彭必武
(甘肅省定西公路管理局,甘肅 定西 743000)
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避免橋頭跳車橋涵臺背回填施工技術
彭必武
(甘肅省定西公路管理局,甘肅定西743000)
摘要:近年來,隨著我國經濟建設和公路建設的飛速發展,公路施工技術也隨之提高,汽車行駛速度也有所提升,因而人們對行車安全舒適度的要求也越來越高。但汽車在行駛過程中經常出現橋頭跳車的情況,這一現象嚴重影響行車的安全、降低行車速度、影響車輛運營費用和加速橋梁及路面的病害,對道路橋梁運行的影響極大。因此橋頭跳車已經成為道路橋梁工程質量和造價的重要影響因素。解決橋頭跳車的問題一直是困擾市政管理工程技術人員的主要難題,是市政設施管理部門首要任務。本論述通過分析橋頭跳車的成因及防治措施,闡述了橋涵臺背回填施工技術。
關鍵詞:避免;橋頭跳車;橋涵臺背;回填技術
橋頭跳車是由于公路橋頭及伸縮縫處的差異沉降或伸縮縫破壞而使路面縱坡出現臺階引起車輛通過時產生跳躍的現象。引起橋頭跳車的主要原因有不均勻沉降、剛度突變和車速與車輛本身的抗振性能等。在車輛荷載、結構自重、自然因素作用下,橋梁與道路同時發生沉降,但兩者的沉降量有很大差異,道路的沉降量遠大于橋梁的沉降量,形成錯臺,導致行車時發生橋頭跳車。路面在臺背回填處出現不同程度的沉降斷裂,使車輛通過時產生跳躍和沖擊,嚴重影響行車的安全、舒適,同時對橋涵和路面造成附加的沖擊荷載,加大了對橋涵和道路的沖擊破壞,甚至造成車輛大幅度的損壞,直接影響到道路橋梁的使用壽命和社會經濟效益,嚴重的可導致交通事故。
橋臺與路堤之間的沉降差異是引起橋頭跳車現象發生的直接因素,其中橋臺屬于剛性建筑物,是由其下面的樁基礎支撐的,所以橋臺發生變形或沉降的機率非常小,然而路堤和地基是屬于柔性的,因此路堤和地基在荷載的作用下會出現較大的塑性變形產生較大的沉降,從而造成橋梁與路堤之間的沉降差異。
1.1地基沉降
地基沉降分為瞬時沉降、主固結沉降、次固結沉降。瞬時沉降是不會引發橋臺跳車現象的,這主要是由于其是在施工期內完成的。主固結沉降是由于地基不按規定處理致使其在施工期內沒有完成而造成的沉降,地基在使用的過程中會隨著時間的推移緩慢的固結,致使施工后逐漸的完成剩余的沉降,這時就造成了中期與橋臺的沉降差,從而形成橋臺跳車[1]。次固結沉降是指地基土壤顆粒在路基靜載長時間作用及車輛的動荷載反復作用下發生蠕變或向土壤一側發生變形,從而導致路面的高程下降,路面高程下降也是造成橋頭跳車的主要因素。
1.2橋頭路基填料的影響
在汽車荷載的作用下,路堤會產生塑性變形或彈性變形,其中塑性變形占主要地位,而且此變形是不能恢復的,因此當塑性變形積累到一定的程度時就會形成沉降差,從而引發橋頭跳車的現象。
1.3填料壓實度
在施工過程中,大型壓實設備在使用過程中會因橋頭背后施工空間狹窄而無法對其進行施工,使這部分的填土壓實厚度達不到設計的要求,從而使這部分路堤在通車使用后發生較大的變形。此外,只有在最佳含水量下才能將路基填土壓實到最佳的效果。
1.4橋頭路堤滲水破壞
橋頭的沉降會使路面開裂,如果地面上有水,那么水會滲透至路基,從而破壞路基的各項指標。而橋頭跳車又會加大對路面和路基的沖擊力,如養護維修不及時,這種惡性循環會使破壞程度呈加速發展的趨勢。
2.1橋涵臺背回填材料
橋涵臺背回填一般采用粒徑小于0.6倍壓實厚度的砂礫、級配碎石、天然級配的礫石土等水穩性好的材料,如果沒有水穩性好的材料,可以采用石灰、水泥改良土,其中水泥占5%左右,石灰占10%左右。橋涵臺背回填技術對砂礫的基本要求是透水性良好、級配良好、顆粒較粗。這里通過分析砂礫的基本要求來闡述選擇回填材料的依據:第一,由于砂礫具有粘性顆粒含量低、透水性好的特性,因而,在壓縮的過程中可以加快土壤排水固結的速度,從而提高壓實密度,并使壓實厚土壤沉陷變形性減小;第二,級配良好的砂礫能夠提高土壤結構的穩定性,而大顆粒能夠形成穩定的橋梁骨架,次級顆粒能夠填充大顆粒的空隙,因此級配良好且大小顆粒搭配適當的砂礫不僅能夠增強土壤的抗剪度和承受能力,還能使土壤的沉陷變形性減小;第三,無粘性的砂礫在水飽和狀態下振動壓實,可以達到最佳的預先壓縮效果,這是由于預先壓縮的效果不僅取決于壓實功能,還取決于含水狀態,同時壓實方法和壓縮時間也會影響預先的壓縮效果;第四,土壤的壓縮變形主要是指土壤的塑性變形,因此在橋涵臺背回填施工過程中,延長壓縮時間可以提高壓縮效果,但由于工期的限制,導致壓縮的時間有限,因此,在施工過程中要加快固結的速度,提升壓縮的效果,就必須減少砂礫中粘性顆粒含量。
2.2橋涵臺背回填范圍
臺背回填的范圍直接影響臺背材料的剛度以及變形的平穩過渡,如果臺背回填的范圍過長,則會增加施工的成本,如果臺背回填的范圍過短,則達不到施工的要求。因此臺背回填需考慮以下方面以達到施工要求和減少施工成本:首先,施工作業的情況以及壓實的寬度;其次,臺背填料與已填路堤良好相接所需的長度。
2.3橋涵臺背回填施工技術要點
(1)在施工填筑前,先將地面上的各種垃圾清除干凈,如雜草、地表層腐蝕物和舊橋的建筑等。清除后的地面,在表層含水量合適的填方路段可以直接使用壓路機進行碾壓[2],以達到施工技術要求的壓實度。當表層含水量較大時,先將地面翻松,再打碎,最后進行晾曬,等含水量合適時就可以進行壓實。
(2)對于臺背基坑首先應創造可以到基坑進行碾壓的條件,再使用壓路機進行碾壓,且在碾壓時需與建筑物保持一定的距離。對壓路機無法進行碾壓的死角或基坑,可以采用小型壓實機進行壓實。
(3)由于臺背回填的寬度是由基底向上不斷的變化的,因此根據橋涵臺背回填施工現場的實際情況,在回填的過程中,其每一層都應使用灌水法進行驗測,并且設置多個檢測點,但含水量煤層只需設置1個檢測點[3]。
(4)按照施工要求回填的厚度應該在15 cm左右,因此在橋涵臺背回填施工過程中,回填的厚度需要達到施工要求,同時做好相應的標記,以提高施工質量。在施工前,需遵循設計的要求,做好臺背排水的溝渠,在施工中,應注意與臺背相接的路基端頭,并且不定期的對路基端頭兩側和中間的壓實度進行檢測[4]。
(5)由于臺背回填使用的材料是頂層容易出現松散現象的砂礫料,因此,在橋涵臺背回填的頂層施工過程中,通常使用厚灰量占8%的石灰土進行封層,同時使用水沖法對填料進行壓實,以提高施工質量和施工進度。
橋涵構造物臺背回填技術是一項非常重要且細致的工作,是路基施工階段的一個關鍵環節,回填的好壞直接關系到路面的平整度,是防止橋頭跳車的根本保證。為了防止回填產生不均勻沉降,提供舒適的安全行車條件,避免橋頭跳車現象,在臺背回填施工過程中,必須嚴格挑選填筑的材料,嚴格控制施工場地及施工器械,才能有效的保證橋涵臺背回填的質量。只要嚴格按設計要求施工,按規范要求操作,就可以提供舒適的安全行車條件,避免發生橋頭跳車的現象。
參考文獻:
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[6] 蘇宏.淺論橋涵臺背回填工程質量控制[J].中國新技術新產品,2011(19).
中圖分類號:U445
文獻標識碼:A
DOI10.3969/j.issn.1672-6375.2016.06.013
收稿日期:2016-4-18
作者簡介:彭必武(1979-),男,漢族,甘肅定西人,大學本科,工程師,主要研究方向:公路橋梁建造。