桥头路基补夯处治技术

李会安

(西安长大公路养护技术有限公司，陕西西安 710065)

随着高速公路的迅速发展，桥头跳车现象已成为高速公路的多发常见病害，严重影响行车的平稳性和安全性，是目前修筑高速公路的难题之一。桥头跳车主要是桥头与路基的沉降差所致，而路桥沉降差主要是由台后路基的沉降引起的。产生路基沉降的原因主要有地基沉降和台后填料压缩变形。台背填料选取不当和压缩不实也易引起路基的沉降。若选取的材料的强度不够或摩擦角过小，使得路基的承载力和抗剪切能力不够，在自身重量和外界载荷的作用下容易造成沉降。而台背填料又位于台背这个特殊位置，在筑路施工过程中不易被机械碾压到，很难将填料颗粒间的孔隙完全消除，很难使土基的压实度达到95%以上。这样一旦在公路自重及车辆的垂直荷载与振动作用下，填料便在一定期限内逐渐被压缩，密实度逐渐增大，产生路基沉降。

近几年工程实践中，桥头路基处理技术也不断更新，产生了许多的施工工艺。但对高等级公路桥头路基的处理和压实效果，通常难以达到技术要求。鉴于以往处理措施的弊端，本文提出一种处理新技术——桥头路基补夯处治技术。通过工程实践证明处理效果明显优于以往处理措施，满足了技术要求。

1 桥头路基补夯处治技术

1.1 根治桥头路基病害标准化设计

设计原则:桥头路基原地面处治后的压实度比一般路基高3%，三背路基填土的压实度比同一标高的一般路基高3%。

具体设计:采用轻型强夯机对桥头路基及原地面进行补夯，夯实后的压实度不低于93%(一般路基原地面为90%);桥头路基回填时，每填高2 m轻型夯补强压实处理一次，夯实后的回填填土密实度比同一标高同一填料的一般路基高3%;填土高度达到规定路床顶面高度后，在路床顶面夯实(桥头路基压实度不低于99%)。施工标准化图见图1。

图1 桥头路基补夯施工设计图

1.2 强夯法加固机理

强夯法的加固原理是通过在短时间内给予土体巨大的振动力和冲击力，这种突然释放的巨大的冲击能量将使路基中的土体的密度、结构等等发生一系列的物理变化。采用强夯法加固高速公路地基，能够有效的保证工程质量，使工程取得良好的工程效果。强夯法有下面一系列的优点。首先，强夯法具有良好的加固效果。路基土体一般都存在巨大的压缩空间，其他的加固地基的方法都不能改善这一问题，而强夯法则能够通过重力迅速的改善土体的密度，增加路基的承载能力。第二，强夯法适用范围较广。强夯法对于土体没有规定性，无论是碎石土还是粉土、砂砾土都能够采用强夯法达到对其的加固。

1.3 施工设备

由于施工范围内有构筑物，采用传统的强夯设备无法满足施工要求，所以施工选用新研制的轻型强夯机，设备性能如下:工作机理:用液压缸将夯锤提升至一定高度后释放，夯锤在重力作用下击打路基，可变换挡位改变夯实功，并能智能连续自动施工。特点:竖向冲击力大，侧向水平推力小，对周边的结构物影响小;施工作业面大，施工连续且速度快。主要机械参数见表1。

表1 轻型强夯机机械性能参数

1.4 施工工艺

轻型夯补夯施工，是在回填路基按传统施工工艺施工完成的基础上进行的补夯施工，夯点采用接触式满夯布置。视工况不同控制强夯机的夯击能量及夯击次数。落距一般2.0 m，96区回填路基一般夯击4次，93区填方路基一般夯击7次。有重要建筑物(如涵洞、民房、挡墙等)地段应采取保护措施，防止夯击振动使其破坏。可采取挖设隔振槽、预留安全距离等方法，夯击位置距结构物不小于0.5 m，同时根据试桩，观测建筑物振动及变形情况，以最终确定实际采用的安全距离。

1.5 质量控制

夯实效果主要是多次夯实之后的结果，96区回填路基一般夯击4次，控制夯沉量不大于61 mm。93区填方路基一般夯击7次，控制夯沉量不大于68 mm。具体夯沉量控制标准根据试夯调整。夯后将不平整的路面用平整机对其进行整理，对夯实之后路基整体的标高进行测量，并计算沉降量。

1.6 施工注意事项

1)路基没填筑至补夯设计面时，应按规范要求检测路基补夯前的压实度，并做好详细记录，在进行夯击时应注意观察是否对周围建筑物造成不利影响。2)按照设计夯点布置示意图要求进行路基补夯处理。3)补夯施工必须按照试夯确定的夯击参数执行。4)补夯施工顺序必须按自路基中线向两侧逐次推进的方式进行控制，绝不可自周边向中心渐次推进。5)施工过程中若出现与试夯获取的信息差异较大时，应及时对施工信息进行综合分析并找出原因，调整施工参数，实施动态控制。

2 施工案例

本次强夯补强施工现场选在西咸北环线高速公路LJ-11合同段K119+938台背。

2.1 工程概况

在建西咸北环线为省级高速公路项目，路线全长121.5 km，建设里程112 km。采用双向六车道高速公路设计标准，整体式路基宽度34.5 m。此项目的建设将提升西安市发展的区位优势，是省市共建大西安的重要项目。试验段属砾石填筑路段，路基设计宽度26.5 m。填筑材料是取至涝河的天然砂砾料，为无粘性的松散材料，粗颗粒(＞5 mm)含量50% ～70%。经检验，该砂砾土含石量为60%时的最大干密度为2.234 g/cm3。

2.2 施工工艺

施工边线距离桥台约50 cm(多次施工经验的安全距离)，夯点布置采用接触式满夯施工，每点采用4挡夯击4次，夯点布置示意图见图2。

图2 夯点布置示意图

2.3 试验检测

为了验证补夯处理效果，分别检测夯前、夯后的路基夯沉量和压实度。对台背路基沿夯击线路前进方向每隔5 m布设一个标高检测点。在试验段布设10个控制点，每个控制点至少布设3个子控制点，以确保测试结果的可靠性。用精密水准仪测量各点位夯前标高，记录数据;夯击完成后，用压路机稳压2遍，整平后测量相应点位标高，记录数据，夯沉量检测点布置示意图见图3，夯前夯后标高变化曲线图见图4。

图3 夯沉量检测点布置示意图

压实度检测:由振动压路机碾压合格后，补夯前进行压实度检测，记录数据。强夯补强后将表层20 cm松散土挖除，通过灌砂法检测压实度，记录数据。

强夯前后压实度值对比见图5。

图4 夯前夯后标高变化曲线图

图5 强夯前后压实度值对比效果图

2.4 施工效果

1)台背路基补夯处理施工完成后，由观测数据得出强夯补强后夯沉量约58.9 mm，由试验数据得出补强后压实度较夯前提高了 1.6%。

2)在强夯补强过程中由于冲击力的作用，深层填料得到有效压实，但表层填料扰动大，压实度会小些，故在有效压实深度2.5 m内，顶面下0.5 m～2 m范围内的压实度较大。

3 结论及建议

1)从西咸北环线台背回填夯实成功例子看出，台背路基回填的标准化设计是可行的。桥背路基提前工后沉降(已压实的路基沉降58.9 mm)，减小与桥台变形差。提高桥背路基的压实度(96区压实度提高1.6%)，与一般路基良好过渡。形成桥台(“刚性”)—桥背路基(“半刚性”)—一般路基(“柔性”)变形协调，行车平顺，减小桥头跳车。2)为了减小桥头台背路基工后沉降、消除桥头跳车病害，应在基底面碾压整平后进行强夯补强一次，以期达到基底加固效果，然后再每填筑2 m进行强夯补强一次，从而使每层路基都得以预沉降。3)桥头台背路基由于位置原因，传统的振动压路机并不能够完全碾压，一般采用小型打夯机进行未压地方人工补压，由于小型打夯机夯实功较小，且强度容易不均匀，这种情况下，桥背的路基工后沉降大，桥头跳车严重;而轻型强夯机具有能量大、施工灵活(如鸡爪冲沟等)，对侧向结构物影响小的特点，适应性强，很适合台背路基回填夯实。

［1］JTG D30-2004，公路路基设计规范［S］.

［2］宋立龙.高速公路路基施工中强夯法技术的应用［J］.黑龙江科学，2014，5(1):112.

［3］王帅军.桥头路基不均匀沉降的成因与控制措施［J］.交通世界，2013(22):190-191.

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