景 燕
(甘肅省交通規劃勘察設計院有限責任公司,甘肅 蘭州 730030)
橋頭跳車原因分析及防治措施
景 燕
(甘肅省交通規劃勘察設計院有限責任公司,甘肅 蘭州 730030)
怎么處理和杜絕橋頭跳車的現象頻頻發生,是各建設、設計、施工、監理等單位時時思考的問題。本文針對公路橋頭跳車現象,分析原因,闡述了防治措施,同時總結了我省在防治橋頭跳車方面的一些成功經驗。
橋頭跳車;危害;原因;防治
橋頭跳車是橋梁工程比較常見的一種質量通病,也是困擾橋梁技術人員的難題之一。由于剛性、柔性結構不同,在重力荷載的作用下,路基頂面與橋面產生不均勻的沉降,使路面縱坡出現臺階引起車輛通過時產生跳躍的現象。
輕微的的橋頭跳車導致車輛顛簸和司乘人員不舒服,嚴重的橋頭跳車會造成車輛失控影響到行駛安全,因橋頭跳車造成的事故時有發生。另一方面會降低橋涵構造物的使用壽命,因車輛飛躍根據重力加速度原理,落點在梁板上會產生10倍甚至更大的重力加速度,瞬間荷載會超過梁板的設計荷載。
在工程完工不開放交通時,在路面與橋梁相結處比較平整,跳車現象也不明顯。充分說明荷載也是橋頭跳車病害的因素,所以說跳車的程度是隨著各種荷載作用時間長短越顯嚴重。
橋頭跳車的剛性和柔性結構不同,變形大小和溫差影響的大小都有不同,因此無法避免材料差異造成的變形影響,或多或少會造成一定的沉降。因此,如何從設計根本上解決材料的變形影響也是一個難題。現在,由于采用了更為先進的整體性伸縮縫施工工藝和新材料,替代了早期的鋼筋砼材料,施工后的質量有所改善。在設計時,參照一些較為成熟的施工工藝,從更容易施工的角度上考慮,避免鏈接結構形式進行設計,所以設計單位要熟悉、了解現場資料,然后選用既能滿足行車要求又方便施工的方案。
從路面和橋的組合可以看出,橋臺是剛性體系,路面為柔性或半剛性多層體系,橋頭與路基的分界處較為明顯,不論是什么等級的公路,基礎均為自然土質,橋臺為剛性體,橋頭路基為塑性體,由于結構的剛度不同,在路、橋過渡段受到車輛荷載的作用時,剛性和柔性變形不同,橋臺填筑施工質量好可忽視沉降因素,沉降可視為零,而路面的墊層、基層密實度迅速增加,結構層壓縮,兩者之間引起不同的變形從而造成豎向沉降不均。
橋臺方面的施工是分段澆筑或漿砌片石和鋼筋混凝土砌筑而成的,施工順序是先施工橋臺在填筑臺背,臺背回填施工的人為因素太多,加上臺背回填的規范漏洞。填料盡可能采用砂礫、碎石、及透水性較好的材料作為回填填料,在施工工藝中也提了填筑時要分層填筑、壓實,壓實度要達到標準,但是在實際中該部分是個比較薄弱的環節,大部分是橋臺完工后進行臺背回填,它的工作面較小,大型的器械不便于施工,很大程度上壓實質量上產生一定的局限性,并且在施工驗收等方面更是不利于檢查。碾壓不到邊邊角角更是不計其數,在當前的施工工藝和施工手法、經驗,壓實度很難達到設計和壓實度的要求,在橋背施工初始就留有隱患。由于規范標準的漏洞致使設計時為考慮橋臺基礎部位的回填,大多基礎部位回填采用開挖基坑土,土質的品質好壞不一,難以嚴格控制原材,從施工角度和監理角度都很難控制施工質量。
橋臺的沉降和橋臺的變形比較小,而臺背的沉降比較大。相對來講,在同等荷載作用下,臺背沉降遠遠大地橋臺沉降,因此橋臺和橋北兩者都沒有產生同等的沉降,隨著時間的推移,這種差距會越來越大,最后造成伸縮縫破壞。
自然條件對沉降最大的影響是水的滲入,會使臺背回填填料土體軟化,尤其是臺背回填較高的部位,路基的強度降低,加上荷載作用下,沉降會越來越明顯,斜交的構造物較多的出現沉降。臺背填土的透水性不好也會造成很大的影響,早期的路表水、基層層間水進入臺背部位,軟化了臺背填料,臺背失去承載力,小范圍的跳車在汽車荷載沖擊下加劇對臺背的影響造成沉降的加快,變形比較明顯。可見,自然條件的影響也是非常大的一個因素。
施工隊伍盲目追求高速度,沒有嚴格按施工規程作業,臺背填土與其連接的路堤不能同時施工,速度過快,對地基造成擾動和破壞,沒有充分時間固結,臺背沉降沒有充分的工后沉降期,由于伸縮縫中間的膠條破壞或老化,在維護或更換不及時的情況下雨水會沿著縫隙流到橋臺兩側,臺背含水量變大,長期受到沖刷和浸泡,土顆粒中的細粒土部分流失嚴重,減小了承載力。施工時控制不嚴,分層填筑的厚度太大、填料超粒徑較多、透水性材料較少等施工控制不嚴和材料把關不到位等,諸多的施工因素和不可見因素造成臺背填筑質量差,為橋頭跳車埋下質量隱患。
設計時應根據地質情況,允分考慮臺背回填的填筑高度、填筑材料、及構造物的密集度等問題,合理布置構造物的密集度,避免重復設計,構造物太多則橋頭跳車的幾率增大。在設計時對臺背填料的材料給予明確規定,增加材料換填的費用。
橋涵臺背的填料,宜采用天然砂礫、二灰土、水泥穩定土或或粉煤灰等輕質材料,不得采用含有泥草、腐植物或凍土塊的土。同時在橋頭路堤任一高度的平面內不應采用不同填料填筑(對于不同層次可用不同的填料)。
特殊處治目前國內有好多較為先進的工法,主要有換填法、預壓、排水板、粉噴樁處理、強夯注漿等常用的方法。目前采用較多的是粉噴樁、強夯和預壓,預壓工期較長,施工簡單但效果不是很明顯;比如國道312線柳(溝河)忠(和)段高速公路第三合同段遇到多處軟基飽和黃土,按設計對此擬采用強夯法進行處理,從而加快軟基沉降速度,保證路基填筑后,地基不再沉降。
臺背填筑前,在地基處理后設置泄水管或盲溝,嚴格控制每層的填筑厚度的碾壓質量,根據設計要求填筑透水性較好的填筑材料。每層填筑都要考慮到路拱,防止雨季施工是造成雨水匯集于填料中。
在臺后路基中分層埋設加筋材料。加土工網不僅可以減少路基的沉降,而且能使沉降呈線性連續發生。
為了防止橋頭工后沉降加大而引起的橋頭跳車,加設橋頭搭板主要是防止橋端兩側連接部分的沉降而采取的措施。車輛行駛時可起到緩沖作用,在施工時,橋頭搭板下臺后填土的填料宜以透水性材料為主,并應分層填筑、壓實。臺后地基如為軟士,應按設計要求對地基進行處理并對臺后填土進行預壓,預壓應在搭板施工前完成。
橋涵附屬工程后背回填的施工應符合公路橋涵施工技術規范(JTG/T F50-2011)規定。
評價一條高速公路的質量,尤其是運營后的各項指標和服務質量是否能達到要求,它的舒適性指標是否滿足,橋頭跳車也是一個很重要的評價標準。如何能解決橋頭跳車的質量通病,是很多公路建設參與者函待解決的一個問題。橋頭跳車影響因素較多,施工時應根據實際情況選用適宜的處治方法,推廣新材料、新工法的應用,也會取得較好的效果。
[1]金明.公路橋頭跳車原因及防治措施[J].科技創新與應用,2012,07.
[2]劉懷相.處理橋頭跳車的施工控制技術探討[J].中外公路,2005(02).
[3]JTG/T F50-2011公路橋涵施工技術規范[S].
[4]JTG D60-2004公路橋涵設計通用規范[S].
[5]JTG F10-2006公路路基施工技術規范[S].
楊玉潔]