摘要:本文作者根據(jù);年的施工經(jīng)驗,分析了公路橋頭跳車產(chǎn)生的原固及危害,并結合橋梁設計、施工和管理幾方面,探討了防治橋頭跳車的一些措施。
關鍵詞:橋頭跳車;原因分析;防治措施
近幾年,隨著我國交通事業(yè)的迅猛發(fā)展,公路橋梁建設越來越多,一些問題也隨之浮出水面,橋頭跳車現(xiàn)象是目前急需解決的問題之一。橋頭跳車是橋涵兩端的路堤與橋涵本身不均勻豎向沉降差異,在臺背附近形成臺階或陡坡,使車輛行駛至該處發(fā)生明顯的振動顛簸現(xiàn)象。它嚴重影響了車輛的行駛速度、安全性和舒適性,而且降低了橋梁的使用年限,增加了養(yǎng)護成本。解決橋頭跳車問題已成為公路發(fā)展的迫切要求。
一 橋頭跳車產(chǎn)生的原因分析
1 設計:路橋連接處沒有共同的設計參數(shù)和控制指標,是不連續(xù)的。
在我國公路橋梁設計規(guī)范中,橋梁的設計著重在結構、地基承載力和穩(wěn)定性上進行計算,對總體沉降只作一般規(guī)定。路橋分別按各自的參數(shù)指標進行設計,沒有統(tǒng)一的標準,沒有共同的設計參數(shù)和控制指標,因而兩者在設計上是不連續(xù)的。
2 結構材料:橋臺是由剛性材料砼澆筑而成,路堤是石灰土、二灰碎石、砂礫等相對柔性結構材料組成,兩者在結構剛度上存在很大差異,造成抵抗變形的能力不同。在行車荷載及自身靜載等作用下,兩者會產(chǎn)生變形(沉降)差異,從而導致跳車。
3 沉降形式:橋臺與路堤在建成使用過程中,沉降的形式不同,造成沉降差異而導致跳車。
3.1 地基沉降
橋臺的沉降只隨地基的沉降而產(chǎn)生,一般情況下數(shù)值很小(軟土地基除外)。由于橋涵通常位于溝壑地段,地下水位較高,且多屬于軟弱基礎,在路基營運荷載的作用下,使地基產(chǎn)生壓縮變形,形成地基沉陷。特別是由于軟弱地基一般都具有天然含水率高、孔隙比大、壓縮性高、抗剪強度低、滲透系數(shù)小的特點,地基沉降更為嚴重,并且需要相當長的時間才能趨于穩(wěn)定。
3.2 路堤壓縮沉降
臺背路堤的沉降屬壓縮沉降。臺后填料一般為滲透性材料,存在著多孔隙。一般情況下,路橋過渡段的施工是在橋涵與路基施工之后進行的。由于結構物的存在所導致的施工作業(yè)面狹小,同時也是為了保證結構物本身的安全,使得大型壓實機具難以啟用,而小型設備又很難達到較好的壓實效果,這就不可避免地造成此段壓實度不足,甚至存在壓實盲區(qū),不能將填料顆粒間孔隙完全消除。在車輛荷載和自身重力作用下,填料迅速壓縮,孔隙率降低,便在短時間內(nèi)產(chǎn)生壓縮沉降,造成跳車。
在施工過程中,就是施工工序符合要求,壓實度達到要求,但臺后填土較高,隨著時間推移,也會不可避免的產(chǎn)生沉降。有時臺后填土荷載對基底產(chǎn)生附加壓力,嚴重時會使橋臺向后傾斜,發(fā)生不均勻下沉,危及行車安全。
4 工程質(zhì)量控制:工程質(zhì)量控制不嚴,施工工序不符合要求。一是臺背填筑速度過快,沉降也較快,對臺背擋土墻等構造物的擠壓相對較大。二是臺前護坡或擋墻砌筑不及時,則可能引起土體滑移,影響壓實設備作業(yè)效果,嚴重時還會危害橋基。三是壓實度達不到設計要求。臺背填土由于施工作業(yè)面小而工期又緊,靠近橋面部分的填土平面形狀不規(guī)則,如果再缺乏適當?shù)膲簩崣C具,采用人工夯實,則密實度很難達設計要求;即使有壓實機械,由于受地形、便道、作業(yè)面及機械等的限制,橋頭填土壓實密度亦很難達到設計要求。四是碾壓方法控制不嚴。為了趕工期施工時沒有嚴格按“三分法”(分層填筑、分層碾壓、分層檢測)施工。五是控制填料質(zhì)量。臺背填料易選擇透水性好的材料,在材料填筑前,應先檢測后填筑。
二 橋頭跳車的危害
因道路與橋梁在設計、施工過程中存在一些缺陷,導致橋頭跳車現(xiàn)象給行車帶來一此危害??偨Y如下幾點:
1 影響行車安全性及舒適性:車輛通過橋頭陡坡時,造成車輛顛簸,嚴重的產(chǎn)生劇烈的振動和跳躍,容易引起乘客及駕駛員產(chǎn)生不利的心理影響。沉陷不均還會造成側向搖擺,甚至導致交通事故的發(fā)生。
2 對橋梁與車輛的損壞:橋頭跳車產(chǎn)生沖擊力,對橋梁造成附加的沖擊荷載,加速了橋臺、橋頭搭板特別是支座和伸縮縫的損壞。同時也造成了車輛的機件、輪胎等磨損,減少車輛的使用年限。
3 對道路的損壞:橋頭跳車反過來又加重了對路面的沖擊,使路面破損進一步加劇。隨著時間的推移,瀝青路面會使破損面積擴大,波浪、沉陷等病害嚴重。水泥混凝土路面則會出現(xiàn)斷板、錯臺、沉陷等現(xiàn)象。
4 降低公路通行能力:通過橋頭時,駕駛員被迫剎車減速,降低了道路的使用功能,間接降低社會效益。
5 增加養(yǎng)護成本:橋頭跳車對路橋造成破壞,因此公路養(yǎng)護部門要投入資金進行處治,加大養(yǎng)護成本,并且處治時,還要影響道路交通的安全性。
三、橋頭跳車的處治措施
1 優(yōu)化設計:在橋頭處進行新的有針對性的特殊設計,從理論上解決橋頭跳車。我們在設計施工及大量的實際調(diào)查中發(fā)現(xiàn),橋頭跳車的范圍一般發(fā)生在臺背后10米范圍之內(nèi),特殊設計應以土力學沉降理論為基點,計算出此范圍內(nèi)橋路沉降差值,根據(jù)差值采取相應的的結構處理措施,使其差值減小至趨于零。
2 嚴格控制填料質(zhì)量:在材料選擇上,應選用內(nèi)磨擦角較大的透水性材料,冰凍地區(qū)還應選擇抗凍漲強的材料,如碎石、砂礫、級配碎石、石灰土等,并且全斷面不能混填。
3 地基加固處理:采用先進的合理的橋頭臺背填土施工工藝。改善地基性能,做好清表工作,搞好填前碾壓,提高地基承載力,減少差異沉降。對一般地基可采用加土(水泥土、石灰土等)的方法進行加固處理;對軟土、濕陷性黃土、解凍土等特殊地基,需采用適用于各自特點的特殊地基處理方法,如換填、強夯、固結、拋石擠淤和粉噴等方法,以改善地基提高承載力減輕過后沉降。
4 設置橋頭鋼筋混凝土搭板:在橋頭設置鋼筋混凝土搭板是目前防治橋頭跳車常采用的一種方法。通過設置搭板逐漸過渡橋、路的剛度,減緩車輛對路面的沖擊,促使沉降的均勻分布。搭板的一端支承在臺背上,用錨栓固定,另一端可直接置于石灰穩(wěn)定土或路面基層上,有時也在板下設枕梁。搭板長度依據(jù)設計行車速度、路堤填土高度及預計的橋臺與臺后填土的工后沉降差的大小來確定,可選用4 m,6m,8m,10 m,12 m幾種長度。搭板的受力形式多種多樣,在頂、底面配置足夠數(shù)量的受力鋼筋,搭板的下面設不小于2 m厚的石灰穩(wěn)定土或碎礫石墊層,石灰穩(wěn)定土或碎礫石墊層應在兩側鋪至邊坡面處,并順路方向鋪至搭板外2 m~3 m。
5 嚴格控制橋頭路堤壓實度:施工過程中盡可能擴大施工場地,以便充分發(fā)揮一般大型填方壓實機械的使用,認真做好臺背填方碾壓工作,給予充分壓實。為了便利大型壓實機械的使用,當受場地限制時,可采用橫向碾壓法,以能使壓路機盡量靠近臺背進行碾壓。對于大型壓路機不能靠近臺背時,可采用小型壓路機配合人工夯實進行碾壓,同時要控制碾壓層厚度(15~20cm),提高壓實度,最終使壓實度滿足設計要求。對于碾壓不到之處要人工夯實,直至符合設計要求。
6 設置完善排水設施及防水工程,做好橋頭路堤的排水:排水措施對填方的穩(wěn)定極為重要,特別是靠近構造背后的填料,施工中及施工后易積水下陷,因此,設計及施工時,應保證施工中的排水坡度,設置必要的地下排水設施。另外也可以在橋臺與填方段結合處及過渡段的路面下設置墊層,防止路面下滲水進入填方體。對中間為砂礫石填料、兩側為土類填料的填方體與加固地基的連接處,做30-50m縱向集水管和每5~10m的橫向排水管,以排泄填方體與加固地基之間的下滲水。
四,結束語
隨著公路技術的發(fā)展,防治和減輕橋頭跳車的方法越來越多,越來越先進,但都要結合實際,綜合技術、經(jīng)濟、管理等方面來整體考慮,采取有效的防治措施,才能達到良好的效果。