聯(lián)合法處理高填土段橋頭跳車
許洪亮，熊震宙
(江西省交通設(shè)計(jì)院南昌市330002)
摘 要: 本文概括了高等級公路產(chǎn)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(lián)合法處理高填土橋頭跳車處治措施。
關(guān)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(jié)構(gòu)物橋臺與路堤直接處在行車荷載的反復(fù)作用產(chǎn)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(yùn)營，也越來越引成為各建設(shè)、設(shè)計(jì)、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(lián)合法處理高填土路段橋頭跳車在江西某高速公路上的應(yīng)用作以下介紹：
1、工程簡介
某高速公路處于江西贛南山區(qū)，沿途地質(zhì)巖性變化大，特別是高填深挖現(xiàn)象較多，橋頭路基填土普遍較高（大部分達(dá)6米以上），再由于本段工程工期緊、任務(wù)重，針對一般橋頭路基均采用了各種常規(guī)預(yù)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(shí)碾壓死角、高填土自然沉降時(shí)間與防護(hù)處理等因素，高填方段臺背若采用常規(guī)的處治措施難以達(dá)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(lián)合法進(jìn)行處治方法。
2、注漿法加固路基的機(jī)理
注漿法是通過鉆孔和利用注漿設(shè)備，運(yùn)用液壓、氣壓或電化學(xué)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(jù)土顆粒間的空間，使路基孔隙比減少，強(qiáng)度提高。經(jīng)過一段時(shí)間后，漿液將原來松散的土顆粒或裂隙膠結(jié)成一個(gè)整體，形成一個(gè)結(jié)構(gòu)新、強(qiáng)度大、防水性能高和化學(xué)穩(wěn)定性好的結(jié)合體，從而達(dá)到加固路基的目的。
注漿的機(jī)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(shè)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(chǎn)生固化反應(yīng)，使臺背填土的密實(shí)度進(jìn)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(chǎn)生橋頭跳車的現(xiàn)象。
注漿壓力和漿液濃度是保證注漿質(zhì)量的重要因素，對于不同填料和形態(tài)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(shí)度、強(qiáng)度及初始應(yīng)力。注漿用的漿液，以水泥為主體，根據(jù)工程需要適當(dāng)配入一定量的粉煤灰和附加劑（速凝劑、早強(qiáng)劑、懸溶劑等）
3、土工格柵法加固路基的機(jī)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(shí)踐顯示了土工合成材料的廣泛應(yīng)用前景。大量的工程實(shí)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(guān)于土工合成材料加筋機(jī)理的認(rèn)識集中于：土工合成材料加筋發(fā)揮其抗拉強(qiáng)度，通過加筋與土體之間磨擦作用約束土體的側(cè)向變形，從而達(dá)到提高土體承載力和抗剪強(qiáng)度的目的。
大量國內(nèi)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(qiáng)度的提高使其受剪切破壞的荷載增大，相應(yīng)的剪切變形較素土小。
3.2加筋土在承受荷載時(shí)，土體的側(cè)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(nèi)工作。
3.3加筋材料使土體上的作用荷載較均勻地?cái)U(kuò)散到整個(gè)加筋土層上，單位土體面積的受荷減小。
工合成材料進(jìn)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(dá)到雙重目的：利用錨固的土工格柵網(wǎng)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(wǎng)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(nèi)部的受力狀態(tài)，擴(kuò)大荷載沿土體深度方向的擴(kuò)散范圍，從而達(dá)到減少外部荷載對土體的壓縮沉降作用，即相當(dāng)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(jié)構(gòu)層的作用。
4、注漿加土工格柵聯(lián)合法的處治措施
4.1、處治原理：
結(jié)合注漿法與土工格柵法加固路基的機(jī)理進(jìn)行聯(lián)合利用，即在搭板枕梁下小導(dǎo)管注漿并在搭板的有關(guān)區(qū)域內(nèi)采用注漿加土工格柵的方法形成“剛?cè)徇^渡區(qū)”，具體見圖1。
4.2、注漿參數(shù)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(shù)：φ48有縫鋼管、梅花狀5*20cm布設(shè)φ10mm注漿小孔，距頂口100cm范圍內(nèi)不設(shè)小孔
4.3、土工格柵參數(shù)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(shù)計(jì)
4.4、聯(lián)合法施工工藝
4.4.1施工順序
清挖鋪格柵范圍內(nèi)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(xiàng)
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(jìn)，注漿深度可根據(jù)填土的高度及現(xiàn)場實(shí)際填料的密實(shí)度、壓實(shí)度進(jìn)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(yīng)實(shí)行跳隔（至少兩孔）施工，每個(gè)注漿孔要進(jìn)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(jù)，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(yīng)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(fā)現(xiàn)第一、二階段有嚴(yán)重的跑漿現(xiàn)象，應(yīng)及時(shí)采取措施封堵跑漿通道，并控制周圍孔的施順序與時(shí)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(wěn)定，注漿壓力不超過2Mpa，施工邊孔時(shí)，應(yīng)注意觀察路基的穩(wěn)定。
注漿率根據(jù)實(shí)際的地勘資料中孔隙率以及現(xiàn)場試驗(yàn)的充填率確定：
注漿率=加固土體的孔隙率X經(jīng)實(shí)踐采用的充填率
土格柵鋪設(shè)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(jī)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(xì)尼龍繩扎結(jié)，安放鋪設(shè)耗損量以1.02系數(shù)計(jì)。
圖1聯(lián)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(shí)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(jié)語
通過實(shí)地的沉降觀測及通車營運(yùn)比較，可以看出，采用注漿加土工格柵的聯(lián)合法形成“剛?cè)徇^渡區(qū)”是有效的，該方法的優(yōu)點(diǎn)是可密實(shí)路基的臺背回填，施工工藝簡單，施工速度對環(huán)境影響小，特別是有孤石、塊石和有回填空洞時(shí)，這是非常有效的方法；同時(shí)保證了工程質(zhì)量，有效消除了橋頭跳車病害產(chǎn)生的不良隱患，因此注漿加土工格柵的聯(lián)合法真正做到了“一次治理，徹底根除”實(shí)際效果。
參考文獻(xiàn)：
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(shè)計(jì)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(shè)計(jì)規(guī)范》
⑷JTJ/T019-98《公路土工合成材料應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》
⑸徐根連.注漿技術(shù)在處理臺背填土中的應(yīng)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(shè)計(jì)院南昌市330002)
摘 要: 本文概括了高等級公路產(chǎn)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(lián)合法處理高填土橋頭跳車處治措施。
關(guān)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(jié)構(gòu)物橋臺與路堤直接處在行車荷載的反復(fù)作用產(chǎn)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(yùn)營，也越來越引成為各建設(shè)、設(shè)計(jì)、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(lián)合法處理高填土路段橋頭跳車在江西某高速公路上的應(yīng)用作以下介紹：
1、工程簡介
某高速公路處于江西贛南山區(qū)，沿途地質(zhì)巖性變化大，特別是高填深挖現(xiàn)象較多，橋頭路基填土普遍較高（大部分達(dá)6米以上），再由于本段工程工期緊、任務(wù)重，針對一般橋頭路基均采用了各種常規(guī)預(yù)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(shí)碾壓死角、高填土自然沉降時(shí)間與防護(hù)處理等因素，高填方段臺背若采用常規(guī)的處治措施難以達(dá)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(lián)合法進(jìn)行處治方法。
2、注漿法加固路基的機(jī)理
注漿法是通過鉆孔和利用注漿設(shè)備，運(yùn)用液壓、氣壓或電化學(xué)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(jù)土顆粒間的空間，使路基孔隙比減少，強(qiáng)度提高。經(jīng)過一段時(shí)間后，漿液將原來松散的土顆粒或裂隙膠結(jié)成一個(gè)整體，形成一個(gè)結(jié)構(gòu)新、強(qiáng)度大、防水性能高和化學(xué)穩(wěn)定性好的結(jié)合體，從而達(dá)到加固路基的目的。
注漿的機(jī)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(shè)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(chǎn)生固化反應(yīng)，使臺背填土的密實(shí)度進(jìn)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(chǎn)生橋頭跳車的現(xiàn)象。
注漿壓力和漿液濃度是保證注漿質(zhì)量的重要因素，對于不同填料和形態(tài)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(shí)度、強(qiáng)度及初始應(yīng)力。注漿用的漿液，以水泥為主體，根據(jù)工程需要適當(dāng)配入一定量的粉煤灰和附加劑（速凝劑、早強(qiáng)劑、懸溶劑等）
3、土工格柵法加固路基的機(jī)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(shí)踐顯示了土工合成材料的廣泛應(yīng)用前景。大量的工程實(shí)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(guān)于土工合成材料加筋機(jī)理的認(rèn)識集中于：土工合成材料加筋發(fā)揮其抗拉強(qiáng)度，通過加筋與土體之間磨擦作用約束土體的側(cè)向變形，從而達(dá)到提高土體承載力和抗剪強(qiáng)度的目的。
大量國內(nèi)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(qiáng)度的提高使其受剪切破壞的荷載增大，相應(yīng)的剪切變形較素土小。
3.2加筋土在承受荷載時(shí)，土體的側(cè)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(nèi)工作。
3.3加筋材料使土體上的作用荷載較均勻地?cái)U(kuò)散到整個(gè)加筋土層上，單位土體面積的受荷減小。
工合成材料進(jìn)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(dá)到雙重目的：利用錨固的土工格柵網(wǎng)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(wǎng)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(nèi)部的受力狀態(tài)，擴(kuò)大荷載沿土體深度方向的擴(kuò)散范圍，從而達(dá)到減少外部荷載對土體的壓縮沉降作用，即相當(dāng)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(jié)構(gòu)層的作用。
4、注漿加土工格柵聯(lián)合法的處治措施
4.1、處治原理：
結(jié)合注漿法與土工格柵法加固路基的機(jī)理進(jìn)行聯(lián)合利用，即在搭板枕梁下小導(dǎo)管注漿并在搭板的有關(guān)區(qū)域內(nèi)采用注漿加土工格柵的方法形成“剛?cè)徇^渡區(qū)”，具體見圖1。
4.2、注漿參數(shù)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(shù)：φ48有縫鋼管、梅花狀5*20cm布設(shè)φ10mm注漿小孔，距頂口100cm范圍內(nèi)不設(shè)小孔
4.3、土工格柵參數(shù)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(shù)計(jì)
4.4、聯(lián)合法施工工藝
4.4.1施工順序
清挖鋪格柵范圍內(nèi)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(xiàng)
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(jìn)，注漿深度可根據(jù)填土的高度及現(xiàn)場實(shí)際填料的密實(shí)度、壓實(shí)度進(jìn)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(yīng)實(shí)行跳隔（至少兩孔）施工，每個(gè)注漿孔要進(jìn)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(jù)，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(yīng)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(fā)現(xiàn)第一、二階段有嚴(yán)重的跑漿現(xiàn)象，應(yīng)及時(shí)采取措施封堵跑漿通道，并控制周圍孔的施順序與時(shí)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(wěn)定，注漿壓力不超過2Mpa，施工邊孔時(shí)，應(yīng)注意觀察路基的穩(wěn)定。
注漿率根據(jù)實(shí)際的地勘資料中孔隙率以及現(xiàn)場試驗(yàn)的充填率確定：
注漿率=加固土體的孔隙率X經(jīng)實(shí)踐采用的充填率
土格柵鋪設(shè)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(jī)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(xì)尼龍繩扎結(jié)，安放鋪設(shè)耗損量以1.02系數(shù)計(jì)。
圖1聯(lián)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(shí)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(jié)語
通過實(shí)地的沉降觀測及通車營運(yùn)比較，可以看出，采用注漿加土工格柵的聯(lián)合法形成“剛?cè)徇^渡區(qū)”是有效的，該方法的優(yōu)點(diǎn)是可密實(shí)路基的臺背回填，施工工藝簡單，施工速度對環(huán)境影響小，特別是有孤石、塊石和有回填空洞時(shí)，這是非常有效的方法；同時(shí)保證了工程質(zhì)量，有效消除了橋頭跳車病害產(chǎn)生的不良隱患，因此注漿加土工格柵的聯(lián)合法真正做到了“一次治理，徹底根除”實(shí)際效果。
參考文獻(xiàn)：
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(shè)計(jì)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(shè)計(jì)規(guī)范》
⑷JTJ/T019-98《公路土工合成材料應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》
⑸徐根連.注漿技術(shù)在處理臺背填土中的應(yīng)用.《公路》2002.2
⑹劉玉卓.公路工程軟基處理.人民交通出版社