联合法处理高填土段桥头跳车
许洪亮，熊震宙
(江西省交通设计院南昌市330002)
摘 要: 本文概括了高等级公路产生桥头跳车的因素及后果，并针对高填土段桥头跳车，提出了注浆加土工格栅联合法处理高填土桥头跳车处治措施。
关键词: 桥头跳车高填土注浆土工格栅
桥头跳车问题一直是高等级公路中常见的病害，它直接影响行车速度，也影响了行车的舒适与安全。桥头跳车的问题涉及到路堤沉降、台背回填、桥台类型、接缝、桥头搭板、路面以及施工方法等众多因素。桥头跳车的直接原因是刚性结构物桥台与路堤直接处在行车荷载的反复作用产生较大的沉降变形差异，这种情况在高填土段桥头显得尤为突出。因此，如何解决高等级公路桥头跳车，控制高填方段桥头的沉降变形，保证公路交通安全和高速运营，也越来越引成为各建设、设计、科研和施工单位的重要研究课题。
本文将注浆加土工格栅联合法处理高填土路段桥头跳车在江西某高速公路上的应用作以下介绍：
1、工程简介
某高速公路处于江西赣南山区，沿途地质岩性变化大，特别是高填深挖现象较多，桥头路基填土普遍较高（大部分达6米以上），再由于本段工程工期紧、任务重，针对一般桥头路基均采用了各种常规预防措施来减少桥头路基的工后沉降。而对于那些处于高填方桥台台背，由于其工期、合格填料选取、施工时碾压死角、高填土自然沉降时间与防护处理等因素，高填方段台背若采用常规的处治措施难以达到根本消除或减少高填土桥头路基的工后沉降，也难以避免桥头跳车病害的不良隐患，本工程针对高填土段桥头采用了注浆加土工格栅联合法进行处治方法。
2、注浆法加固路基的机理
注浆法是通过钻孔和利用注浆设备，运用液压、气压或电化学原理，通过注浆管将浆液分层均匀地注入地层中，浆液以填充、渗透和挤密等方式排出土颗粒间裂隙中的水分和空气，并占据土颗粒间的空间，使路基孔隙比减少，强度提高。经过一段时间后，浆液将原来松散的土颗粒或裂隙胶结成一个整体，形成一个结构新、强度大、防水性能高和化学稳定性好的结合体，从而达到加固路基的目的。
注浆的机理主要有渗入性注浆、劈裂注浆和压密注浆三种。注浆法加固台背填土是以渗入性注浆为主，利用注浆设备将配制好的水泥浆液，通过注浆管注入台背填料，浆液在压力作用下渗入填土的孔隙中，与土体的土粒骨架产生固化反应，使台背填土的密实度进一步提高，减少填土与桥台之间的刚度差，消除因台背填土的沉降而产生桥头跳车的现象。
注浆压力和浆液浓度是保证注浆质量的重要因素，对于不同填料和形态的路基，采用的注浆压力也不同，注浆压力的大小主要取决于路基的密实度、强度及初始应力。注浆用的浆液，以水泥为主体，根据工程需要适当配入一定量的粉煤灰和附加剂（速凝剂、早强剂、悬溶剂等）
3、土工格栅法加固路基的机理
自1963年法国工程师Vidal提出加筋土理论以来，40多年的工程实践显示了土工合成材料的广泛应用前景。大量的工程实践的研究表明，加筋可以明显地提高土体的承载能力。到目前为止，关于土工合成材料加筋机理的认识集中于：土工合成材料加筋发挥其抗拉强度，通过加筋与土体之间磨擦作用约束土体的侧向变形，从而达到提高土体承载力和抗剪强度的目的。
大量国内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加筋土抗剪强度的提高使其受剪切破坏的荷载增大，相应的剪切变形较素土小。
3.2加筋土在承受荷载时，土体的侧向变形受到加筋的抑制，承载能力随之提高，趋近于弹性范围内工作。
3.3加筋材料使土体上的作用荷载较均匀地扩散到整个加筋土层上，单位土体面积的受荷减小。
工合成材料进行台背填筑能够有效降低土体受荷压缩变形，减少塑性变形累积，在一定程度上起到缩小桥头差异沉降的作用。采用这样的处理措施可以达到双重目的：利用锚固的土工格栅网一端的张拉作用，在台背局部范围，分层阻止填料顺台背的沉降；利用土工格栅网与填料之间良好的界面磨擦作用，改善局部荷载作用下土体内部的受力状态，扩大荷载沿土体深度方向的扩散范围，从而达到减少外部荷载对土体的压缩沉降作用，即相当于提高土体的抵抗变形的能力，起到刚性桥台和柔性路堤间过渡结构层的作用。
4、注浆加土工格栅联合法的处治措施
4.1、处治原理：
结合注浆法与土工格栅法加固路基的机理进行联合利用，即在搭板枕梁下小导管注浆并在搭板的有关区域内采用注浆加土工格栅的方法形成“刚柔过渡区”，具体见图1。
4.2、注浆参数与耗材
普通硅酸盐水泥、洁净水
水灰比：0.9：1~1.2：1（重量比）
注浆压力：0.2~1.5Mp
注浆花管参数：φ48有缝钢管、梅花状5*20cm布设φ10mm注浆小孔，距顶口100cm范围内不设小孔
4.3、土工格栅参数与耗材
双向受力30KN土工格栅
搭接长度不小于20cm
耗损量以1.02系数计
4.4、联合法施工工艺
4.4.1施工顺序
清挖铺格栅范围内回填土30cm——碾压——铺放底层格栅——回填台背土或开山碎石渣至路床顶面——碾压——铺放上层格栅——碾压——注浆钻孔——下注浆花管——第一阶段注浆——第二阶段注浆——第三阶段注浆
4.4.2、施工注意事项
注浆花管平面布置按间距2~2.5m梅花型均匀分布，注浆成孔必须干法钻进，注浆深度可根据填土的高度及现场实际填料的密实度、压实度进行确定，一般情况下中孔浅，边缘孔深，压力注浆遵循先注边孔后中间孔的原则，同排注浆孔应实行跳隔（至少两孔）施工，每个注浆孔要进行三阶段间隔分压力注浆。
灌浆主要以每延米孔深的注浆量为控制依据，压力值作校核值，对于不同的回填材料，采用不同的压力值和浆液水灰比浓度：见表1
为保证注浆流畅，灌浆孔应至少长出注浆管25cm，注浆管与灌浆孔间孔隙必须用水泥封堵，封堵长度不小于30cm,待封堵孔隙水泥终凝后才可注浆。注浆过程中，如发现第一、二阶段有严重的跑浆现象，应及时采取措施封堵跑浆通道，并控制周围孔的施顺序与时间间隔；
一般大吸量孔可采用自流灌浆，为保证路基的安全稳定，注浆压力不超过2Mpa，施工边孔时，应注意观察路基的稳定。
注浆率根据实际的地勘资料中孔隙率以及现场试验的充填率确定：
注浆率=加固土体的孔隙率X经实践采用的充填率
土格栅铺设场地必须平整，避免直接从翻斗车上倾倒，以避免碎石刺破土工格栅，采用压路机碾压，碾
压至填料无明显松动为止，格栅搭接长度不小20cm，搭头用细尼龙绳扎结，安放铺设耗损量以1.02系数计。
图1联合处理法平面布置图
表1注浆压力与水灰比
回填材料第一阶段第二阶段第三阶段间隔时间
压力值Mpa浆液水灰比压力值Mpa浆液水灰比压力值Mpa浆液水灰比
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、结语
通过实地的沉降观测及通车营运比较，可以看出，采用注浆加土工格栅的联合法形成“刚柔过渡区”是有效的，该方法的优点是可密实路基的台背回填，施工工艺简单，施工速度对环境影响小，特别是有孤石、块石和有回填空洞时，这是非常有效的方法；同时保证了工程质量，有效消除了桥头跳车病害产生的不良隐患，因此注浆加土工格栅的联合法真正做到了“一次治理，彻底根除”实际效果。
参考文献：
⑴马春生.根治“老病”有新招.《中国公路》2002.6
⑵重庆交通科研设计院.《赣定高速公路桥涵台背处理施工图》2003.8
⑶JTJ015-91《公路加筋土工程设计规范》
⑷JTJ/T019-98《公路土工合成材料应用技术规范》
⑸徐根连.注浆技术在处理台背填土中的应用.《公路》2002.2
⑹刘玉卓.公路工程软基处理.人民交通出版社
许洪亮，熊震宙
(江西省交通设计院南昌市330002)
摘 要: 本文概括了高等级公路产生桥头跳车的因素及后果，并针对高填土段桥头跳车，提出了注浆加土工格栅联合法处理高填土桥头跳车处治措施。
关键词: 桥头跳车高填土注浆土工格栅
桥头跳车问题一直是高等级公路中常见的病害，它直接影响行车速度，也影响了行车的舒适与安全。桥头跳车的问题涉及到路堤沉降、台背回填、桥台类型、接缝、桥头搭板、路面以及施工方法等众多因素。桥头跳车的直接原因是刚性结构物桥台与路堤直接处在行车荷载的反复作用产生较大的沉降变形差异，这种情况在高填土段桥头显得尤为突出。因此，如何解决高等级公路桥头跳车，控制高填方段桥头的沉降变形，保证公路交通安全和高速运营，也越来越引成为各建设、设计、科研和施工单位的重要研究课题。
本文将注浆加土工格栅联合法处理高填土路段桥头跳车在江西某高速公路上的应用作以下介绍：
1、工程简介
某高速公路处于江西赣南山区，沿途地质岩性变化大，特别是高填深挖现象较多，桥头路基填土普遍较高（大部分达6米以上），再由于本段工程工期紧、任务重，针对一般桥头路基均采用了各种常规预防措施来减少桥头路基的工后沉降。而对于那些处于高填方桥台台背，由于其工期、合格填料选取、施工时碾压死角、高填土自然沉降时间与防护处理等因素，高填方段台背若采用常规的处治措施难以达到根本消除或减少高填土桥头路基的工后沉降，也难以避免桥头跳车病害的不良隐患，本工程针对高填土段桥头采用了注浆加土工格栅联合法进行处治方法。
2、注浆法加固路基的机理
注浆法是通过钻孔和利用注浆设备，运用液压、气压或电化学原理，通过注浆管将浆液分层均匀地注入地层中，浆液以填充、渗透和挤密等方式排出土颗粒间裂隙中的水分和空气，并占据土颗粒间的空间，使路基孔隙比减少，强度提高。经过一段时间后，浆液将原来松散的土颗粒或裂隙胶结成一个整体，形成一个结构新、强度大、防水性能高和化学稳定性好的结合体，从而达到加固路基的目的。
注浆的机理主要有渗入性注浆、劈裂注浆和压密注浆三种。注浆法加固台背填土是以渗入性注浆为主，利用注浆设备将配制好的水泥浆液，通过注浆管注入台背填料，浆液在压力作用下渗入填土的孔隙中，与土体的土粒骨架产生固化反应，使台背填土的密实度进一步提高，减少填土与桥台之间的刚度差，消除因台背填土的沉降而产生桥头跳车的现象。
注浆压力和浆液浓度是保证注浆质量的重要因素，对于不同填料和形态的路基，采用的注浆压力也不同，注浆压力的大小主要取决于路基的密实度、强度及初始应力。注浆用的浆液，以水泥为主体，根据工程需要适当配入一定量的粉煤灰和附加剂（速凝剂、早强剂、悬溶剂等）
3、土工格栅法加固路基的机理
自1963年法国工程师Vidal提出加筋土理论以来，40多年的工程实践显示了土工合成材料的广泛应用前景。大量的工程实践的研究表明，加筋可以明显地提高土体的承载能力。到目前为止，关于土工合成材料加筋机理的认识集中于：土工合成材料加筋发挥其抗拉强度，通过加筋与土体之间磨擦作用约束土体的侧向变形，从而达到提高土体承载力和抗剪强度的目的。
大量国内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加筋土抗剪强度的提高使其受剪切破坏的荷载增大，相应的剪切变形较素土小。
3.2加筋土在承受荷载时，土体的侧向变形受到加筋的抑制，承载能力随之提高，趋近于弹性范围内工作。
3.3加筋材料使土体上的作用荷载较均匀地扩散到整个加筋土层上，单位土体面积的受荷减小。
工合成材料进行台背填筑能够有效降低土体受荷压缩变形，减少塑性变形累积，在一定程度上起到缩小桥头差异沉降的作用。采用这样的处理措施可以达到双重目的：利用锚固的土工格栅网一端的张拉作用，在台背局部范围，分层阻止填料顺台背的沉降；利用土工格栅网与填料之间良好的界面磨擦作用，改善局部荷载作用下土体内部的受力状态，扩大荷载沿土体深度方向的扩散范围，从而达到减少外部荷载对土体的压缩沉降作用，即相当于提高土体的抵抗变形的能力，起到刚性桥台和柔性路堤间过渡结构层的作用。
4、注浆加土工格栅联合法的处治措施
4.1、处治原理：
结合注浆法与土工格栅法加固路基的机理进行联合利用，即在搭板枕梁下小导管注浆并在搭板的有关区域内采用注浆加土工格栅的方法形成“刚柔过渡区”，具体见图1。
4.2、注浆参数与耗材
普通硅酸盐水泥、洁净水
水灰比：0.9：1~1.2：1（重量比）
注浆压力：0.2~1.5Mp
注浆花管参数：φ48有缝钢管、梅花状5*20cm布设φ10mm注浆小孔，距顶口100cm范围内不设小孔
4.3、土工格栅参数与耗材
双向受力30KN土工格栅
搭接长度不小于20cm
耗损量以1.02系数计
4.4、联合法施工工艺
4.4.1施工顺序
清挖铺格栅范围内回填土30cm——碾压——铺放底层格栅——回填台背土或开山碎石渣至路床顶面——碾压——铺放上层格栅——碾压——注浆钻孔——下注浆花管——第一阶段注浆——第二阶段注浆——第三阶段注浆
4.4.2、施工注意事项
注浆花管平面布置按间距2~2.5m梅花型均匀分布，注浆成孔必须干法钻进，注浆深度可根据填土的高度及现场实际填料的密实度、压实度进行确定，一般情况下中孔浅，边缘孔深，压力注浆遵循先注边孔后中间孔的原则，同排注浆孔应实行跳隔（至少两孔）施工，每个注浆孔要进行三阶段间隔分压力注浆。
灌浆主要以每延米孔深的注浆量为控制依据，压力值作校核值，对于不同的回填材料，采用不同的压力值和浆液水灰比浓度：见表1
为保证注浆流畅，灌浆孔应至少长出注浆管25cm，注浆管与灌浆孔间孔隙必须用水泥封堵，封堵长度不小于30cm,待封堵孔隙水泥终凝后才可注浆。注浆过程中，如发现第一、二阶段有严重的跑浆现象，应及时采取措施封堵跑浆通道，并控制周围孔的施顺序与时间间隔；
一般大吸量孔可采用自流灌浆，为保证路基的安全稳定，注浆压力不超过2Mpa，施工边孔时，应注意观察路基的稳定。
注浆率根据实际的地勘资料中孔隙率以及现场试验的充填率确定：
注浆率=加固土体的孔隙率X经实践采用的充填率
土格栅铺设场地必须平整，避免直接从翻斗车上倾倒，以避免碎石刺破土工格栅，采用压路机碾压，碾
压至填料无明显松动为止，格栅搭接长度不小20cm，搭头用细尼龙绳扎结，安放铺设耗损量以1.02系数计。
图1联合处理法平面布置图
表1注浆压力与水灰比
回填材料第一阶段第二阶段第三阶段间隔时间
压力值Mpa浆液水灰比压力值Mpa浆液水灰比压力值Mpa浆液水灰比
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、结语
通过实地的沉降观测及通车营运比较，可以看出，采用注浆加土工格栅的联合法形成“刚柔过渡区”是有效的，该方法的优点是可密实路基的台背回填，施工工艺简单，施工速度对环境影响小，特别是有孤石、块石和有回填空洞时，这是非常有效的方法；同时保证了工程质量，有效消除了桥头跳车病害产生的不良隐患，因此注浆加土工格栅的联合法真正做到了“一次治理，彻底根除”实际效果。
参考文献：
⑴马春生.根治“老病”有新招.《中国公路》2002.6
⑵重庆交通科研设计院.《赣定高速公路桥涵台背处理施工图》2003.8
⑶JTJ015-91《公路加筋土工程设计规范》
⑷JTJ/T019-98《公路土工合成材料应用技术规范》
⑸徐根连.注浆技术在处理台背填土中的应用.《公路》2002.2
⑹刘玉卓.公路工程软基处理.人民交通出版社
