的地基處理，不同地基很難保證工后的沉降一致，差異沉降易引起路基的變形，造成路面斷裂；

2)路段主要以軟土、液化土為主，地基承載力低，沉降量大，對(duì)其進(jìn)行濕噴樁、預(yù)壓處理后沉降量明顯減小。但是搭板仍出現(xiàn)損壞問題，可能是因?yàn)榇畎鍢蚺_(tái)端下方填土壓實(shí)度不夠，出現(xiàn)掏空區(qū)，以及搭板范圍下的地基處理工藝(濕噴樁及預(yù)壓工藝)仍不能很好解決不均勻沉降的問題，以致搭板所受應(yīng)力增大，在自重及車輛荷載作用下易出現(xiàn)損壞，并且后期路基和橋臺(tái)逐漸出現(xiàn)明顯的沉降差異；此外，增加搭板的厚度對(duì)于搭板的變形和受力都有利，厚度不足也可能導(dǎo)致?lián)p壞的出現(xiàn)；

3)橋頭與一般路段都采用灰土填筑，而橋頭段的沉降較大，可能是由于臺(tái)后灰土碾壓受橋臺(tái)限制，壓實(shí)度較難達(dá)到設(shè)計(jì)要求；

4)該橋頭段于2011年3月左右進(jìn)行軟基濕噴樁施工，當(dāng)年年底前路基施工至頂層后停止施工，預(yù)壓土預(yù)壓半年之多，期間在承臺(tái)開挖中遇有流沙層。因而不排除臺(tái)后路基下存在流沙層，導(dǎo)致路基段沉降量增大的可能。