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摘要:随着改革开放和公路建设的不断发展,汽车工业高速发展,使高档化、高速化汽车不断地涌现,同时要求公路线型高标准,桥涵、通道等构造物较为密集,桥头跳车问题日益突出,尤其在一些软土地带修建的高速公路情况更为严重。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。本文就桥头跳车现象进行探讨,分析其产生的原因,并提出一些防治措施,以提高行车安全性和舒适性。
关键词:桥头跳车 沉降差 地基处理 防治措施
中图分类号:C35文献标识码: A
1.桥头跳车产生的原因
桥头跳车台阶的产生和行成是多方面的,包括地基地面条件、填料、施工材料以及设计、施工等多方面的原因。
1.1基本原因
桥头跳车基本原因在于桥头和路堤的沉降差。 由于桥涵通常位于沟壑地段,地下水位较高,且多属于软弱基础,在路基自重及营运荷载的作用下,使地基产生压缩变形,形成地基沉陷。特别是软弱地基一般都具有天然含水率高、孔隙比大、压缩性高、抗剪强度低、渗透系数小的特点,地基沉降更为严重,并且需要相当长的时间才能趋于稳定。同时,由于高等级公路多为全封闭、全立交,为了满足被交公路、航道等净空的要求,桥台后的路基高度一般都较高,路基自重非常大。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。由于桥涵结构物具有较大的刚性,规范中桥台路堤处的容许工后沉降为10cm,而台后地基和路面属于刚性或柔性结构,它的沉降比较大,规范中规定路堤的容许工后沉降为30cm。规范容许值不同,结构也不同,随着时间的推移,在行车荷载和路堤填料自身荷载的作用下,台后填土产生了较大的固结变形,与其相比,桥台基础产生的沉降变形相对小得多。当二者的相对沉降差达到一定程度时,搭板出现沉降或断裂,在台后便出现跳车现象。
1.2主观原因
由主观因素造成的桥头跳车主要是指人为因素引起的跳车现象。有设计方面的原因, 如设计不合理的台背回填土, 设计不合理的搭板, 及设计不合理的地基处理方法等。设计人员有时对施工过程如何便于碾压考虑不周,对于填料的要求不严格,台背排水考虑欠佳。桥涵结构物两端的路堤,由于过水、跨线或通道的要求,一般填土都较高,低的3m左右,高的可达10m或更高,除了过水的桥涵两侧路堤往往浸淹,地基条件也较差,设计上对路基断面结构和边坡防护上有所考虑外,其它多数情况对高路基设计上并无特别的要求,如压实指标均与一般路基无异。但由于路基较高,在填筑以后受到自重和行车荷载的作用,路基土必然要产生竖向变形值。
另外还有施工方面的原因,如没有严格按照施工规程作业,用料没有把好质量关,排水措施没有做好;施工时工期工序安排不当,以致桥头填土处于工期未期,被迫赶工,不能很好地控制台背填土的压实度,致使填料压实度不能满足设计和规范要求,使填方体产生竖向固结变形,形成较大的工后沉降,在台背与路基连接处造成沉陷形成台阶。
2.桥头跳车防治措施探讨
车辆通过桥头腾空时产生的跳车和冲击加速了桥头搭板、支座及伸缩缝的损坏,同时也加剧了车辆机件的磨损,降低了两者的使用寿命。除此之外公路建成通车后在处理桥头跳车的费用上,也需要花费大量资金。因此解决桥头跳车问题不仅具有经济效益,而且具有巨大的社会效益。由于桥头跳车问题的复杂性, 加之各地土质、地基及工程情况差异, 因此提出的解决方案也很多。处治办法总体上可以分为对基本原因和主观原因引起的桥头跳车问题的处治。
2.1处治基本原因引起的桥头跳車问题
地基加固处理是最有效的防治桥台跳车的方法之一,尤其是软弱地基,主要目的是降低软弱地基的压缩性、减少基础的沉降和不均匀沉降。设计的地基处理方法要将工后沉降控制在允许范围内,施工时做好沉降观测。对一般地基可采取加固土(水泥土、石灰土等)的方法进行加固处理,对软土、湿陷性黄土、解冻土等特殊地基,需进行适用于各自特点的特殊地基处理方法,如深层搅拌、换土、强夯、固结、振动碎石桩和粉喷等方法,以改善地基提高承载力减少工后沉降。
在工期允许的条件下,对于固结系数较小的饱和软粘土类地基应尽量考虑采用塑料排水板或砂井等排水固结法处理,因为这类方法处理效果比较好,能有效控制工后沉降,且造价比较低。在工期紧张的工程中,可以采用悬喷桩,水泥搅拌桩等方法来处理地基,从而提高地基承载力,减小地基的沉降和地基的侧向变形。
2.2处治主观原因引起的桥头跳车问题
在设计方面,设计单位要力求掌握详实的现场资料, 选用既能满足行车要求又易于施工的方案。对短期一次建成的高等级公路 ,尤其是软土段的高速公路,在小跨径构造物形式上宜尽量采用箱型截面的涵洞及通道,这种结构整体性强,刚度大,若产生沉降也是均匀的;采用U型桥台或在台背后和两侧路肩设扶臂式挡土墙,杜绝路堤土被挤出,能有效防止沉降差的发展,同时一定要保证基底不产生不均匀沉降。
另外还要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,宜采取以下措施:⑴设枕梁和搭板;⑵设置变厚型埋板,为保证连接部位的刚柔层次的整体受荷和抗冲能力,利于减小锚台幅度,调整不均匀沉陷;⑶路面类型过渡,根据桥涵的长度和填方长度,在桥头一定范围内铺设过渡性路面,待路堤沉降基本完成再铺原设计路面。
施工单位应严格控制施工程序,合理安排施工计划。排水措施与土方填筑同时进行,使土体保持永久性干燥状态,防止塑性变形和地基下沉。为了使填方压实度达到要求,必须完善施工工艺、方法和强化施工质量管理,严格按照操作规程施工,加强建设监理工作,对台背施工的填土材料、压实机具、填土厚度进行检查,分层验收,层层把关,严格执行工序验收制度,这样才能确保桥台两端填土和路堤施工质量,避免桥头跳车。
3.结论
桥头跳车现象不可避免,影响因素多种,这便需要设计、施工、监理单位做到具体情况具体分析,选择合理的处治方案,使桥头跳车处理达到最好的结果,有效改善行车条件。
参考文献:
(1)公路桥涵施工技术规范JTJ 041-2011
(2)公路路基施工技术规范JTG F10-2006
(3)土力学与地基基础清华大学出版社 2006
(4)桥梁工程人民交通出版社 2006
关键词:桥头跳车 沉降差 地基处理 防治措施
中图分类号:C35文献标识码: A
1.桥头跳车产生的原因
桥头跳车台阶的产生和行成是多方面的,包括地基地面条件、填料、施工材料以及设计、施工等多方面的原因。
1.1基本原因
桥头跳车基本原因在于桥头和路堤的沉降差。 由于桥涵通常位于沟壑地段,地下水位较高,且多属于软弱基础,在路基自重及营运荷载的作用下,使地基产生压缩变形,形成地基沉陷。特别是软弱地基一般都具有天然含水率高、孔隙比大、压缩性高、抗剪强度低、渗透系数小的特点,地基沉降更为严重,并且需要相当长的时间才能趋于稳定。同时,由于高等级公路多为全封闭、全立交,为了满足被交公路、航道等净空的要求,桥台后的路基高度一般都较高,路基自重非常大。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。由于桥涵结构物具有较大的刚性,规范中桥台路堤处的容许工后沉降为10cm,而台后地基和路面属于刚性或柔性结构,它的沉降比较大,规范中规定路堤的容许工后沉降为30cm。规范容许值不同,结构也不同,随着时间的推移,在行车荷载和路堤填料自身荷载的作用下,台后填土产生了较大的固结变形,与其相比,桥台基础产生的沉降变形相对小得多。当二者的相对沉降差达到一定程度时,搭板出现沉降或断裂,在台后便出现跳车现象。
1.2主观原因
由主观因素造成的桥头跳车主要是指人为因素引起的跳车现象。有设计方面的原因, 如设计不合理的台背回填土, 设计不合理的搭板, 及设计不合理的地基处理方法等。设计人员有时对施工过程如何便于碾压考虑不周,对于填料的要求不严格,台背排水考虑欠佳。桥涵结构物两端的路堤,由于过水、跨线或通道的要求,一般填土都较高,低的3m左右,高的可达10m或更高,除了过水的桥涵两侧路堤往往浸淹,地基条件也较差,设计上对路基断面结构和边坡防护上有所考虑外,其它多数情况对高路基设计上并无特别的要求,如压实指标均与一般路基无异。但由于路基较高,在填筑以后受到自重和行车荷载的作用,路基土必然要产生竖向变形值。
另外还有施工方面的原因,如没有严格按照施工规程作业,用料没有把好质量关,排水措施没有做好;施工时工期工序安排不当,以致桥头填土处于工期未期,被迫赶工,不能很好地控制台背填土的压实度,致使填料压实度不能满足设计和规范要求,使填方体产生竖向固结变形,形成较大的工后沉降,在台背与路基连接处造成沉陷形成台阶。
2.桥头跳车防治措施探讨
车辆通过桥头腾空时产生的跳车和冲击加速了桥头搭板、支座及伸缩缝的损坏,同时也加剧了车辆机件的磨损,降低了两者的使用寿命。除此之外公路建成通车后在处理桥头跳车的费用上,也需要花费大量资金。因此解决桥头跳车问题不仅具有经济效益,而且具有巨大的社会效益。由于桥头跳车问题的复杂性, 加之各地土质、地基及工程情况差异, 因此提出的解决方案也很多。处治办法总体上可以分为对基本原因和主观原因引起的桥头跳车问题的处治。
2.1处治基本原因引起的桥头跳車问题
地基加固处理是最有效的防治桥台跳车的方法之一,尤其是软弱地基,主要目的是降低软弱地基的压缩性、减少基础的沉降和不均匀沉降。设计的地基处理方法要将工后沉降控制在允许范围内,施工时做好沉降观测。对一般地基可采取加固土(水泥土、石灰土等)的方法进行加固处理,对软土、湿陷性黄土、解冻土等特殊地基,需进行适用于各自特点的特殊地基处理方法,如深层搅拌、换土、强夯、固结、振动碎石桩和粉喷等方法,以改善地基提高承载力减少工后沉降。
在工期允许的条件下,对于固结系数较小的饱和软粘土类地基应尽量考虑采用塑料排水板或砂井等排水固结法处理,因为这类方法处理效果比较好,能有效控制工后沉降,且造价比较低。在工期紧张的工程中,可以采用悬喷桩,水泥搅拌桩等方法来处理地基,从而提高地基承载力,减小地基的沉降和地基的侧向变形。
2.2处治主观原因引起的桥头跳车问题
在设计方面,设计单位要力求掌握详实的现场资料, 选用既能满足行车要求又易于施工的方案。对短期一次建成的高等级公路 ,尤其是软土段的高速公路,在小跨径构造物形式上宜尽量采用箱型截面的涵洞及通道,这种结构整体性强,刚度大,若产生沉降也是均匀的;采用U型桥台或在台背后和两侧路肩设扶臂式挡土墙,杜绝路堤土被挤出,能有效防止沉降差的发展,同时一定要保证基底不产生不均匀沉降。
另外还要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,宜采取以下措施:⑴设枕梁和搭板;⑵设置变厚型埋板,为保证连接部位的刚柔层次的整体受荷和抗冲能力,利于减小锚台幅度,调整不均匀沉陷;⑶路面类型过渡,根据桥涵的长度和填方长度,在桥头一定范围内铺设过渡性路面,待路堤沉降基本完成再铺原设计路面。
施工单位应严格控制施工程序,合理安排施工计划。排水措施与土方填筑同时进行,使土体保持永久性干燥状态,防止塑性变形和地基下沉。为了使填方压实度达到要求,必须完善施工工艺、方法和强化施工质量管理,严格按照操作规程施工,加强建设监理工作,对台背施工的填土材料、压实机具、填土厚度进行检查,分层验收,层层把关,严格执行工序验收制度,这样才能确保桥台两端填土和路堤施工质量,避免桥头跳车。
3.结论
桥头跳车现象不可避免,影响因素多种,这便需要设计、施工、监理单位做到具体情况具体分析,选择合理的处治方案,使桥头跳车处理达到最好的结果,有效改善行车条件。
参考文献:
(1)公路桥涵施工技术规范JTJ 041-2011
(2)公路路基施工技术规范JTG F10-2006
(3)土力学与地基基础清华大学出版社 2006
(4)桥梁工程人民交通出版社 2006