聯合法處理高填土段橋頭跳車
許洪亮，熊震宙
(江西省交通設計院南昌市330002)
摘 要: 本文概括了高等級公路產生橋頭跳車的因素及后果，并針對高填土段橋頭跳車，提出了注漿加土工格柵聯合法處理高填土橋頭跳車處治措施。
關鍵詞: 橋頭跳車高填土注漿土工格柵
橋頭跳車問題一直是高等級公路中常見的病害，它直接影響行車速度，也影響了行車的舒適與安全。橋頭跳車的問題涉及到路堤沉降、臺背回填、橋臺類型、接縫、橋頭搭板、路面以及施工方法等眾多因素。橋頭跳車的直接原因是剛性結構物橋臺與路堤直接處在行車荷載的反復作用產生較大的沉降變形差異，這種情況在高填土段橋頭顯得尤為突出。因此，如何解決高等級公路橋頭跳車，控制高填方段橋頭的沉降變形，保證公路交通安全和高速運營，也越來越引成為各建設、設計、科研和施工單位的重要研究課題。
本文將注漿加土工格柵聯合法處理高填土路段橋頭跳車在江西某高速公路上的應用作以下介紹：
1、工程簡介
某高速公路處于江西贛南山區，沿途地質巖性變化大，特別是高填深挖現象較多，橋頭路基填土普遍較高（大部分達6米以上），再由于本段工程工期緊、任務重，針對一般橋頭路基均采用了各種常規預防措施來減少橋頭路基的工后沉降。而對于那些處于高填方橋臺臺背，由于其工期、合格填料選取、施工時碾壓死角、高填土自然沉降時間與防護處理等因素，高填方段臺背若采用常規的處治措施難以達到根本消除或減少高填土橋頭路基的工后沉降，也難以避免橋頭跳車病害的不良隱患，本工程針對高填土段橋頭采用了注漿加土工格柵聯合法進行處治方法。
2、注漿法加固路基的機理
注漿法是通過鉆孔和利用注漿設備，運用液壓、氣壓或電化學原理，通過注漿管將漿液分層均勻地注入地層中，漿液以填充、滲透和擠密等方式排出土顆粒間裂隙中的水分和空氣，并占據土顆粒間的空間，使路基孔隙比減少，強度提高。經過一段時間后，漿液將原來松散的土顆粒或裂隙膠結成一個整體，形成一個結構新、強度大、防水性能高和化學穩定性好的結合體，從而達到加固路基的目的。
注漿的機理主要有滲入性注漿、劈裂注漿和壓密注漿三種。注漿法加固臺背填土是以滲入性注漿為主，利用注漿設備將配制好的水泥漿液，通過注漿管注入臺背填料，漿液在壓力作用下滲入填土的孔隙中，與土體的土粒骨架產生固化反應，使臺背填土的密實度進一步提高，減少填土與橋臺之間的剛度差，消除因臺背填土的沉降而產生橋頭跳車的現象。
注漿壓力和漿液濃度是保證注漿質量的重要因素，對于不同填料和形態的路基，采用的注漿壓力也不同，注漿壓力的大小主要取決于路基的密實度、強度及初始應力。注漿用的漿液，以水泥為主體，根據工程需要適當配入一定量的粉煤灰和附加劑（速凝劑、早強劑、懸溶劑等）
3、土工格柵法加固路基的機理
自1963年法國工程師Vidal提出加筋土理論以來，40多年的工程實踐顯示了土工合成材料的廣泛應用前景。大量的工程實踐的研究表明，加筋可以明顯地提高土體的承載能力。到目前為止，關于土工合成材料加筋機理的認識集中于：土工合成材料加筋發揮其抗拉強度，通過加筋與土體之間磨擦作用約束土體的側向變形，從而達到提高土體承載力和抗剪強度的目的。
大量國內外的土工合成材料加筋工程表明加筋土的作用主要集中于以下方面：
3.1加筋土抗剪強度的提高使其受剪切破壞的荷載增大，相應的剪切變形較素土小。
3.2加筋土在承受荷載時，土體的側向變形受到加筋的抑制，承載能力隨之提高，趨近于彈性范圍內工作。
3.3加筋材料使土體上的作用荷載較均勻地擴散到整個加筋土層上，單位土體面積的受荷減小。
工合成材料進行臺背填筑能夠有效降低土體受荷壓縮變形，減少塑性變形累積，在一定程度上起到縮小橋頭差異沉降的作用。采用這樣的處理措施可以達到雙重目的：利用錨固的土工格柵網一端的張拉作用，在臺背局部范圍，分層阻止填料順臺背的沉降；利用土工格柵網與填料之間良好的界面磨擦作用，改善局部荷載作用下土體內部的受力狀態，擴大荷載沿土體深度方向的擴散范圍，從而達到減少外部荷載對土體的壓縮沉降作用，即相當于提高土體的抵抗變形的能力，起到剛性橋臺和柔性路堤間過渡結構層的作用。
4、注漿加土工格柵聯合法的處治措施
4.1、處治原理：
結合注漿法與土工格柵法加固路基的機理進行聯合利用，即在搭板枕梁下小導管注漿并在搭板的有關區域內采用注漿加土工格柵的方法形成“剛柔過渡區”，具體見圖1。
4.2、注漿參數與耗材
普通硅酸鹽水泥、潔凈水
水灰比：0.9：1~1.2：1（重量比）
注漿壓力：0.2~1.5Mp
注漿花管參數：φ48有縫鋼管、梅花狀5*20cm布設φ10mm注漿小孔，距頂口100cm范圍內不設小孔
4.3、土工格柵參數與耗材
雙向受力30KN土工格柵
搭接長度不小于20cm
耗損量以1.02系數計
4.4、聯合法施工工藝
4.4.1施工順序
清挖鋪格柵范圍內回填土30cm——碾壓——鋪放底層格柵——回填臺背土或開山碎石渣至路床頂面——碾壓——鋪放上層格柵——碾壓——注漿鉆孔——下注漿花管——第一階段注漿——第二階段注漿——第三階段注漿
4.4.2、施工注意事項
注漿花管平面布置按間距2~2.5m梅花型均勻分布，注漿成孔必須干法鉆進，注漿深度可根據填土的高度及現場實際填料的密實度、壓實度進行確定，一般情況下中孔淺，邊緣孔深，壓力注漿遵循先注邊孔后中間孔的原則，同排注漿孔應實行跳隔（至少兩孔）施工，每個注漿孔要進行三階段間隔分壓力注漿。
灌漿主要以每延米孔深的注漿量為控制依據，壓力值作校核值，對于不同的回填材料，采用不同的壓力值和漿液水灰比濃度：見表1
為保證注漿流暢，灌漿孔應至少長出注漿管25cm，注漿管與灌漿孔間孔隙必須用水泥封堵，封堵長度不小于30cm,待封堵孔隙水泥終凝后才可注漿。注漿過程中，如發現第一、二階段有嚴重的跑漿現象，應及時采取措施封堵跑漿通道，并控制周圍孔的施順序與時間間隔；
一般大吸量孔可采用自流灌漿，為保證路基的安全穩定，注漿壓力不超過2Mpa，施工邊孔時，應注意觀察路基的穩定。
注漿率根據實際的地勘資料中孔隙率以及現場試驗的充填率確定：
注漿率=加固土體的孔隙率X經實踐采用的充填率
土格柵鋪設場地必須平整，避免直接從翻斗車上傾倒，以避免碎石刺破土工格柵，采用壓路機碾壓，碾
壓至填料無明顯松動為止，格柵搭接長度不小20cm，搭頭用細尼龍繩扎結，安放鋪設耗損量以1.02系數計。
圖1聯合處理法平面布置圖
表1注漿壓力與水灰比
回填材料第一階段第二階段第三階段間隔時間
壓力值Mpa漿液水灰比壓力值Mpa漿液水灰比壓力值Mpa漿液水灰比
砂性土或碎石0.21:1不小于0.50.9:10.90.9:130~45min
粘性土0.51.2:1不小于0.91:1不小于1.51:130~45min
5、結語
通過實地的沉降觀測及通車營運比較，可以看出，采用注漿加土工格柵的聯合法形成“剛柔過渡區”是有效的，該方法的優點是可密實路基的臺背回填，施工工藝簡單，施工速度對環境影響小，特別是有孤石、塊石和有回填空洞時，這是非常有效的方法；同時保證了工程質量，有效消除了橋頭跳車病害產生的不良隱患，因此注漿加土工格柵的聯合法真正做到了“一次治理，徹底根除”實際效果。
參考文獻：
⑴馬春生.根治“老病”有新招.《中國公路》2002.6
⑵重慶交通科研設計院.《贛定高速公路橋涵臺背處理施工圖》2003.8
⑶JTJ015-91《公路加筋土工程設計規范》
⑷JTJ/T019-98《公路土工合成材料應用技術規范》
⑸徐根連.注漿技術在處理臺背填土中的應用.《公路》2002.2
⑹劉玉卓.公路工程軟基處理.人民交通出版社
許洪亮，熊震宙
(江西省交通設計院南昌市330002)
摘 要: 本文概括了高等級公路產生橋頭跳車的因素及后果，并針對高填土段橋頭跳車，提出了注漿加土工格柵聯合法處理高填土橋頭跳車處治措施。
關鍵詞: 橋頭跳車高填土注漿土工格柵
橋頭跳車問題一直是高等級公路中常見的病害，它直接影響行車速度，也影響了行車的舒適與安全。橋頭跳車的問題涉及到路堤沉降、臺背回填、橋臺類型、接縫、橋頭搭板、路面以及施工方法等眾多因素。橋頭跳車的直接原因是剛性結構物橋臺與路堤直接處在行車荷載的反復作用產生較大的沉降變形差異，這種情況在高填土段橋頭顯得尤為突出。因此，如何解決高等級公路橋頭跳車，控制高填方段橋頭的沉降變形，保證公路交通安全和高速運營，也越來越引成為各建設、設計、科研和施工單位的重要研究課題。
本文將注漿加土工格柵聯合法處理高填土路段橋頭跳車在江西某高速公路上的應用作以下介紹：
1、工程簡介
某高速公路處于江西贛南山區，沿途地質巖性變化大，特別是高填深挖現象較多，橋頭路基填土普遍較高（大部分達6米以上），再由于本段工程工期緊、任務重，針對一般橋頭路基均采用了各種常規預防措施來減少橋頭路基的工后沉降。而對于那些處于高填方橋臺臺背，由于其工期、合格填料選取、施工時碾壓死角、高填土自然沉降時間與防護處理等因素，高填方段臺背若采用常規的處治措施難以達到根本消除或減少高填土橋頭路基的工后沉降，也難以避免橋頭跳車病害的不良隱患，本工程針對高填土段橋頭采用了注漿加土工格柵聯合法進行處治方法。
2、注漿法加固路基的機理
注漿法是通過鉆孔和利用注漿設備，運用液壓、氣壓或電化學原理，通過注漿管將漿液分層均勻地注入地層中，漿液以填充、滲透和擠密等方式排出土顆粒間裂隙中的水分和空氣，并占據土顆粒間的空間，使路基孔隙比減少，強度提高。經過一段時間后，漿液將原來松散的土顆粒或裂隙膠結成一個整體，形成一個結構新、強度大、防水性能高和化學穩定性好的結合體，從而達到加固路基的目的。
注漿的機理主要有滲入性注漿、劈裂注漿和壓密注漿三種。注漿法加固臺背填土是以滲入性注漿為主，利用注漿設備將配制好的水泥漿液，通過注漿管注入臺背填料，漿液在壓力作用下滲入填土的孔隙中，與土體的土粒骨架產生固化反應，使臺背填土的密實度進一步提高，減少填土與橋臺之間的剛度差，消除因臺背填土的沉降而產生橋頭跳車的現象。
注漿壓力和漿液濃度是保證注漿質量的重要因素，對于不同填料和形態的路基，采用的注漿壓力也不同，注漿壓力的大小主要取決于路基的密實度、強度及初始應力。注漿用的漿液，以水泥為主體，根據工程需要適當配入一定量的粉煤灰和附加劑（速凝劑、早強劑、懸溶劑等）
3、土工格柵法加固路基的機理
自1963年法國工程師Vidal提出加筋土理論以來，40多年的工程實踐顯示了土工合成材料的廣泛應用前景。大量的工程實踐的研究表明，加筋可以明顯地提高土體的承載能力。到目前為止，關于土工合成材料加筋機理的認識集中于：土工合成材料加筋發揮其抗拉強度，通過加筋與土體之間磨擦作用約束土體的側向變形，從而達到提高土體承載力和抗剪強度的目的。
大量國內外的土工合成材料加筋工程表明加筋土的作用主要集中于以下方面：
3.1加筋土抗剪強度的提高使其受剪切破壞的荷載增大，相應的剪切變形較素土小。
3.2加筋土在承受荷載時，土體的側向變形受到加筋的抑制，承載能力隨之提高，趨近于彈性范圍內工作。
3.3加筋材料使土體上的作用荷載較均勻地擴散到整個加筋土層上，單位土體面積的受荷減小。
工合成材料進行臺背填筑能夠有效降低土體受荷壓縮變形，減少塑性變形累積，在一定程度上起到縮小橋頭差異沉降的作用。采用這樣的處理措施可以達到雙重目的：利用錨固的土工格柵網一端的張拉作用，在臺背局部范圍，分層阻止填料順臺背的沉降；利用土工格柵網與填料之間良好的界面磨擦作用，改善局部荷載作用下土體內部的受力狀態，擴大荷載沿土體深度方向的擴散范圍，從而達到減少外部荷載對土體的壓縮沉降作用，即相當于提高土體的抵抗變形的能力，起到剛性橋臺和柔性路堤間過渡結構層的作用。
4、注漿加土工格柵聯合法的處治措施
4.1、處治原理：
結合注漿法與土工格柵法加固路基的機理進行聯合利用，即在搭板枕梁下小導管注漿并在搭板的有關區域內采用注漿加土工格柵的方法形成“剛柔過渡區”，具體見圖1。
4.2、注漿參數與耗材
普通硅酸鹽水泥、潔凈水
水灰比：0.9：1~1.2：1（重量比）
注漿壓力：0.2~1.5Mp
注漿花管參數：φ48有縫鋼管、梅花狀5*20cm布設φ10mm注漿小孔，距頂口100cm范圍內不設小孔
4.3、土工格柵參數與耗材
雙向受力30KN土工格柵
搭接長度不小于20cm
耗損量以1.02系數計
4.4、聯合法施工工藝
4.4.1施工順序
清挖鋪格柵范圍內回填土30cm——碾壓——鋪放底層格柵——回填臺背土或開山碎石渣至路床頂面——碾壓——鋪放上層格柵——碾壓——注漿鉆孔——下注漿花管——第一階段注漿——第二階段注漿——第三階段注漿
4.4.2、施工注意事項
注漿花管平面布置按間距2~2.5m梅花型均勻分布，注漿成孔必須干法鉆進，注漿深度可根據填土的高度及現場實際填料的密實度、壓實度進行確定，一般情況下中孔淺，邊緣孔深，壓力注漿遵循先注邊孔后中間孔的原則，同排注漿孔應實行跳隔（至少兩孔）施工，每個注漿孔要進行三階段間隔分壓力注漿。
灌漿主要以每延米孔深的注漿量為控制依據，壓力值作校核值，對于不同的回填材料，采用不同的壓力值和漿液水灰比濃度：見表1
為保證注漿流暢，灌漿孔應至少長出注漿管25cm，注漿管與灌漿孔間孔隙必須用水泥封堵，封堵長度不小于30cm,待封堵孔隙水泥終凝后才可注漿。注漿過程中，如發現第一、二階段有嚴重的跑漿現象，應及時采取措施封堵跑漿通道，并控制周圍孔的施順序與時間間隔；
一般大吸量孔可采用自流灌漿，為保證路基的安全穩定，注漿壓力不超過2Mpa，施工邊孔時，應注意觀察路基的穩定。
注漿率根據實際的地勘資料中孔隙率以及現場試驗的充填率確定：
注漿率=加固土體的孔隙率X經實踐采用的充填率
土格柵鋪設場地必須平整，避免直接從翻斗車上傾倒，以避免碎石刺破土工格柵，采用壓路機碾壓，碾
壓至填料無明顯松動為止，格柵搭接長度不小20cm，搭頭用細尼龍繩扎結，安放鋪設耗損量以1.02系數計。
圖1聯合處理法平面布置圖
表1注漿壓力與水灰比
回填材料第一階段第二階段第三階段間隔時間
壓力值Mpa漿液水灰比壓力值Mpa漿液水灰比壓力值Mpa漿液水灰比
砂性土或碎石0.21:1不小于0.50.9:10.90.9:130~45min
粘性土0.51.2:1不小于0.91:1不小于1.51:130~45min
5、結語
通過實地的沉降觀測及通車營運比較，可以看出，采用注漿加土工格柵的聯合法形成“剛柔過渡區”是有效的，該方法的優點是可密實路基的臺背回填，施工工藝簡單，施工速度對環境影響小，特別是有孤石、塊石和有回填空洞時，這是非常有效的方法；同時保證了工程質量，有效消除了橋頭跳車病害產生的不良隱患，因此注漿加土工格柵的聯合法真正做到了“一次治理，徹底根除”實際效果。
參考文獻：
⑴馬春生.根治“老病”有新招.《中國公路》2002.6
⑵重慶交通科研設計院.《贛定高速公路橋涵臺背處理施工圖》2003.8
⑶JTJ015-91《公路加筋土工程設計規范》
⑷JTJ/T019-98《公路土工合成材料應用技術規范》
⑸徐根連.注漿技術在處理臺背填土中的應用.《公路》2002.2
⑹劉玉卓.公路工程軟基處理.人民交通出版社