橋頭跳車原因及防治措施

田立華

隨著我國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展,公路建設(shè)的速度也是突飛猛進(jìn)并取得了令世人矚目的成就。但在公路建設(shè)和運(yùn)營管理過程中,橋頭跳車這一質(zhì)量通病一直在困擾著廣大公路建設(shè)者。它直接影響行車速度與行車的安全性、舒適性,甚至造成行車事故。同時,由于車輛頻繁的跳躍沖擊橋臺與橋頭路面,加速了橋臺、橋頭路面及橋梁伸縮裝置的破壞,也加快了行駛車輛本身的損壞,直接影響公路橋梁和行駛車輛的使用壽命,增加了道路養(yǎng)護(hù)費用和車輛運(yùn)營成本。因此,探討橋頭跳車的原因,研究橋頭跳車的處治辦法,具有廣泛的現(xiàn)實意義。

1 產(chǎn)生原因

所謂橋頭跳車是指橋頭構(gòu)造物與引道路堤的銜接處產(chǎn)生較大沉降差異,使得路面形成高低不同臺階,導(dǎo)致高速行駛的車輛在經(jīng)過這一處時產(chǎn)生的顛簸跳躍現(xiàn)象。一般來說,臺階高度達(dá)到1 cm以上,就會使行車產(chǎn)生明顯的顛簸不適。

1.1 橋臺地基與臺后路堤地基的承載應(yīng)力不同

產(chǎn)生的地基應(yīng)力相對較大,引起的地基沉降也相對較大,這使得橋臺地基與臺后路堤地基兩者承載應(yīng)力不同,差別較大,產(chǎn)生的工后沉降不均勻,形成跳車。

1.2 臺后路堤填料固結(jié)變形引起路基的沉降

橋臺一般為鋼筋混凝土澆筑的剛性體,其基礎(chǔ)一般也都作了加固處理(如:擴(kuò)大基礎(chǔ)、樁基礎(chǔ)),因此一般不發(fā)生豎向沉降變形。而臺背路堤填料因含水分、存在孔隙等特性,即使經(jīng)充分壓實后也難以避免因土基固結(jié)等因素造成工后沉降,需待通車一段較長時間后才能趨于穩(wěn)定。

1.3 防排水工程設(shè)施不完善

由于防排水工程設(shè)施不完善,排水不暢。路面及邊坡滲水沿臺背滲入路基,對路基填料侵蝕和軟化。同時,過水的橋頭路基兩側(cè)直接受水浸泡、沖刷,嚴(yán)重的甚至掏空坡腳引起路基土的流失。這些都直接導(dǎo)致填方體強(qiáng)度降低,變形沉降,造成跳車。

1.4 剛?cè)嵬蛔円鸬某料萏?/h3>

構(gòu)筑物橋臺一般采用砌石或鋼筋混凝土澆筑而成,具有較大的整體剛度,屬于剛性體。而與之相連的臺后路堤,則是剛度較小,柔性較大的彈塑性體。兩者之間存在著較大的剛度差,在車輛荷載作用下,這個剛度差引起橋臺與臺后路堤之間產(chǎn)生較大的塑性變形相對差和剛度突變,增強(qiáng)了橋頭跳車的振動效果。

1.5 施工質(zhì)量控制不嚴(yán)引起路基的沉降

在進(jìn)行橋頭路堤的填土作業(yè)時,一些施工單位質(zhì)量意識不強(qiáng),只求進(jìn)度而忽視質(zhì)量,沒有嚴(yán)格按施工規(guī)范作業(yè)。在進(jìn)行臺后路堤填筑時常常出現(xiàn):原地面清表不徹底,填料松鋪厚度控制不嚴(yán),回填速度過快,壓實度未達(dá)到要求,缺乏有效的壓實機(jī)具,填筑材料不合格等。這些都人為的加大了路基的工后沉降。

2 防治措施

2.1 地基處理

1)加固處理。為了消除橋臺地基和臺后路堤地基的沉降差異,需要對臺背回填范圍內(nèi)的路堤地基也進(jìn)行加固處置。地基加固處理是最有效的防治橋臺跳車的方法之一,尤其是對于軟弱地基。目前對橋頭軟弱地基處理,國內(nèi)有換填法、塑料排水板堆載預(yù)壓法、砂樁法、水泥攪拌樁、碎石擠密樁、土工格柵加強(qiáng)等措施。

2)超載預(yù)壓處理。在臺后填筑路堤時,在臺背范圍內(nèi)預(yù)先把土填得比設(shè)計高度高一些,或加寬填土寬度,待沉降穩(wěn)定后再挖除超填部分。

2.2 路基處理

1)選用合理的填料。從理論上講應(yīng)當(dāng)選擇內(nèi)摩擦角大、強(qiáng)度高、易壓實、透水性好的材料,如一些常規(guī)材料:砂礫、礫石、連續(xù)級配碎石、石灰穩(wěn)定土(濕陷性黃土地區(qū))等。同時考慮到臺后路堤大多為高填土施工,故可考慮采用材質(zhì)較輕的粉煤灰填筑。這樣可以有效地減輕路堤自重,減小填方土體對地基的壓應(yīng)力,降低沉降并增大穩(wěn)定安全系數(shù)。粉煤灰使用中應(yīng)控制好粉煤灰的級配與粉煤灰的含水量。2)保證橋頭填土的自然沉降期。據(jù)路基土的力學(xué)性和實際觀測,路基第一年要完成全部沉降的70%～80%,三年內(nèi)完成90%。

2.3 橋頭設(shè)置過渡段

1)路面類型的過渡段。根據(jù)臺后路堤填土剛?cè)徇^渡的原理,在臺背回填范圍內(nèi)使用剛度介于路基土與構(gòu)造物材料剛度之間的某種路面用半剛性材料(如水泥穩(wěn)定土、石灰穩(wěn)定土等),自長度方向變化其厚度,使得臺背回填靠近構(gòu)造物處厚,靠近路堤處薄。這樣可使臺背回填整體剛度從構(gòu)造物向路堤方向逐漸變小,其沉降差異也從構(gòu)造物向路堤方向逐漸過渡,從而實現(xiàn)臺背回填處治的“剛?cè)徇^渡”。2)橋頭搭板過渡。設(shè)置搭板可以使在柔性路堤產(chǎn)生的較大沉降通過搭板逐漸過渡至剛性橋臺上,使車輛通過時跳躍現(xiàn)象大為減少。橋頭搭板長度設(shè)計應(yīng)根據(jù)路基的容許工后沉降值及臺后填土破壞棱體的長度來計算確定,常取3 m～15 m,厚度為26 cm～32 cm(當(dāng)超過8 m時,宜設(shè)計成兩段式或三段式搭板)。搭板的近臺端一般擱置在橋臺前墻頂面或其牛腿上。當(dāng)橋頭引道為剛性路面時,搭板的縱坡可采用與路面設(shè)計縱坡平行方式(稱平置式搭板);而當(dāng)引道為柔性路面時,則搭板的遠(yuǎn)臺端常置于路面面層與基層之間(稱斜置式搭板)。為預(yù)防搭板下沉,也可在搭板上先鋪設(shè)一層瀝青混凝土面層,通車后搭板若下沉?xí)r,則在其上加鋪瀝青混凝土。為防止搭板下路基沉降、搭板斷裂和縱向移位,可在搭板下澆筑10 cm厚15號混凝土墊層,提高搭板下承層的強(qiáng)度。

2.4 完善防排水設(shè)施

水是造成路基病害的一個主要因素,因此必須重視橋臺處與臺后路堤的銜接設(shè)計,設(shè)置完善的防護(hù)措施及排水系統(tǒng),以防止自然降水的滯留。特別是對于用黏性土或石灰穩(wěn)定土填筑的臺背,更應(yīng)防止雨水進(jìn)入路基造成對臺背的病害。具體的排水設(shè)施包括,在臺背回填路段填筑施工前,將路基原地面設(shè)置成雙向的路拱橫坡,同時根據(jù)需要設(shè)置一定數(shù)量排水盲溝。在臺背回填的頂面設(shè)置防水層,防止路面結(jié)構(gòu)的滲水浸入臺背路基。加強(qiáng)臺背回填段路基兩側(cè)邊坡的排水設(shè)置,可在邊坡漿護(hù)工程的下方設(shè)置防水土工布,隔離滲水。而對于用透水性材料填筑的臺背,也需要設(shè)置排水設(shè)施,特別是對于超高段的臺背回填,更應(yīng)設(shè)置較完善的排水系統(tǒng),防止降水滲入臺后路堤造成對填料的侵蝕和軟化。

2.5 強(qiáng)化施工質(zhì)量管理

由于橋頭兩端路堤所處的位置和特定條件,使其有別于一般地段的路基質(zhì)量要求。除應(yīng)用上述措施減少沉降外,還應(yīng)完善施工工藝和強(qiáng)化施工質(zhì)量管理。要做到由專業(yè)隊伍進(jìn)行施工,監(jiān)理也對此作為工作重點。填料的質(zhì)量要符合要求,壓實機(jī)具的選擇也要合理。每一填筑層的寬度、厚度、平整度、壓實度等各項控制指標(biāo)嚴(yán)格檢查。為了使沉降差盡量小一些,應(yīng)該將該處路堤的壓實度要求在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上有所提高。除了路基頂部土層可提高至98%或更高外,整個路堤的壓實度都應(yīng)該提高。

總之,橋頭跳車預(yù)防和治理是一項長期而艱巨的任務(wù),除了嚴(yán)格按照施工規(guī)范進(jìn)行施工外,還需建設(shè)方、設(shè)計方、監(jiān)理方及其他相關(guān)各單位共同努力才能完成。希望通過每一位公路建設(shè)者的不懈努力,真正使橋頭跳車問題得到進(jìn)一步的控制和解決。

[1] 王虎良.淺談高速公路橋頭跳車的成因及其控制[J].山西建筑,2008,34(10):298-299.