軟土路基段高速公路已建橋梁橋頭跳車維修方法

田 浩

（保定交通建設(shè)監(jiān)理咨詢有限公司，河北 保定 071051）

0 引言

防治軟土路基段橋頭跳車，一般需要不斷對出現(xiàn)的路面錯臺、沉降及搭板斷裂等進行及時的維護處理，修補養(yǎng)護難度大，要花費大量的人力、物力和財力，直接影響到道路交通狀況，并給道路交通安全帶來隱患[1]。更為重要的是，維護后不久，問題會繼續(xù)出現(xiàn)，長期的修修補補又會導(dǎo)致其他嚴重問題的出現(xiàn)。雖然橋頭跳車問題已經(jīng)引起公路建設(shè)行業(yè)的重視，但并未獲得滿意的解決辦法。因此，為延長道路的使用壽命，提高道路的服務(wù)水平，如何有效地消除橋頭跳車或?qū)⑵浣档椭磷畹统潭龋殉蔀楦叩燃壒方ㄔO(shè)中亟待解決的問題。尤其是在高等級公路快速發(fā)展的今天，深入開展軟土路基段高速公路已建橋梁橋頭跳車病害維修技術(shù)的研究，提出既經(jīng)濟又有效的防治措施，具有十分重要的現(xiàn)實意義。

1 橋頭跳車病因

1.1 地基土質(zhì)

軟土路基段的橋梁通常修建在地下水位較高、地基土以軟弱土為主的地段，而軟土具有天然含水量往往大于液限、有機質(zhì)含量高、壓縮性高、滲透系數(shù)小、靈敏度高、抗剪強度低等特點，最關(guān)鍵的是承載力低，一旦受到擾動，天然結(jié)構(gòu)受破壞，強度顯著降低[2]。

1.2 臺背填料不密實

在臺后路基施工過程中，一般填土較高，按常規(guī)施工程序，都是在完成橋涵結(jié)構(gòu)以后再填筑兩端路堤，這樣就在橋頭形成一個填土較高、施工面狹窄、工期緊迫的作業(yè)段，大型機械很難進場操作，即使小型壓路機，在臺背碾壓時也會有死角碾壓不到，給土方壓實工作帶來很大的困難。

1.3 水流入填料流失

橋臺錐體由土料填筑而成，當(dāng)洪水爆發(fā)后，在洪水猛烈沖刷下漿砌護坡被毀，錐體流失，臺后路基失去錐體支撐力而前移，最終導(dǎo)致路面下沉，產(chǎn)生跳車現(xiàn)象。

1.4 車輛超載破壞

土基在每一次荷載作用后，回彈變形立即消失，但是如果荷載已經(jīng)使得土基產(chǎn)生塑性變形，那么塑性變形則不能再恢復(fù)。隨著荷載作用次數(shù)的不斷增加，土基內(nèi)產(chǎn)生的塑性累積變形逐漸增大，最終使橋頭搭板沉陷。

2 破壞產(chǎn)生的危害

2.1 當(dāng)車輛行駛至橋頭陡坎時，為防止車輛的猛烈跳動，駕駛員被迫減速，從而降低了道路的使用功能。

2.2 車輛通過橋頭陡坎引起跳車，會使車輛顛簸，引起乘客及駕駛員的不適，同時對駕駛員產(chǎn)生相當(dāng)不利的心理影響，嚴重時則會影響對車輛的正常操作，甚至造成行車事故。

2.3 車輛通過橋頭時產(chǎn)生的跳動和沖擊，會對橋梁和道路造成附加的沖擊荷載，加速橋臺、橋頭搭板、支座及伸縮縫的損壞，特別是支座和伸縮縫的破壞。

3 維修方法綜述

3.1 瀝青罩面

正如瀝青作為一種道路結(jié)構(gòu)材料一樣，這種方法可降低成本并且有較好的適應(yīng)性，它經(jīng)常被用于道路維修。在使用過程中，把熱拌瀝青混合料（HMA）平鋪在原路面之上以填充和覆蓋破壞區(qū)域[3]。這種方法的成功與否在很大程度上依賴于路面下基礎(chǔ)的狀況。如果基礎(chǔ)軟弱、不穩(wěn)定或者存在脫空，那么已經(jīng)修復(fù)的路面還會出現(xiàn)重復(fù)性的破壞。

3.2 水泥注漿

這種方法通常是在壓力的作用下把水泥漿（水、土、灰和水泥的混合物）注入路面下以填充空洞、支撐破壞或沉降的區(qū)域。但是，水泥漿的硬化速度很慢，會導(dǎo)致較長時間的車道封閉；在其硬化之后又會出現(xiàn)收縮，會導(dǎo)致已經(jīng)抬升起來的路面又出現(xiàn)不平；并且硬化之后缺乏足夠的抗拉強度，導(dǎo)致耐久性較差。

同樣，當(dāng)用于橋頭搭板的維修時，水泥漿會對附近的管道和地下構(gòu)筑物施加較大的額外荷載，使問題更加復(fù)雜；同時水泥漿硬化速度慢，需要長時間的封閉交通；由于水泥漿的硬化收縮，會導(dǎo)致橋頭搭板沉降抬升，出現(xiàn)不平現(xiàn)象。

3.3 更換搭板

采用這種方法完全完成維修通常需要花費數(shù)周甚至數(shù)月的時間。在施工期和養(yǎng)護區(qū)間內(nèi)，車輛要繞過維修區(qū)，對交通干擾非常大。這對交通非常繁忙、需要快速維修的高速公路而言是難以接受的。而且這種方法的成本也很高。

3.4 聚氨酯注漿

聚氨酯注漿技術(shù)利用樹脂混合物的膨脹特性穩(wěn)定軟土路基和抬升搭板，并且提高土基的承載力。基于大量樹脂的自身特性和應(yīng)用，可以生產(chǎn)出低密度、熱固性的聚合物材料，該聚合物材料結(jié)實、有彈性、不溶于水、強度高、不降解。

兩種樹脂混合物發(fā)生反應(yīng)后，它們的體積會增大20倍。膨脹速度避免了樹脂材料在地下被分散。通常，材料在受阻力較小的方向膨脹更多，因此材料總是易于流向土基中最軟弱的地方，并膨脹和壓密這些地方[3]。最后，土基都被壓密，阻力最小的地方來自上方，隨著材料的膨脹，搭板脫空及沉降位置被迅速填充并抬升起來（如圖1與圖2所示）。

圖1 橋頭搭板脫空與沉降示意圖

圖2 聚氨酯注漿后橋頭搭板示意圖

聚氨酯注漿技術(shù)自問世至今已有20多年，在公路、橋梁、城市道路及機場道面維修，工業(yè)與民用建筑的地基加固得到了廣泛的應(yīng)用。此外，聚氨酯注漿技術(shù)材料用量較少，工時較短，壓漿孔徑僅為1.6cm，這些特點相對于水泥壓漿方法具有明顯的優(yōu)越性[4]。比較典型的聚氨酯處置橋頭搭板病害案例如表1所示。

表1 聚氨酯注漿處置橋頭搭板病害典型案例

4 技術(shù)經(jīng)濟性分析

根據(jù)以上幾種處置方案在國內(nèi)外的應(yīng)用情況，其技術(shù)性比較分析見表2。

表2 各種處置方案技術(shù)性比較

通過表2可以發(fā)現(xiàn)，與傳統(tǒng)養(yǎng)護維修方法相比，聚氨酯注漿技術(shù)經(jīng)濟技術(shù)性更具優(yōu)勢，具體體現(xiàn)在以下三個方面：

a）根治病害 能夠快速同時處治板底脫空、板塊沉降、基礎(chǔ)不密實等病害；

b）節(jié)省造價 與換板、水泥注漿方案相比，經(jīng)濟性顯著；

c）施工快捷 聚氨酯注漿施工效率高，而且不需要養(yǎng)生，從而大幅度節(jié)省工期，并減少了對交通的干擾。

5 結(jié)語

5.1 針對軟土地區(qū)高速公路已建橋梁軟基橋頭跳車問題，聚氨酯注漿技術(shù)具有基礎(chǔ)加固，注漿孔直徑小、對結(jié)構(gòu)影響小且具有施工速度快、對交通影響小的特點，相比其他傳統(tǒng)維修技術(shù)（瀝青罩面、水泥注漿、更換搭板），具有明顯的技術(shù)性優(yōu)勢。在工程領(lǐng)域的地基加固有著廣泛的應(yīng)用前景。

5.2 聚氨酯注漿技術(shù)是一種快速無損的維修技術(shù)，已經(jīng)逐步成為國際上道路、橋梁非開挖維修技術(shù)領(lǐng)域的研究熱點，但在國內(nèi)工程領(lǐng)域的應(yīng)用仍然處于起步探索階段，并且施工工藝多依賴于工程經(jīng)驗。因此，關(guān)于聚氨酯注漿技術(shù)的材料特性與施工關(guān)鍵工藝仍需進行本土化研究。

[1]楊忠國.解決橋頭跳車問題之芻議[J].華東公路，1992，（4）：42-45.

[2]孫筠.已建軟基橋梁橋頭跳車的處治方法機理分析及試驗研究[D].杭州：浙江大學(xué)，2010.

[3]劉志遠.高聚物注漿材料工程特征的實驗研究[D].鄭州：鄭州大學(xué)，2007.

[4]路暢，陶向華，范永豐.水泥壓漿與高聚物注漿在改建工程的應(yīng)用研究[J].路基工程，2009，（6）：73-75.