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[摘 要]改革开放以来,城市道路、桥梁的建设速度之快和规模之大空前迅猛,但受区域地质地貌的影响,如江浙地区,水网密集,桥梁极多,而土质软弱,因此桥头跳车现象极为普遍。现结合工程实践,从施工角度出发,对路基沉降、伸缩缝安装等施工不当对桥头跳车病害原因进行分析,同时对各种产生原因的施工防治措施进行探讨。
[关键词]桥头跳车 沉降 防治措施
中图分类号:U455.1 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2014)01-0142-01
1、桥头跳车的危害
所谓跳车是由于公路桥头及伸缩缝(桥头引道)处的差异沉降或伸缩缝破坏而使路面纵坡出现台阶引起车辆通过时产生跳跃的现象,其主要危害有以下几个方面:
(1)对行车安全和舒适度的影响。由于跳车的存在使车辆不得不降低车速,使公路的使用功能和通行能力受到很大影响;另外跳车使驾驶员和乘车者感到不适,心情不快易疲劳,所载货物易损坏;严重跳车会造成翻车、追尾等交通事故,威胁人、车和财物的安全,造成生命、财产的损失。
(2)由跳车产生的水平和垂直冲击力会对路面、路基和桥梁结构物产生进一步的损坏,从而增加了养护维修费用和管理的难度,并降低了公路使用性能。
(3)跳车时的振动和噪声对驾驶员乘车者和公路两旁的居民会产生噪声污染,不利于人们身心健康,影响其正常的工作和生活。
2、桥头跳车的原因分析
(1)桥台与道路结合部的沉降差
常见的桥台基础无论是扩大基础还是桩基础一般都作了加固处理(如采用钻孔灌注桩+U型桥台等),沉降量很小。建成后的桥台沉降可视为零。而台后道路路堤填土的沉降却要大得多,这部分沉降量主要由天然地基沉降和填土沉降两部分组成。桥台后的路堤高度一般都较高。因此,产生的地基应力相对较大,更容易引起地基沉降,从而导致桥台后的路基随地基在一定时间内逐渐下沉。
(2)臺背填筑材料的选择
很多工程的台后填料采用的是砂类土或透水性材料,这些材料孔隙率大,所含的水分多,尤其在自重及车辆荷载的作用下,孔隙率逐渐降低,台后填料在一定期限内产生压缩变形。
(3)施工措施不当
当前一些施工队盲目追求高速度,没有严格按施工规程作业,台背填土速度过快,对地基造成扰动和破坏,没有充分时间固结,对台背挡土墙等构造物挤压力大,施工时没有按分层填筑、分层碾压、分层检测“三分法”施工。
(4)施工节点处理不当导致桥头跳车
施工过程中,很多节点环节处理不好都会产生和加大平面高差,带来桥头跳车现象。例如施工时伸缩装置的锚固钢筋焊接得不够牢固,或产生遗漏预埋锚固钢筋的现象,给伸缩缝本身造成隐患,施工时伸缩缝装置安装得不好,桥面铺装后伸缩缝浇筑得不好,接缝处桥面凹凸不平,使用过程中,在反复荷载作用下致使伸缩缝损坏,引起跳车。
3、桥头跳车病害的防治探讨
(1)台后地基处理
处理好台后软弱地基是控制桥头跳车重要措施。首先,应根据实际情况选择完善的地基处理方案,设计的地基处理方法要将工后沉降控制在允许范围内,施工时要做好沉降观测,并根据沉降的实际完成情况来确定开始铺筑路面的时间。
对软弱地基处理,现在国内有换填法、粉喷桩、水泥搅拌桩复合地基、超载预压等常用方法。
换填法,在软弱地层上铺设垫层,作为人工填筑的持力层。同时将结构物基底压力扩散到下卧软土地层中,使其应力减少到下卧层的许可承载力范围以内,从而满足地基稳定性的要求,由于该方法施工简便,在桥梁建设中应用较为广泛。
水泥粉喷桩等复合地基加固软土效果明显,施工工期短,但费用高;在一些工期紧张的工程中,可以采用悬喷桩、水泥搅拌桩等方法来处理地基。此类方法可以提高地基承载力,减小地基的沉降和地基的侧向变形。这种方法的主要影响参数为桩的置换率和桩长。前者影响打桩范围内的地基沉降,后者影响地基沉降减小的深度,而这两个参数直接影响工程造价,因此要根据地基处理的要求和具体情况经济合理地确定。
超载预压一般可利用施工荷载作为软基预压荷载,但施工工期较长,剩余沉降量也大。
(2)台背填筑材料的选择
桥台后的回填应选用摩擦角大、强度高、透水性好的填料,如砂砾、砾石、连续级配碎、石灰稳定土等,并且压实速度快,加载后能在短期内完成变形。采用透水性材料填筑,台背与路基接壤处,为保证连接质量,一般路基留一斜坡,斜坡坡度不大于1:1。同时施工应从以下几方面控制:
2.1 填筑透水性材料,粒径不宜过小且其细料含量不宜过大。
2.2 台背填筑前,应完成台前防护工程及桥梁上部结构。同时在地基处理后的土拱上须设置泄水管或盲沟。
2.3 回填须对称均匀进行。
2.4 严格控制填筑层厚及碾压遍数,确保碾压质量。
(3)台背填方的碾压控制
影响路基压实效果的主要因素有含水量、碾压层的厚度、压实机械的类型和功能、碾压遍数等。
首先要调整填筑材料的含水量,由击实试验所得的击实曲线图有一峰值,此处的干容重为最大,称为最干容重,与之对应的含水量则称为最佳含水量。只有在最佳含水量的情况下压实效果最好。同时其压实的土水稳定性最好。所以对含水量过大的土,可采用翻松晾晒或均匀掺入石灰来降低含水量;对含水量过小的土,则洒水湿润后再进行压实。
其次,压实机械对一定含水量填筑材料的压实状态有很大影响。填土分层的压实厚度、压实遍数和压实机械类型、土的种类和压实度要求有关,应通过试验来确定。一般20—30t的中型振动压路机应碾压3~4遍,每层压实厚度不超过20cm。
(4)伸缩缝安装控制
施工时伸缩装置的定位角钢一定要依据安装时测定出的气温,计算伸缩缝的伸缩量来调整两块定位角钢之间的距离,并按桥面高度将定位角钢焊接到预埋钢筋上,严格控制缝距。定位角钢附近的混凝土,在施工中振捣比较困难,死角和钢筋密集的部位,应加强人工振捣。
(5)设置完善排水设施
排水设施对填方的稳定极为重要特别对靠近构造物背心的填料,施工前应做好排水使原地基排水固结必要时进行换填或打桩排水固结。
(6)桥头设置过渡段缓冲不均匀沉降
考虑桥台与台背路面在结构、材料、刚柔、胀缩等方面存在的差异,为了在其纵、横向都能平顺逐渐过渡,可采取以下措施:①设置枕梁和搭板;②设置变厚式埋板;③路面类型过渡
(7)防治新技术
7.1 土工格栅处理台背的填方
土工格栅是五种抗拉强度较高的材料,具有良好的水稳性,对路基土粒间存在一定的约束作用,可以增加土基的整体回弹模量,防止土基和基层产生裂纹时辐射到路面面层上,还可以增加路面基层整体强度的优点。
7.2 加筋土整体式桥台
加筋土整体式桥台可用来解决软土地基路桥结合处的差异沉降,加筋土是由筋带与填料之间的磨擦作用来实现的。
7.3 台背回填采用刚柔过渡段法
结构物台背是用刚性很大的石块或钢筋砼浇筑而成,是刚性体,而路基一般是用柔性较大的土填筑而成,是强塑性体,显然路基体与结构物之间存在着较大的刚度差,这个刚度差的存在必然引起路基与结构物之间产生较大的相对变形差和较大的刚度突变。所以台背回填物应使用刚度介于路基土和结构物材料刚度之间的某种材料,并沿长度方向变化其厚度,也即台背回填与路基接头采用一定的倾斜角相连接,台背回填远薄近厚,使台背回填整体刚度沿路长度方向逐渐变化,从而实现台背回填的刚柔过渡。
参考文献
[1] 刘文会,桥头跳车原因分析及处理措施,东北公路,2002年1月第1期.
[2] 王敏,桥头跳车的防治实践,内蒙古公路与运输,1999增刊.
[关键词]桥头跳车 沉降 防治措施
中图分类号:U455.1 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2014)01-0142-01
1、桥头跳车的危害
所谓跳车是由于公路桥头及伸缩缝(桥头引道)处的差异沉降或伸缩缝破坏而使路面纵坡出现台阶引起车辆通过时产生跳跃的现象,其主要危害有以下几个方面:
(1)对行车安全和舒适度的影响。由于跳车的存在使车辆不得不降低车速,使公路的使用功能和通行能力受到很大影响;另外跳车使驾驶员和乘车者感到不适,心情不快易疲劳,所载货物易损坏;严重跳车会造成翻车、追尾等交通事故,威胁人、车和财物的安全,造成生命、财产的损失。
(2)由跳车产生的水平和垂直冲击力会对路面、路基和桥梁结构物产生进一步的损坏,从而增加了养护维修费用和管理的难度,并降低了公路使用性能。
(3)跳车时的振动和噪声对驾驶员乘车者和公路两旁的居民会产生噪声污染,不利于人们身心健康,影响其正常的工作和生活。
2、桥头跳车的原因分析
(1)桥台与道路结合部的沉降差
常见的桥台基础无论是扩大基础还是桩基础一般都作了加固处理(如采用钻孔灌注桩+U型桥台等),沉降量很小。建成后的桥台沉降可视为零。而台后道路路堤填土的沉降却要大得多,这部分沉降量主要由天然地基沉降和填土沉降两部分组成。桥台后的路堤高度一般都较高。因此,产生的地基应力相对较大,更容易引起地基沉降,从而导致桥台后的路基随地基在一定时间内逐渐下沉。
(2)臺背填筑材料的选择
很多工程的台后填料采用的是砂类土或透水性材料,这些材料孔隙率大,所含的水分多,尤其在自重及车辆荷载的作用下,孔隙率逐渐降低,台后填料在一定期限内产生压缩变形。
(3)施工措施不当
当前一些施工队盲目追求高速度,没有严格按施工规程作业,台背填土速度过快,对地基造成扰动和破坏,没有充分时间固结,对台背挡土墙等构造物挤压力大,施工时没有按分层填筑、分层碾压、分层检测“三分法”施工。
(4)施工节点处理不当导致桥头跳车
施工过程中,很多节点环节处理不好都会产生和加大平面高差,带来桥头跳车现象。例如施工时伸缩装置的锚固钢筋焊接得不够牢固,或产生遗漏预埋锚固钢筋的现象,给伸缩缝本身造成隐患,施工时伸缩缝装置安装得不好,桥面铺装后伸缩缝浇筑得不好,接缝处桥面凹凸不平,使用过程中,在反复荷载作用下致使伸缩缝损坏,引起跳车。
3、桥头跳车病害的防治探讨
(1)台后地基处理
处理好台后软弱地基是控制桥头跳车重要措施。首先,应根据实际情况选择完善的地基处理方案,设计的地基处理方法要将工后沉降控制在允许范围内,施工时要做好沉降观测,并根据沉降的实际完成情况来确定开始铺筑路面的时间。
对软弱地基处理,现在国内有换填法、粉喷桩、水泥搅拌桩复合地基、超载预压等常用方法。
换填法,在软弱地层上铺设垫层,作为人工填筑的持力层。同时将结构物基底压力扩散到下卧软土地层中,使其应力减少到下卧层的许可承载力范围以内,从而满足地基稳定性的要求,由于该方法施工简便,在桥梁建设中应用较为广泛。
水泥粉喷桩等复合地基加固软土效果明显,施工工期短,但费用高;在一些工期紧张的工程中,可以采用悬喷桩、水泥搅拌桩等方法来处理地基。此类方法可以提高地基承载力,减小地基的沉降和地基的侧向变形。这种方法的主要影响参数为桩的置换率和桩长。前者影响打桩范围内的地基沉降,后者影响地基沉降减小的深度,而这两个参数直接影响工程造价,因此要根据地基处理的要求和具体情况经济合理地确定。
超载预压一般可利用施工荷载作为软基预压荷载,但施工工期较长,剩余沉降量也大。
(2)台背填筑材料的选择
桥台后的回填应选用摩擦角大、强度高、透水性好的填料,如砂砾、砾石、连续级配碎、石灰稳定土等,并且压实速度快,加载后能在短期内完成变形。采用透水性材料填筑,台背与路基接壤处,为保证连接质量,一般路基留一斜坡,斜坡坡度不大于1:1。同时施工应从以下几方面控制:
2.1 填筑透水性材料,粒径不宜过小且其细料含量不宜过大。
2.2 台背填筑前,应完成台前防护工程及桥梁上部结构。同时在地基处理后的土拱上须设置泄水管或盲沟。
2.3 回填须对称均匀进行。
2.4 严格控制填筑层厚及碾压遍数,确保碾压质量。
(3)台背填方的碾压控制
影响路基压实效果的主要因素有含水量、碾压层的厚度、压实机械的类型和功能、碾压遍数等。
首先要调整填筑材料的含水量,由击实试验所得的击实曲线图有一峰值,此处的干容重为最大,称为最干容重,与之对应的含水量则称为最佳含水量。只有在最佳含水量的情况下压实效果最好。同时其压实的土水稳定性最好。所以对含水量过大的土,可采用翻松晾晒或均匀掺入石灰来降低含水量;对含水量过小的土,则洒水湿润后再进行压实。
其次,压实机械对一定含水量填筑材料的压实状态有很大影响。填土分层的压实厚度、压实遍数和压实机械类型、土的种类和压实度要求有关,应通过试验来确定。一般20—30t的中型振动压路机应碾压3~4遍,每层压实厚度不超过20cm。
(4)伸缩缝安装控制
施工时伸缩装置的定位角钢一定要依据安装时测定出的气温,计算伸缩缝的伸缩量来调整两块定位角钢之间的距离,并按桥面高度将定位角钢焊接到预埋钢筋上,严格控制缝距。定位角钢附近的混凝土,在施工中振捣比较困难,死角和钢筋密集的部位,应加强人工振捣。
(5)设置完善排水设施
排水设施对填方的稳定极为重要特别对靠近构造物背心的填料,施工前应做好排水使原地基排水固结必要时进行换填或打桩排水固结。
(6)桥头设置过渡段缓冲不均匀沉降
考虑桥台与台背路面在结构、材料、刚柔、胀缩等方面存在的差异,为了在其纵、横向都能平顺逐渐过渡,可采取以下措施:①设置枕梁和搭板;②设置变厚式埋板;③路面类型过渡
(7)防治新技术
7.1 土工格栅处理台背的填方
土工格栅是五种抗拉强度较高的材料,具有良好的水稳性,对路基土粒间存在一定的约束作用,可以增加土基的整体回弹模量,防止土基和基层产生裂纹时辐射到路面面层上,还可以增加路面基层整体强度的优点。
7.2 加筋土整体式桥台
加筋土整体式桥台可用来解决软土地基路桥结合处的差异沉降,加筋土是由筋带与填料之间的磨擦作用来实现的。
7.3 台背回填采用刚柔过渡段法
结构物台背是用刚性很大的石块或钢筋砼浇筑而成,是刚性体,而路基一般是用柔性较大的土填筑而成,是强塑性体,显然路基体与结构物之间存在着较大的刚度差,这个刚度差的存在必然引起路基与结构物之间产生较大的相对变形差和较大的刚度突变。所以台背回填物应使用刚度介于路基土和结构物材料刚度之间的某种材料,并沿长度方向变化其厚度,也即台背回填与路基接头采用一定的倾斜角相连接,台背回填远薄近厚,使台背回填整体刚度沿路长度方向逐渐变化,从而实现台背回填的刚柔过渡。
参考文献
[1] 刘文会,桥头跳车原因分析及处理措施,东北公路,2002年1月第1期.
[2] 王敏,桥头跳车的防治实践,内蒙古公路与运输,1999增刊.