防止高等級公路橋頭跳車的施工措施

摘要：簡述橋頭跳車的原因及其對行車速度的影響，并從理論與施工上論述解決高等級公路橋頭跳車的措施。

關(guān)鍵詞：公路 橋頭跳車 地基 路基 路面 處理方法

1 橋頭跳車產(chǎn)生的原因及其對行車速度的影響

1.1橋頭跳車產(chǎn)生的原因

1.1.1地基土質(zhì)不良造成的沉降 橋涵通常位于溝壑地段，地下水位較高，且多屬軟土。由于軟土一般都具有天然含水量高、孔隙比大、壓縮性強(qiáng)和抗剪強(qiáng)度低等特點，在軟土上填筑路基，便極易產(chǎn)生沉降(包括瞬時沉降、固結(jié)沉降和次固結(jié)沉降)。同時，橋頭路基填筑高度較其它地段大，產(chǎn)生基底應(yīng)力相對較大，更易引起地基沉降，特別是工后沉降較大。

1.1.2臺背填料壓縮引起路基的沉降 臺背填料因含水份，存在孔隙，施工中采取任何措施也難將填料顆粒間的孔隙完全消除。在公路自重及車輛的垂直荷載與振動荷載作用下，孔隙率逐漸降低，填料逐漸壓縮，密實度逐漸增大，便在一定期限內(nèi)產(chǎn)生路基沉降。

剛度不同的路面在跳車處所產(chǎn)生的振動效果不同，柔性材料對能量的吸收要比剛性材料大。由于結(jié)構(gòu)物橋臺一般采用剛性很大的堅石砌筑或鋼筋混凝土澆注而成，具有較大的整體剛度，屬剛性體；而與結(jié)構(gòu)物橋臺相連的道路，具有剛性較小柔性較大的特性，屬彈塑性體。顯然，道路與結(jié)構(gòu)物橋臺之間存在著較大的剛度差，這個剛度差的存在必然引起道路與結(jié)構(gòu)物橋臺之間產(chǎn)生較大的塑性變形相對差和較大的剛度突變，勢必增強(qiáng)橋頭跳車的振動效果。

1.2橋頭跳車對行車速度的影響 由于橋臺背沉陷、斷裂而形成了臺階，使車輛的行駛速度受到不同程度的影響。車速的降低幅度與臺階高度、路面類型、道路等級、車輛類型和行駛的初速度等有關(guān)。根據(jù)實地觀察和有關(guān)資料調(diào)查表明，當(dāng)橋頭臺階達(dá)1.5cm時，對車速就產(chǎn)生明顯的影響，臺階每增加1cm，速度就會降低3km/h左右；而當(dāng)臺階高達(dá)5cm時，車輛行駛顯著減速，其減速幅度平均可達(dá)9～13km/h，對行車產(chǎn)生嚴(yán)重影響。剛性路面對車速的影響要比柔性路面大；以60～80km/h速度行駛時減速幅度要比小于60km/h和大于80km/h速度行駛時大；較高臺階對小車行駛的影響較大，而載重貨車對臺階不如空車敏感。抗振性能不同的車輛以同一速度在同一路面上行駛，其振動的效果也不一樣。一般來說，汽車遇到橋頭臺階，要提前150～180m實行減速，駛達(dá)臺階以后還在大約相同的距離進(jìn)行加速以恢復(fù)正常速度行駛。當(dāng)然，司機(jī)的心理狀態(tài)，對道路的熟悉程度等，對通過臺階時的速度降低也有不同程度的影響。

2解決橋頭跳車的措施

2.1地基處理 處理好橋頭軟弱地基，是控制跳車的關(guān)鍵。目前對橋頭軟弱地基處理，國內(nèi)已有加固土樁法、料粒樁法、豎向排水體預(yù)壓法、堆載預(yù)壓法和淺層處治法等措施，下面介紹幾種行之有效的常用方法。

2.1.1采用深層攪拌法加固橋頭軟基 該法屬加固土樁類型，主要適應(yīng)于軟弱粘性土。深層攪拌法是本世紀(jì)60年代由日本和瑞典分別開發(fā)的軟土加固新技術(shù)，一般借助于壓縮空氣，采用專門深層攪拌機(jī)械設(shè)備，從不斷回轉(zhuǎn)的中心軸端向四周被攪松的土中噴出漿體或粉體固化劑(如水泥等)，經(jīng)葉片攪拌，并吸收周圍水份，在加固的深層軟土中進(jìn)行一系列物理——化學(xué)反應(yīng)，使軟土硬結(jié)成具有整體性和一定強(qiáng)度的優(yōu)質(zhì)復(fù)合地基，從而提高橋頭軟土地基承載力，減少沉降量(特別是工后沉降)，縮短固結(jié)期，提高邊坡穩(wěn)定性。其主要施工工藝程序：整平原地面→鉆機(jī)定位→鉆桿下沉鉆進(jìn)→上提噴粉(或噴漿)、強(qiáng)制攪拌→復(fù)拌→提桿出孔→鉆機(jī)移位。施工過程中路基填土速率不受限制，且無振動、無污染，對周圍環(huán)境及建筑物無不良影響，近10年來已在廣深珠高速公路和佛開高速公路等高等級公路得以廣泛應(yīng)用。其最大優(yōu)點是工后沉降小，缺點是造價較高。

2.1.2采用砂樁加固橋頭軟基 該法屬料粒樁類型，適用于松砂地基、雜填土或軟土，對地基土起置換作用、豎向排水作用和擠密作用，在本世紀(jì)30年代起源于歐洲。主要施工工藝程序：整平原地面→機(jī)具定位→樁管沉入→加料壓密→拔管→機(jī)具移位。為加速地基固結(jié)，減少后期沉降，一般根據(jù)實際情況，配合堆載預(yù)壓或超壓施工，使地基強(qiáng)度顯著提高，同時改善地基的整體穩(wěn)定性。砂樁堆載預(yù)壓法在深汕高速公路、汕頭海灣大橋北引道等高速公路都應(yīng)用過，其造價在深層攪拌法與堆載預(yù)壓法之間。

2.2路基處理

2.2.1采用超輕質(zhì)材料作路堤 鋪設(shè)輕質(zhì)材料可以減輕路堤自重，有效降低地基應(yīng)力，減少沉降并增大穩(wěn)定安全系數(shù)，常用的輕質(zhì)材料如粉煤灰等?，F(xiàn)在廣東等地開始試驗推廣的新型超輕質(zhì)材料——泡沫聚苯乙烯塊，其密度很小(約30kg/m3左右)，抗壓強(qiáng)度約為0.25MPa，且吸濕性極小，耐水性能很好。所以使用泡沫聚苯乙烯塊，可大大減輕路堤體的重量，能成功地遏止橋涵連接路堤的過渡沉陷，從而避免垂直錯位；另外還具有施工簡便，不污染環(huán)境，能縮短工期等優(yōu)點；同時還可以減少橋臺等構(gòu)筑物的土壓力及側(cè)向壓力，從而減少構(gòu)筑物的移動變位，改善結(jié)構(gòu)物的穩(wěn)定性。聚苯乙烯塊規(guī)格一般為0.5m×1m×5m(厚×寬×長)，其缺點是在汽油或柴油作用下有溶解傾向，所以有必要加以保護(hù)。一般在聚苯乙烯塊上面澆注一層10cm的鋼筋混凝土板，以減少路面總厚度和防止化學(xué)腐蝕，并在泡沫聚苯乙烯兩側(cè)設(shè)置包邊土，減少紫外線、汽油或柴油的影響。修建泡沫聚苯乙烯路堤，在鋪筑塊件之前，為確保地基的平整性，應(yīng)鋪上一層10cm厚的砂整平層。鋪設(shè)塊件時，從路中線向兩邊鋪設(shè)，各層成垂直狀態(tài)，接縫注意錯開，塊件之間采用馬釘固定，防止移動。

2.2.2臺背回填處理方式 橋臺后宜選用摩擦角大、強(qiáng)度高、壓實快、透水性好的填料，如巖渣、礫石、砂礫等。同時，選用內(nèi)摩擦角較大的填料也有利于從臺背縫隙中滲入的雨水沿盲溝或泄水管順利排到路基外，從而減緩雨水的危害，而且也有利于改善壓實性能，使路基容易達(dá)到設(shè)計要求的密實度。填料的鋪筑一般在基底處沿路堤縱向長度距橋臺背不小于2m、且與路基相接處按不大于1∶1設(shè)置斜坡或臺階，回填高度視路堤高度而定，一般取2～4m。橋頭回填處理的另一方式是在路基上部(約50cm范圍內(nèi))設(shè)置水泥穩(wěn)定料改善層次，使路堤體的剛度有所提高。一般穩(wěn)定層結(jié)構(gòu)是沿路堤縱向距橋臺背約10m長，用一定劑量(如4%～6%)的水泥進(jìn)行穩(wěn)定，并且遠(yuǎn)橋臺端與路基相銜接處，采用1∶1設(shè)置斜坡。上述兩種處理方式均能達(dá)到減少豎向變形和剛?cè)嵬蛔兊某尚?。如兩種方式同時考慮，則效果更佳。

2.2.3臺背回填處的壓實 為減少橋涵兩端路堤的工后沉降，從而使橋涵兩端路堤與橋臺結(jié)構(gòu)物的相對沉降盡量小一些，一般可選填筑路堤預(yù)壓，讓路基排水固結(jié)，待路堤沉降基本完成以后再開挖涵洞或橋臺位置土方，然后再施工橋涵。臺背填筑前，宜在處理后的基底頂面上設(shè)置橫向泄水管或盲溝。臺背回填宜在完成臺前防護(hù)工程及橋涵上部結(jié)構(gòu)吊裝之后進(jìn)行，同時注意結(jié)構(gòu)物兩端對稱填筑施工。

3路面處理

3.1設(shè)置橋臺搭板 搭板設(shè)置可以使在柔性路堤產(chǎn)生的較大沉降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計算確定，常取3～15m(當(dāng)超8m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)一層瀝青面層，通車后搭板若下沉?xí)r，則在其上加鋪瀝青混凝土或瀝青砂。

3.2采用過濾性路面 根據(jù)橋涵的長度和路基的容許工后沉降值計算等情況，在橋頭一定長度范圍內(nèi)鋪設(shè)過渡性路面，待路堤沉降基本完成(一般為3～5年)后，再改鋪原設(shè)計永久性路面。常用的過渡性路面類型有預(yù)制水泥混凝土六棱塊(邊長34.6cm、厚20cm)、條石鋪砌(25cm×25cm×40cm)、半剛性過渡層或瀝青表處過渡層等。其中水泥混凝土六棱塊和條石鋪砌僅適應(yīng)于水泥混凝土路面，最大優(yōu)點是翻修處理速度快；但不易鋪砌平整，行車仍有抖動感覺，且其砌縫應(yīng)采用防水材料，以防滲入雨水損害路基。值得推廣的簡便有效方法是瀝青表處過渡層類型，其優(yōu)點是當(dāng)出現(xiàn)較大沉降時，及時補(bǔ)充鋪設(shè)一層瀝青混凝土或瀝青砂，以能確保行車暢順，有效避免跳車現(xiàn)象。

參考文獻(xiàn)：

[1]JTJ]017-96，公路軟土地基路堤設(shè)計與施工技術(shù)規(guī)范[S].