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【摘 要】 桥头跳车对行车安全和舒适性产生严重影响,文章对跳车产生的原因进行分析,提出防治措施和治理办法,以期对同行提供有益的帮助。
【关键词】 桥头跳车;原因;防治措施
目前,已投入使用的高等级公路(包括高速公路)中,普遍存在一个问题:路面在台背回填处出现不同程度的沉降断裂(沉降值一般为10~30cm,有的甚至超过60cm),使车辆通过时产生跳跃和冲击,从而对桥涵和路面造成附加的冲击荷载,使司机和乘客感到颠簸不适,甚至造成车辆大幅度减速,严重的可导致交通事故(特别是车辆机械事故)。下面就如何解决高等级公路桥头跳车问题,笔者提出了一点肤浅的认识与见解,从理论与施工上进行了摸索和探讨。
1、公路桥头跳车的原因
1.1地基沉降
土质不良,由此产生沉陷是桥头跳车的主要原因。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。特别是由于软弱地基一般都具有天然含水量大于液限,天然孔隙比大,一旦受到扰动,结构易受破坏,强度便显著降低,桥头路基填筑高度较大,产生基底应力相对较大,在车辆荷载作用下,更容易引起地基沉陷,且变形稳定历时往往持续数年乃至数十年。就是一些稳定地基,在外荷作用下,也无可避免出现这个问题。
1.2压缩沉降
根据试验及相关研究资料表明,路基填料本身的压缩变形为路基填筑高度的1%。大家知道,台后回填高度一般都较高,因而台后填料的压缩变形也就相应较大。更何况在台后回填施工时,由于一些施工单位的质量意识淡薄,往往达不到规定的压实遍数,这样压实度就很难保证在95%以上,这也是台后填料压实变形很大而导致台后沉降的主要原因。在工程实践中,就是施工时工序符合要求,压实度达到要求,但台后填土较高,随着时间推移,也会产生不可避免沉降。有时台后填土荷载对基底产生附加压力,严重时会使桥台向后倾斜,发生不均匀下沉,危及行车安全。
1.3施工不当
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。用料没有把好质量关,排水措施没有做好,压实度没有达到要求。这些人为因素使高填土引道不稳定,工后沉降大,且不均匀,是造成跳车现象主要原因之一。
1.4結构突变
桥台与台背路面在结构上存在着差异。从路面连结桥组合可以看出,台背分割点左右侧是两个不同性质路面体系,左侧是铺设在桥台背墙顶面柔性面层与刚性桥台组成双层路面体系,右侧为柔性或半刚性多层路面体系,在车辆荷载作用下,垫层、基层密实度迅速增加,结构层压缩,而桥台由于巨大建筑作用,加上基础处理较好,一般认为沉降已经完成,相对于路基而言,沉降可视为零,而铺装层压缩也不大。这样,台背分割点两侧抗变形能力不同,相对沉降就不可避免出现,使路面结构破坏,造成跳车。
1.5设计不周
在基底未作彻底处理,而沉降还未稳定时,应周详考虑桥台结构与引道衔接,在没有质量保证情况下,不应该直接浇砼板。如有些桥梁两岸属软土地基,通车后两侧引道沉降是长期的,如先设过渡性路面,使路堤沉降基本完成后再改铺原设计路面,情况会好一些。设计时也应处理好桥梁与引道路面接缝问题,避免接缝损坏而造成跳车。
2、解决桥头跳车的措施
2.1地基处理
处理好桥头软弱地基,是控制跳车的关键。目前对桥头软弱地基处理,国内已有加固土桩法、料粒桩法、竖向排水体预压法、堆载预压法和浅层处治法等措施,下面介绍几种行之有效的常用方法。
2.1.1采用深层搅拌法加固桥头软基
该法属加固土桩类型,主要适应于软弱粘性土。其主要施工工艺程序:整平原地面→钻机定位→钻杆下沉钻进→上提喷粉(或喷浆)、强制搅拌→复拌→提杆出孔→钻机移位。施工过程中路基填土速率不受限制,且无振动、无污染,对周围环境及建筑物无不良影响。其最大优点是工后沉降小,缺点是造价较高。
2.1.2采用砂桩加固桥头软基
该法属料粒桩类型,适用于松砂地基、杂填土或软土,对地基土起置换作用、竖向排水作用和挤密作用。主要施工工艺程序:整平原地面→机具定位→桩管沉入→加料压密→拔管→机具移位。为加速地基固结,减少后期沉降,一般根据实际情况,配合堆载预压或超压施工,使地基强度显著提高,同时改善地基的整体稳定性。
2.1.3塑料排水板堆载预压法
塑料排水板是由芯体和滤套组成的复合体,或是由单一材料制成的多孔管道板带。其主要施工工艺程序:整平原地面→摊铺下层砂垫层→机具就位→塑料排水板→穿靴→插入套管→拔出套管→割断塑料排水板→机具移位→摊铺上层砂垫层。为加速排水固结,减少后期沉降,一般都配合堆载预压或超压施工,使地基土的有效应力增大、抗剪强度和承载力及稳定性都得以提高。
2.2路基处理
采用超轻质材料作路堤铺设轻质材料可以减轻路堤自重,有效降低地基应力,减少沉降并增大稳定安全系数,常用的轻质材料如粉煤灰等。
2.2.1台背回填处理方式
填料的铺筑一般在基底处沿路堤纵向长度距桥台背不小于2m、且与路基相接处按不大于1:1设置斜坡或台阶,回填高度视路堤高度而定,一般取2~4m。桥头回填处理的另一方式是在路基上部(约50cm范围内)设置水泥稳定料改善层次,使路堤体的刚度有所提高。一般稳定层结构是沿路堤纵向距桥台背约10m长,用一定剂量(如4%~6%)的水泥进行稳定,并且远桥台端与路基相衔接处,采用1:1设置斜坡。上述两种处理方式均能达到减少竖向变形和刚柔突变的成效。如两种方式同时考虑,则效果更佳。
2.2.2台背回填处的压实
为减少桥涵两端路堤的工后沉降,从而使桥涵两端路堤与桥台结构物的相对沉降尽量小一些,一般可选填筑路堤预压,让路基排水固结,待路堤沉降基本完成以后再开挖涵洞或桥台位置土方,然后再施工桥涵。台背回填近桥台处的压实机械宜选用小型压实机具,且严格控制每层填筑厚度(宜取10~15cm内)碾压遍数,并对每层填筑质量实施检测,力求压实度达到96%以上;对于机械夯实碾压不到之处,应及时采用人工补充夯实。
2.3路面处理
2.3.1设置桥台搭板
搭板设置可以使在柔性路堤产生的较大沉降逐渐过渡至刚性桥台上,使车辆通过时跳跃现象大为减少。桥头搭板长度设计应根据路基的容许工后沉降值计算确定,常取3~15m(当超8m时,宜设计成两段式或三段式搭板)。搭板的近台端一般搁置在桥台前墙顶面或其牛腿上。
2.3.2设置变厚式埋板
为避免二次跳车,常在搭板的尾端加设一段浅埋的变厚式埋板,其长度一般取3~5m,对于水泥混凝土路面,也可将与搭板连接处的路面板改为变厚式板。在搭板、埋板或变厚式板的下层,为保证与桥台连接部位的刚柔层次在水平和垂直方向均能渐次变化,建议采用强度及回弹模量均高于其它路段相对应的路面结构层材料,以提高该部位的整体受荷和抗冲能力,有利于减少错台幅度,调整不均匀沉陷,改善桥头跳车或二次跳车现象。
2.3.3采用过滤性路面
根据桥涵的长度和路基的容许工后沉降值计算等情况,在桥头一定长度范围内铺设过渡性路面,待路堤沉降基本完成(一般为3~5年)后,再改铺原设计永久性路面。
3、结语
公路产生桥头跳车的原因是多方面的,针对各种原因采取相应的预防措施,在桥头跳车发生后采取相应的处治方法,就能够减轻甚至消除桥头跳车,保证公路车辆平稳快速通行,减少交通事故的发生。
参考文献:
[1]王家会.公路桥头跳车的有效处治措施[J].交通标准化,2012.19.
[2]张安鑫.公路桥头跳车问题探讨[J].安徽建筑,2012.4.
【关键词】 桥头跳车;原因;防治措施
目前,已投入使用的高等级公路(包括高速公路)中,普遍存在一个问题:路面在台背回填处出现不同程度的沉降断裂(沉降值一般为10~30cm,有的甚至超过60cm),使车辆通过时产生跳跃和冲击,从而对桥涵和路面造成附加的冲击荷载,使司机和乘客感到颠簸不适,甚至造成车辆大幅度减速,严重的可导致交通事故(特别是车辆机械事故)。下面就如何解决高等级公路桥头跳车问题,笔者提出了一点肤浅的认识与见解,从理论与施工上进行了摸索和探讨。
1、公路桥头跳车的原因
1.1地基沉降
土质不良,由此产生沉陷是桥头跳车的主要原因。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。特别是由于软弱地基一般都具有天然含水量大于液限,天然孔隙比大,一旦受到扰动,结构易受破坏,强度便显著降低,桥头路基填筑高度较大,产生基底应力相对较大,在车辆荷载作用下,更容易引起地基沉陷,且变形稳定历时往往持续数年乃至数十年。就是一些稳定地基,在外荷作用下,也无可避免出现这个问题。
1.2压缩沉降
根据试验及相关研究资料表明,路基填料本身的压缩变形为路基填筑高度的1%。大家知道,台后回填高度一般都较高,因而台后填料的压缩变形也就相应较大。更何况在台后回填施工时,由于一些施工单位的质量意识淡薄,往往达不到规定的压实遍数,这样压实度就很难保证在95%以上,这也是台后填料压实变形很大而导致台后沉降的主要原因。在工程实践中,就是施工时工序符合要求,压实度达到要求,但台后填土较高,随着时间推移,也会产生不可避免沉降。有时台后填土荷载对基底产生附加压力,严重时会使桥台向后倾斜,发生不均匀下沉,危及行车安全。
1.3施工不当
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。用料没有把好质量关,排水措施没有做好,压实度没有达到要求。这些人为因素使高填土引道不稳定,工后沉降大,且不均匀,是造成跳车现象主要原因之一。
1.4結构突变
桥台与台背路面在结构上存在着差异。从路面连结桥组合可以看出,台背分割点左右侧是两个不同性质路面体系,左侧是铺设在桥台背墙顶面柔性面层与刚性桥台组成双层路面体系,右侧为柔性或半刚性多层路面体系,在车辆荷载作用下,垫层、基层密实度迅速增加,结构层压缩,而桥台由于巨大建筑作用,加上基础处理较好,一般认为沉降已经完成,相对于路基而言,沉降可视为零,而铺装层压缩也不大。这样,台背分割点两侧抗变形能力不同,相对沉降就不可避免出现,使路面结构破坏,造成跳车。
1.5设计不周
在基底未作彻底处理,而沉降还未稳定时,应周详考虑桥台结构与引道衔接,在没有质量保证情况下,不应该直接浇砼板。如有些桥梁两岸属软土地基,通车后两侧引道沉降是长期的,如先设过渡性路面,使路堤沉降基本完成后再改铺原设计路面,情况会好一些。设计时也应处理好桥梁与引道路面接缝问题,避免接缝损坏而造成跳车。
2、解决桥头跳车的措施
2.1地基处理
处理好桥头软弱地基,是控制跳车的关键。目前对桥头软弱地基处理,国内已有加固土桩法、料粒桩法、竖向排水体预压法、堆载预压法和浅层处治法等措施,下面介绍几种行之有效的常用方法。
2.1.1采用深层搅拌法加固桥头软基
该法属加固土桩类型,主要适应于软弱粘性土。其主要施工工艺程序:整平原地面→钻机定位→钻杆下沉钻进→上提喷粉(或喷浆)、强制搅拌→复拌→提杆出孔→钻机移位。施工过程中路基填土速率不受限制,且无振动、无污染,对周围环境及建筑物无不良影响。其最大优点是工后沉降小,缺点是造价较高。
2.1.2采用砂桩加固桥头软基
该法属料粒桩类型,适用于松砂地基、杂填土或软土,对地基土起置换作用、竖向排水作用和挤密作用。主要施工工艺程序:整平原地面→机具定位→桩管沉入→加料压密→拔管→机具移位。为加速地基固结,减少后期沉降,一般根据实际情况,配合堆载预压或超压施工,使地基强度显著提高,同时改善地基的整体稳定性。
2.1.3塑料排水板堆载预压法
塑料排水板是由芯体和滤套组成的复合体,或是由单一材料制成的多孔管道板带。其主要施工工艺程序:整平原地面→摊铺下层砂垫层→机具就位→塑料排水板→穿靴→插入套管→拔出套管→割断塑料排水板→机具移位→摊铺上层砂垫层。为加速排水固结,减少后期沉降,一般都配合堆载预压或超压施工,使地基土的有效应力增大、抗剪强度和承载力及稳定性都得以提高。
2.2路基处理
采用超轻质材料作路堤铺设轻质材料可以减轻路堤自重,有效降低地基应力,减少沉降并增大稳定安全系数,常用的轻质材料如粉煤灰等。
2.2.1台背回填处理方式
填料的铺筑一般在基底处沿路堤纵向长度距桥台背不小于2m、且与路基相接处按不大于1:1设置斜坡或台阶,回填高度视路堤高度而定,一般取2~4m。桥头回填处理的另一方式是在路基上部(约50cm范围内)设置水泥稳定料改善层次,使路堤体的刚度有所提高。一般稳定层结构是沿路堤纵向距桥台背约10m长,用一定剂量(如4%~6%)的水泥进行稳定,并且远桥台端与路基相衔接处,采用1:1设置斜坡。上述两种处理方式均能达到减少竖向变形和刚柔突变的成效。如两种方式同时考虑,则效果更佳。
2.2.2台背回填处的压实
为减少桥涵两端路堤的工后沉降,从而使桥涵两端路堤与桥台结构物的相对沉降尽量小一些,一般可选填筑路堤预压,让路基排水固结,待路堤沉降基本完成以后再开挖涵洞或桥台位置土方,然后再施工桥涵。台背回填近桥台处的压实机械宜选用小型压实机具,且严格控制每层填筑厚度(宜取10~15cm内)碾压遍数,并对每层填筑质量实施检测,力求压实度达到96%以上;对于机械夯实碾压不到之处,应及时采用人工补充夯实。
2.3路面处理
2.3.1设置桥台搭板
搭板设置可以使在柔性路堤产生的较大沉降逐渐过渡至刚性桥台上,使车辆通过时跳跃现象大为减少。桥头搭板长度设计应根据路基的容许工后沉降值计算确定,常取3~15m(当超8m时,宜设计成两段式或三段式搭板)。搭板的近台端一般搁置在桥台前墙顶面或其牛腿上。
2.3.2设置变厚式埋板
为避免二次跳车,常在搭板的尾端加设一段浅埋的变厚式埋板,其长度一般取3~5m,对于水泥混凝土路面,也可将与搭板连接处的路面板改为变厚式板。在搭板、埋板或变厚式板的下层,为保证与桥台连接部位的刚柔层次在水平和垂直方向均能渐次变化,建议采用强度及回弹模量均高于其它路段相对应的路面结构层材料,以提高该部位的整体受荷和抗冲能力,有利于减少错台幅度,调整不均匀沉陷,改善桥头跳车或二次跳车现象。
2.3.3采用过滤性路面
根据桥涵的长度和路基的容许工后沉降值计算等情况,在桥头一定长度范围内铺设过渡性路面,待路堤沉降基本完成(一般为3~5年)后,再改铺原设计永久性路面。
3、结语
公路产生桥头跳车的原因是多方面的,针对各种原因采取相应的预防措施,在桥头跳车发生后采取相应的处治方法,就能够减轻甚至消除桥头跳车,保证公路车辆平稳快速通行,减少交通事故的发生。
参考文献:
[1]王家会.公路桥头跳车的有效处治措施[J].交通标准化,2012.19.
[2]张安鑫.公路桥头跳车问题探讨[J].安徽建筑,2012.4.