土工格栅预防桥头跳车的方案综述

摘要：桥头跳车是桥台刚性基础与软土路基柔性基础沉降差异引起的，解决桥头跳车问题主要就是要减少桥台与台后路基工后不均匀沉降。目前国内外解决桥头跳车的方法主要有两种：一是设置桥头搭板；二是在台背填筑透水性材料。传统的处理方法使用效果有限， 本文以抚顺市乙烯大桥为例，采用土工格栅技术对桥台台背填土进行处理，制定了相应的方案。

1、引言

双向土工格栅处治桥头跳车的作用机理一般土工格栅处理软基或路堤主要是为了提高土体整体稳定性和承载力，而在桥头路堤使用则是为了使桥台与桥头路堤沉降差得到平稳过渡，从而消除跳车。其主要处治机理为：双向土工格栅具有较强的抗拉能力，在上部土体荷载作用下向下变形，格栅被拉伸，依靠其双向受力特性，形成向上拉力，起到明显的兜网作用，提高了台背填上的整体承载能力；利用格栅与土体的摩擦和抗阻作用，使荷载扩散到一个较大的范围，通过应力重分布，减小了加筋区域的土体剪切破坏范围，特别是减小桥台附近的剪切破坏区，从而有效减小路堤上体的压缩变形和地基沉降变形；通过格栅与桥台的牢固连接，将部分汽车荷载及上部土体自重荷载传递到桥台，形成共同受力体，从而更有利于协调桥台与路堤间的沉降差，使接触部位的阶梯式沉降变为连续渐变沉降，达到消除桥头跳车的目的[1]。

2、工程概况

辽宁省抚顺市乙烯大桥位于关碾线，是为抚顺石化公司“百万吨乙烯，千万吨炼油工程”服务的主要经济通道。乙烯大桥为17孔钢筋混凝土预应力梁板桥，全长383.20m，主跨为3孔连续梁，边孔为20.00m简支梁，总跨为8×20+28+35+28+5×20m。该桥所处地带地质状况良好，基岩埋深16.0～16.5m之间，覆盖层为砂砾、粗砂、粉质粘土及表层回填土。粉质粘土厚度在2.1～4.4m之间（σ=100kPa、τ=40kPa）。桥台为重力式桥台，扩大式浅基础，台后路堤及锥坡回填材料采用砂砾回填。桥台台后引道路堤填高分别为7.12和10.19m。从地质状况、回填材料上看，发生桥头引道沉降的可能性很小，但由于施工工期短，受路堤自重作用下地基沉降、路堤自重压实变形完成时间的限制，仍然有必要进行预防桥头跳车的治理工作。

3、方案确定原则[2] [3]

①桥头路段路堤加入双向土工合成材料，提高台后路堤、锥坡的整体性，防止地基不均匀沉降产生桥头跳车；

②采用刚柔过渡设计，减缓引道路堤工后沉降引起的桥头跳车；

③消除桥头搭板后二次跳车；

④采用柔性搭板设计，取消或减短刚性桥头搭板。

4、土工格栅性能要求

本方案中使用抗拉强度较高的钢塑双向土工格栅，与传统格栅相比更具有强度大、承载力强、抗腐蚀、防老化、磨擦系数大、孔眼均匀、抗施工损伤、使用寿命长等优点。

5、方案设计

桥台为U型重力式桥台，台后填土受两侧翼墙影响，压实空间狭小，重力式压实设备难以发挥作用，存在地基基础沉降和路堤自身压缩变形的隐患，采用双向土工格栅与桥头搭板结合的方法，预防产生桥头跳车。双向土工格栅一段固定在桥台背墙上、一段深入桥台后路堤中，可以减少路堤自重对地基的附加应力，并使路堤发生的部分工后沉降平缓过渡。

在桥头搭板下295cm范围内布置7层双向土工格栅，双向土工格栅一端与桥台后预埋件联结固定，一端伸入路堤中；减少地基沉降量，使沉降的路堤与桥台平缓过渡；搭板后土工格栅延长6.0m，消除二次跳车影响；清除杂填土质粉质粘土顶面，采用砂砾回填路堤及桥头锥坡；回填工艺、质量控制及排水设施按原设计执行。

6、方案实施

2012年5月，完成了土工格栅、土工格室，以及分层沉降仪，测斜仪，土压力计等监测设备的购买，做好了工程的准备工作。 开始填筑台后路基，至7月钻完最后一个分层沉降管， 在近两个月的时间里，按照防治方案的要求，现场指导完成了所有土工格栅、格室的铺设以及土压力盒、分层沉降管等的埋设工作。现场施工见图1至图7。

（1）土工格栅施工

台背预埋一排间隔20cm的钢筋勾（尺寸见相关图纸），路基压实整平后，将格栅折回至少三个网格包裹一根φ16的钢筋，把钢筋挂在钢筋勾里，再用铝丝绑扎折双的格栅，将格栅与台背牢牢固定。长度不够需搭接时，搭接长度不少于2个网格。格栅铺平、拉紧后开始填土，填土要求为无棱角的砂砾土，可用装载机从格栅边缘向台背方向填土，要避免直接轮压格栅，填土约30cm后，整平，上压路机压实。

（2）土压力盒埋设施工

路堤砂砾填料层压实达标后，在埋设位置挖深约20cm的坑，挑出大块块石，用细砂整平压实后放下土压力盒（注意受力面朝上），挖浅槽把数据线引出至边坡，然后用细砂填平坑、槽。再填30cm后才允许压路机进行碾压。

（3）分层沉降管安装施工

路堤填筑完成后（扣除路面层），用冲击钻钻孔，深至地基一下50cm，孔径146mm。沉降管连接和磁环安装：根据土层分层情况事先设计好磁环的间隔，从下往上安装磁环（上端固定），沉降管与沉降管之间用接管连接，用螺丝锚固。钻孔成孔后，先将沉降管慢慢下入孔内，盖上管盖，然后拔出护桶；最后往孔、管间空隙里填满中砂，并灌水使其下沉，待稳定后测初始读数，完事后用螺丝将管盖固定。

7、结论

经过近一年的运营，发现桥台与路堤交接处以及搭板端部都没有出现台阶沉降，运营状态良好；而监测的数据显示地基最大沉降达到了 1.7cm，路堤最大沉降了近1.3cm，说明双向土工格栅减小了路堤土体的压缩变形，起到了缓解桥台与路堤沉降差异的作用。与桥头搭板相比，土工格栅加搭板的处治方案避免了“二次跳车”的发生，对工程中防治桥头跳车的应用具有借鉴意义。

参考文献：

[1] 彭银辉，吕世斌，马凌等.双向土工格栅在处理桥头跳车中的应用.北方交通.2010（2）：84-85.

[2]胡幼常，许爱华等.双向土工格栅处理桥头跳车的试验研究.公路交通科技.2008（6）： 50-54.

[3]刘振京，马超，康拥政.土工格栅在公路台背回填中的应用.路基工程.2007（2）： 131- 132.