钉型双向水泥搅拌桩治理桥头跳车中的探讨
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【摘要】近年来，随着车流量日益高速增长，桥头跳车不仅影响到行车安全和舒适度，同时对桥头路面、桥梁伸缩及桥台均造成一定的破坏，导致交通安全事故的产生，使人们生命财产安全受到严重威胁。笔者结合自身实际工作经验，提出采用钉型水泥搅拌桩来减轻桥头路堤的不均匀沉降，缓减桥头跳车问题，提高道路使用安全性。
【关键词】钉型水泥搅拌桩；桥头跳车
1.前言
桥头跳车的原因主要是桥涵台路堤与构造物间的沉降差值超出了限定范围，路面形成台阶或呈显著纵坡变化，使得车辆在经过时，车辆就会上下跳动。桥头跳车已成为宁波地区乃至国内公路工程最常见的病害，并呈现出逐渐加剧趋势，其每年需要花费相当数量的资金进行维修，而且易引发交通事故，降低了公路的经济和社会效益。
通常桥梁结构有桩基础支撑，沉降量小到可以忽略，而路堤直接修筑在地基上相对于桥梁其沉降量则要大的多，因此如何减少桥台与路堤之间工后沉降差是解决跳车问题最根本的办法。基于这个原因，笔者认为避免桥头跳车现象，并不是控制台后路基不沉降，而是要控制好沉降量，促使其逐渐缓慢过渡，在发生工后沉降时也可形成适宜的纵坡保证路桥平顺衔接，避免急剧下沉的发生。
本文探讨分析采用钉型水泥搅拌桩并通过逐段减少桩长及改变桩体间距的方式在台后一定范围内进行处理，使加固后的地基在各区段内形成不同的地基强度来控制沉降量，实现有效过渡，达到路桥平顺衔接的目的。
2.1水泥搅拌桩特点
水泥搅拌桩主要是通过搅拌桩机和喷浆设备，把水泥浆液喷射到软土中，并进行强制性的搅拌，通过水泥与软土产生的物理化学作用，形成强度高、整体性好的桩体，并最终与软土相融合而成的一种复合型地基。水泥搅拌桩与其他桩型相比，具有造价成本低、无污染、施工速率高、不会对下卧层增加沉降量、加固重度不变等应用优点，在饱和性粘土、淤泥质土及常规淤泥等地区得到广泛的应用，能有效提高软土地基的承载力，减少地基沉降量，有效避免桥头跳车现象的产生。
2.2钉型双向水泥搅拌桩的优点
与普通水泥搅拌桩相比（见图1），具有如下优点：
2.2.1其桩头扩大部分与桩体一次完成，方便施工。
2.2.2在路基填土荷载作用下，充分利用土拱作用，扩大桩头部分，确保桩体与桩周土体的协调变形，复合地基效果更佳。
2.2.3充分利用土中应力传递规律，加强土体上部复合地基强度。
2.2.4其钉子形状，上扩大头部起到了类似承台的作用，其环形对称边效应可倍增桩体间距，节省投资。
图1 钉形水泥土双向搅拌桩构造图
3.地基变形计算
3.1地基处理后的变形计算按照现行国家标准《建筑地基基础设计规范》GB50007-2002的有关规定执行。复合土层的分层与天然地基相同（在变截面处应分层计算），各复合土层的压缩模量等于该层天然地基压缩模量与桩体压缩模量按照面积置换率加权平均，即：
式中： ――第i层土体深度范围内，复合地基压缩模量（MPa），
――桩体压缩模量（MPa），可取（150～180） ；
――第i层土体深度范围内，桩体面积置换率；
――第i层土体深度范围内，地基土压缩模量（MPa）；
计算深度范围内压缩模量当量值：
式中： ――第i层土体深度范围内，附加应力系数沿土层厚度的积分值；
3.2 地基变形计算深度应大于复合地基的处理深度，并应符合现行国家标准《建筑地基基础设计规范》GB50007-2002中地基变形计算深度的有关规定。
3.3 竖向承载的钉形水泥土双向搅拌桩复合地基沉降包括扩大头深度范围内复合土层平均压缩变形量S1、下部桩体深度范围内复合土层平均压缩变形量S2和桩端下部未加固土层平均压缩变形量S3。
图2 钉形水泥土双向搅拌桩复合地基沉降示意图
3.4 扩大头深度范围内复合土层平均压缩变形量S1（mm）按下式计算：
式（1）
式中： ――扩大头深度范围内第i层土，底面和顶面平均附加应力系数；
――扩大头第i层土深度范围内复合土层的复合模量（MPa）；
――扩大头深度范围内第i层土底面和顶面深度（m）。
3.5 下部桩体深度范围内复合土层平均压缩变形量S2（mm）按下式计算：
式（1）
式中： ――下部桩体深度范围内第j层土，底面和顶面平均附加应力系数；
――下部桩体第j层土深度范围内复合土层的复合模量（MPa）；
――下部桩体深度范围内第j层土底面和顶面深度（m）。
3.6 桩端下部未加固土层平均压缩变形量S3（mm）按下式计算：
式（3）
――桩端下部土层第k层土深度范围内复合土层的复合模量（MPa）；
――桩端下部土层第k层土底面和顶面深度（m）。
4.工程实例
本文以宁波市甬梁线鄞州段（K0+900～K8+300）改建工程一级公路作为研究实例，该地区地表20m范围为淤泥质粘土，其具有的高压缩性和低强度极易引起桥头
跳车现象的产生。为减少路桥结合处沉降差，减轻桥头跳车现象，需进行地基过渡处理。根据现场地质情况及本地工程经验，采取钉型双向水泥搅拌桩来处理桥头跳车现象，布置情况如图3、图4所示，钉型双向水泥搅拌桩桩径规格为φ500mm，扩大头处的桩径规格则为φ1000mm，并按照梅花形的设置模式，其中Ⅰ区的间距设置为1.8m，Ⅱ区和Ⅲ区均设置为2.2m。钉型双向水泥搅拌桩长设置为I区桩长为18 m，II区桩长为15m，III区桩长为12m，桩长随路基的延伸逐渐减少，各区段处理长度均为15m。
图3 钉型搅拌桩平面布置图（单位：cm）
图4 桥头地基处理纵断面图（单位：cm）
通过对实例资料提供的数据按上述式（1）、式（2）、式（3）进行计算，求得I区工后沉降量为69mm，II区工后沉降量为83mm，III区工后沉降量为108mm。观看计算所得的沉降数据清晰的反映出，随桩长的缩短，沉降量向路基伸逐渐增大，实现了沉降过渡的目的，有效的减轻桥头跳车现象。并且I、II区的沉降值满足《公路路基设计规范（JTGD30-2004）》小于100mm的要求，III区基本满足，这说明这种处理方案是成功的。
5.结语
本文通过对钉型双向水泥搅拌桩工后沉降量的计算分析，从其结果来看，能够减少沉降，有效的减轻或消除通车后存在的桥头跳车现象，提高了道路行车的舒适度和安全性。
【参考文献】
[1]常志成，徐健.桥头跳车防治技术的研究[J].城市建筑，2012（10）：78-80.
[2]杨哲.浅谈防止桥头跳车的施工控制[J].科技创新导报，2009，9（11）：76-78.