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摘 要:近些年来随着我国基础交通建设的发展,人们在享受便捷交通的同时,桥头跳车问题也越来越突出,对人们行车的速度、舒适和安全等方面造成了很大影响。引发桥头跳车的原因很多,因此现有的处理技术也五花八门,质量水平参差不齐。本文就工程中常用的技术进行优缺点的分析概括。
关键词:桥头跳车;沉降;裂缝;处理方法;对比分析
1、引起桥头跳车现象的主要原因
1.1桥台与路基间的沉降差
1、刚度的差异。桥梁属于刚性结构.而道路是路面(柔性或刚性)与路基(柔性)的组合。桥台的地基经过特殊处理建成后沉降量几乎可以忽略,但路基路面即使经过充分压实也难以避免因土基固结等因素造成的沉降,而且沉降量相对桥梁较大。
2、桥头填土的影响。由于填土在施工碾压过程中很难控制其最优含水量,达到最大干密度。在长期使用过程中在填土自重应力和外界荷载作用下土基固结而逐渐沉降。
1.2桥台与路堤间的接缝或裂缝
1、施工工艺的不同。路桥过渡处工程要求大致相同,然而施工过程中桥与路的工艺不同,二者的差别较大,所以在连接处在外界荷载作用下易形成裂缝。
2、路基不均匀沉降。路基不均匀沉降的存在.使其在使用过程中在路桥连接处必然形成裂缝,同时裂缝在雨水的冲刷作用下一方面会造成填土的流失,另一方面会对土料产生侵蚀和软化降低强度而导致土体变形较大,从而使裂缝延伸发展。
2、常用桥头跳车的处理方法
2.1针对桥台与路基间的沉降差现有的处理方案优缺点分析
2.1.1渗透灌浆法:渗透灌浆法是指通过灌浆孔用水压力将水泥浆液灌入土的孔隙中,使浆液置换孔隙中的气体和孔隙水,并利用深层搅拌机将其搅拌、压缩混合,待水泥浆液凝固后将碎散土颗粒粘结在一起,从而使土的渗透性大为减少,整体性强度和刚性明显提高。灌浆液一般分为水泥浆液和粘土水泥浆液,两者与土均具有较高的结合性,但是也存在如下问题:(1)对材料要求高,材料需具有较高的分散度,同时还要求浆液应有较好的流动性。(2)浆液易沉淀析水,会出现堵塞管路和造成灌浆孔附近土中的空隙过早被堵塞的现象,水泥浆液在土中的凝结、硬化也存在问题(3)水泥浆在土中受到湿度、温度以及土压力等的影响,使凝结时间、强度增长、施工工期变长。(4)适用性差,灌浆对土的渗透性依赖大,对于渗透系数较小的粘性土或渗透系数很小的软粘土,浆液无法在较短的时间内灌入土中,渗透灌浆液就无法应用。故注浆液只能用于粗砂以上的地基渗透处理,然而这类地基,变形和强度一问题较小。
2.1.2设置土工格栅法:向土中布设栅格,来提高土的抗剪强度,抑制土的侧向变形,使作用于台后地基土的荷载作用均匀分布,减少其不均匀沉降。其广泛的应用于软地基的处理,能有效的提高加筋承载面的嵌锁、咬合作用、极大程度的增强地基的承载力、有效的约束土体的侧向位移,增强地基稳固性能,延长地基的使用寿命,且施工方便、省时、省力、工期短,维修费用省。但同时也出现较多的问题:(1)土工聚合物容易受环境影响,强度随时间衰减。(2)土工聚合物具有较强的蠕变性,长期在土荷载的作用下,易发生应力松弛,荷载转移现象,导致结构破坏。(3)对土质的要求较高,需较大的咬合力来满足施工要求。且部分土工格栅材料在施工过程中,由于环境、施工碾压、填料等原因,易于出现折损、刺破、撕裂等质量问题,进而使得该法在不同土质下很难达到预期的效果。
2.1.3换填法:指将路基范围内的软土清除,用稳定性好的土、石回填并压实或夯实。从而改变地基的承载力特性,提高抗变形和稳定能力。方法虽然简单但问题突出:(1)进行大规模的填挖,可能出现超挖现象引起下卧土层扰动,进而降低基底软土的强度,从而影响回填垫层的铺设以及垫层强度的发挥。而且需进行多层碾压铺实,大大增加了工程造价。(2)不易控制填料的含泥量,含水量和有机质的含量,达不到预期的效果,使工程质量不易控制。(3)施工时分层厚度太大和填土的最优含水量很难控制导致分层铺筑密实度很难满足设计要求。
2.1.4预压加固法:预压加固法就是在拟造建筑物的地基上,预先施加荷载,使地基产生相应的压缩固结,然后将这些荷载卸除再进行建筑物的施工。这类方法可以大范围深层加固地基的软弱地层,提高地基承载力,适应性较广。目前主要存在的不足有:(1)需要很长的施工工期,才能达到与工程实际相近的结果,造成工程造价的大幅提升。(2)堆载速率难以模拟、控制,很难与工程实际相符合,对施工要求非常高。
2.1.5挤密砂桩法:用土桩挤密较深厚的松软地基,借助于振动器把套管沉入要加固的土层,挤密的同时灌入浆料并洒水使砂尽可能饱和,进而改善土体性质達到施工要求。该技术主要不足之处有:(1)浆料凝结后在土中各种因素长期作用下,耐久性、抗腐蚀能力较弱,工程长期效应差。(2)适用性小,目前挤密砂桩法在软弱粘土的处理经验少,一般都运用于砂土等的处理,但桥头跳车问题中绝大部分都是软弱粘土,因此挤密砂桩法在处理桥头跳车问题中有很大的局限性。
2.2针对桥台与路堤的接缝或裂缝现有的处理方案优缺点分析
2.2.1设置桥头搭板:将桥台与路堤衔接处因较大差异沉降引起的路面纵坡突变通过设置桥头搭板进行缓和过渡, 将路面纵坡变化控制在容许范围内, 同时做好搭板与桥台和台背填土之间的连接,以减少搭板的纵向或侧向移动,从而达到消除桥头跳车的目的。不足之处主要有:(1)在使用过程中由于桥头搭板在连接处受力不均匀,在荷载不断作用下还是会产生不均匀沉降再次出现桥头跳车现象。(2)搭板与桥头和路面在长期荷载作用下会出现纵向滑移现象,进而产生裂缝,不易控制。
2.2.2高聚物注浆技术:高聚物注浆技术是指地基或搭板、埋板在反复荷载作用下发生沉降时,通过向土体中注射高聚物来填充其变形或脱空后所留下的空隙,并且固结过程中对周围土产生可控的足够大的力将沉降部分抬升。高聚物注浆技术具有施工快速便捷、可控性高、耐久、经济、环保等优点,但与此同时暴露出来的问题也不容忽视:(1)部分高聚物材料在长期土压力作用下具有较高的蠕变性,会导致强度降低,从而再次出现裂缝。(2)部分高聚物注浆材料存在环境问题,会对地下水以及空气造成一定污染。
2.2.3采用无缝式伸缩缝:这种伸缩缝可使路面连续无刚度突变,无缝式伸缩缝主要由二部分组成,即弹塑性体和T形搭接钢板。该法对材料的要求比较高,其中弹塑性体除了要有一定的强度外,还要有足够的反复变形能力和与沥青混凝土路面良好的粘结性能。如果这些性能不能保证,则无缝式伸缩缝就不具备缓解桥头跳车的作用。
结语:
桥头跳车这个在工程建设过程中困扰施工技术人员已久的问题,虽然目前的解决方案多种多样,但由以上分析我们也可以看出很多种治理方案都是基于先破坏后处理,仅有很少一部分从施工建设入手,而且存在很大的局限性,推广空间小经济效益较差。同时我国现有的施工条件、监督力度以及保养措施的缺失也是造成桥头跳车难以治理的原因之一。文中结合国内外现有的处理技术,分别从设计、施工和经济效益等方面总结了一些桥头跳车处理方案的优缺点, 希望能够对未来桥头跳车处理方案的选择起到一些参考性作用。
参考文献
[1]石明生,马小跃,王复明.高聚物注浆技术在水泥混凝土道路维修中的应用[J]. 河南科学,2010,28(1)
[2]刘勇.道路桥头跳车的原因分析与防治措施[J].石河子大学学报(自然科学版)2005,23(3)
[3]周景星,李广信,虞石民,王洪瑾.基础工程(第二版) [M].清华大学出版社
关键词:桥头跳车;沉降;裂缝;处理方法;对比分析
1、引起桥头跳车现象的主要原因
1.1桥台与路基间的沉降差
1、刚度的差异。桥梁属于刚性结构.而道路是路面(柔性或刚性)与路基(柔性)的组合。桥台的地基经过特殊处理建成后沉降量几乎可以忽略,但路基路面即使经过充分压实也难以避免因土基固结等因素造成的沉降,而且沉降量相对桥梁较大。
2、桥头填土的影响。由于填土在施工碾压过程中很难控制其最优含水量,达到最大干密度。在长期使用过程中在填土自重应力和外界荷载作用下土基固结而逐渐沉降。
1.2桥台与路堤间的接缝或裂缝
1、施工工艺的不同。路桥过渡处工程要求大致相同,然而施工过程中桥与路的工艺不同,二者的差别较大,所以在连接处在外界荷载作用下易形成裂缝。
2、路基不均匀沉降。路基不均匀沉降的存在.使其在使用过程中在路桥连接处必然形成裂缝,同时裂缝在雨水的冲刷作用下一方面会造成填土的流失,另一方面会对土料产生侵蚀和软化降低强度而导致土体变形较大,从而使裂缝延伸发展。
2、常用桥头跳车的处理方法
2.1针对桥台与路基间的沉降差现有的处理方案优缺点分析
2.1.1渗透灌浆法:渗透灌浆法是指通过灌浆孔用水压力将水泥浆液灌入土的孔隙中,使浆液置换孔隙中的气体和孔隙水,并利用深层搅拌机将其搅拌、压缩混合,待水泥浆液凝固后将碎散土颗粒粘结在一起,从而使土的渗透性大为减少,整体性强度和刚性明显提高。灌浆液一般分为水泥浆液和粘土水泥浆液,两者与土均具有较高的结合性,但是也存在如下问题:(1)对材料要求高,材料需具有较高的分散度,同时还要求浆液应有较好的流动性。(2)浆液易沉淀析水,会出现堵塞管路和造成灌浆孔附近土中的空隙过早被堵塞的现象,水泥浆液在土中的凝结、硬化也存在问题(3)水泥浆在土中受到湿度、温度以及土压力等的影响,使凝结时间、强度增长、施工工期变长。(4)适用性差,灌浆对土的渗透性依赖大,对于渗透系数较小的粘性土或渗透系数很小的软粘土,浆液无法在较短的时间内灌入土中,渗透灌浆液就无法应用。故注浆液只能用于粗砂以上的地基渗透处理,然而这类地基,变形和强度一问题较小。
2.1.2设置土工格栅法:向土中布设栅格,来提高土的抗剪强度,抑制土的侧向变形,使作用于台后地基土的荷载作用均匀分布,减少其不均匀沉降。其广泛的应用于软地基的处理,能有效的提高加筋承载面的嵌锁、咬合作用、极大程度的增强地基的承载力、有效的约束土体的侧向位移,增强地基稳固性能,延长地基的使用寿命,且施工方便、省时、省力、工期短,维修费用省。但同时也出现较多的问题:(1)土工聚合物容易受环境影响,强度随时间衰减。(2)土工聚合物具有较强的蠕变性,长期在土荷载的作用下,易发生应力松弛,荷载转移现象,导致结构破坏。(3)对土质的要求较高,需较大的咬合力来满足施工要求。且部分土工格栅材料在施工过程中,由于环境、施工碾压、填料等原因,易于出现折损、刺破、撕裂等质量问题,进而使得该法在不同土质下很难达到预期的效果。
2.1.3换填法:指将路基范围内的软土清除,用稳定性好的土、石回填并压实或夯实。从而改变地基的承载力特性,提高抗变形和稳定能力。方法虽然简单但问题突出:(1)进行大规模的填挖,可能出现超挖现象引起下卧土层扰动,进而降低基底软土的强度,从而影响回填垫层的铺设以及垫层强度的发挥。而且需进行多层碾压铺实,大大增加了工程造价。(2)不易控制填料的含泥量,含水量和有机质的含量,达不到预期的效果,使工程质量不易控制。(3)施工时分层厚度太大和填土的最优含水量很难控制导致分层铺筑密实度很难满足设计要求。
2.1.4预压加固法:预压加固法就是在拟造建筑物的地基上,预先施加荷载,使地基产生相应的压缩固结,然后将这些荷载卸除再进行建筑物的施工。这类方法可以大范围深层加固地基的软弱地层,提高地基承载力,适应性较广。目前主要存在的不足有:(1)需要很长的施工工期,才能达到与工程实际相近的结果,造成工程造价的大幅提升。(2)堆载速率难以模拟、控制,很难与工程实际相符合,对施工要求非常高。
2.1.5挤密砂桩法:用土桩挤密较深厚的松软地基,借助于振动器把套管沉入要加固的土层,挤密的同时灌入浆料并洒水使砂尽可能饱和,进而改善土体性质達到施工要求。该技术主要不足之处有:(1)浆料凝结后在土中各种因素长期作用下,耐久性、抗腐蚀能力较弱,工程长期效应差。(2)适用性小,目前挤密砂桩法在软弱粘土的处理经验少,一般都运用于砂土等的处理,但桥头跳车问题中绝大部分都是软弱粘土,因此挤密砂桩法在处理桥头跳车问题中有很大的局限性。
2.2针对桥台与路堤的接缝或裂缝现有的处理方案优缺点分析
2.2.1设置桥头搭板:将桥台与路堤衔接处因较大差异沉降引起的路面纵坡突变通过设置桥头搭板进行缓和过渡, 将路面纵坡变化控制在容许范围内, 同时做好搭板与桥台和台背填土之间的连接,以减少搭板的纵向或侧向移动,从而达到消除桥头跳车的目的。不足之处主要有:(1)在使用过程中由于桥头搭板在连接处受力不均匀,在荷载不断作用下还是会产生不均匀沉降再次出现桥头跳车现象。(2)搭板与桥头和路面在长期荷载作用下会出现纵向滑移现象,进而产生裂缝,不易控制。
2.2.2高聚物注浆技术:高聚物注浆技术是指地基或搭板、埋板在反复荷载作用下发生沉降时,通过向土体中注射高聚物来填充其变形或脱空后所留下的空隙,并且固结过程中对周围土产生可控的足够大的力将沉降部分抬升。高聚物注浆技术具有施工快速便捷、可控性高、耐久、经济、环保等优点,但与此同时暴露出来的问题也不容忽视:(1)部分高聚物材料在长期土压力作用下具有较高的蠕变性,会导致强度降低,从而再次出现裂缝。(2)部分高聚物注浆材料存在环境问题,会对地下水以及空气造成一定污染。
2.2.3采用无缝式伸缩缝:这种伸缩缝可使路面连续无刚度突变,无缝式伸缩缝主要由二部分组成,即弹塑性体和T形搭接钢板。该法对材料的要求比较高,其中弹塑性体除了要有一定的强度外,还要有足够的反复变形能力和与沥青混凝土路面良好的粘结性能。如果这些性能不能保证,则无缝式伸缩缝就不具备缓解桥头跳车的作用。
结语:
桥头跳车这个在工程建设过程中困扰施工技术人员已久的问题,虽然目前的解决方案多种多样,但由以上分析我们也可以看出很多种治理方案都是基于先破坏后处理,仅有很少一部分从施工建设入手,而且存在很大的局限性,推广空间小经济效益较差。同时我国现有的施工条件、监督力度以及保养措施的缺失也是造成桥头跳车难以治理的原因之一。文中结合国内外现有的处理技术,分别从设计、施工和经济效益等方面总结了一些桥头跳车处理方案的优缺点, 希望能够对未来桥头跳车处理方案的选择起到一些参考性作用。
参考文献
[1]石明生,马小跃,王复明.高聚物注浆技术在水泥混凝土道路维修中的应用[J]. 河南科学,2010,28(1)
[2]刘勇.道路桥头跳车的原因分析与防治措施[J].石河子大学学报(自然科学版)2005,23(3)
[3]周景星,李广信,虞石民,王洪瑾.基础工程(第二版) [M].清华大学出版社