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高等級公路橋頭跳車的原因及其防治措施

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高等級公路橋頭跳車的原因及其防治措施 

隨著我國經濟的快速發展,高等級公路建設取得了突飛猛進的成績,目前,我國高等級公路建設正處“質”與“量”并重的重要發展階段,橋頭跳車現象是公路建設中常見的質量缺陷之一,也是多年來困擾公路行業的一大難題,越來越引起公路建設、設計、監理、施工等部門的重視。嚴重的橋頭跳車現象,不僅使得行車的不舒適感大為增加,而且造成車輛大幅度減速,嚴重的跳車現象導致車輛失控而易發生交通事故。因此,如何解決高等級公路橋頭跳車問題,本文提出了一點膚淺的認識與見解,從理論與實踐上進行了摸索和探討。 
1. 橋頭跳車產生的原因 
1.1. 地基土質不良 
橋涵通常位于溝壑地段,地下水位高,且多屬軟土,由于軟土天然含水量大,壓縮性高,空隙比大,抗剪強度低等特點,一旦受到荷載影響,則極易產生沉降,再加上橋頭路基填筑高度較大,產生基底應力也大,在車輛荷載作用下更容易引起地基沉陷,特別是工后沉降較大。 
1.2 臺背填料的影響 
臺背填料一般為滲透性材料,空隙率大,施工中很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,孔隙率降低,密實度逐漸增大,便在一定期限內產生路基沉降,造成跳車。 
1.3 剛柔突變引起的沉陷跳車 
構筑物橋臺一般采用剛性較大的鋼筋砼澆注而成,具有較大的整體剛度,而與之相連的道路,則是剛度較小,柔性較大的彈塑性體,在車輛荷載作用下,這個剛度差引起道路與橋臺之間產生較大的塑性變形和剛度突變,增強了橋頭跳車的震動效果。 
1.4 設計問題 
未按設計規范要求在橋臺前后正確地設置過渡段,對于軟基路段,在沉降還未穩定時應考慮先設過渡性路面,使路堤沉降基本完成后再加鋪原路面,在橋臺與路面搭接處應設置脹縫。 
1.5 施工不當 
一些施工單位只求進度而忽視質量,沒有嚴格按施工規范作業,在進行臺背回填時松鋪厚度控制不嚴,回填速度過快,壓實度未達到要求,材料把關不嚴,用人工壓實,加上臺背的防護排水工程設置不完善,使高填土引道不穩定,工后產生不均勻沉降。 
2.橋頭跳車病害的防治措施 
2.1地基處理 
處理好橋頭軟弱地基,是控制跳車的關鍵。目前對橋頭軟弱地基處理,國內有換填法、塑料排水板堆載預壓法、深層攪拌法等措施,下面介紹幾種行之有效的常用方法。 
2.1.1換填法 
在軟弱地層上鋪設墊層,作為人工填筑的持力層。同時將結構物基底壓力擴散到下臥軟土地層中,使其應力減少到下臥層的許可承載力范圍以內,從而滿足地基穩定性的要求,同時由于墊層材料的壓縮性低于天然的軟粘土層,采用墊層法也可減少地基的沉降量,墊層材料可分柔性材料和剛性材料。柔性材料包括砂土,碎石、石渣、煤灰,礦渣等,剛性材料包括木材墊層,金屬墊層,合成樹脂墊層等。砂、礫,碎石或石渣等無粘性土是最常采用的墊層材料,,因為這類土的強度大,壓縮性小,透水性良好,比較容易使之密實,且在不少地區料源豐富,價格便宜。該法適用與淺層軟土地基的處理,由于該方法施工簡便,在公路建設中應用較為廣泛。 
2.1.2塑料排水板堆載預壓法 
 該法屬豎向排水體預壓類型,主要適用于透水性低的軟弱粘性土。是通過豎向荷載作用使地下水沿著塑料排水板向上滲透到砂墊層中,然后橫向排到路堤外面,從而使軟基固結,其主要施工程序:整平原地面→攤鋪下層砂墊層→機具就位→塑料排水板→穿靴→插入套管→拔出套管→割斷塑料排水板→機具移位→攤鋪上層砂墊層。其特點是施工簡便快捷,造價較低,但仍存在少量工后沉降。 
2.1.3 深層攪拌法 
該法主要用于加固飽和軟粘土地基。它是利用水泥,石灰或其它材料作為固化劑的主劑,通過特別的深層攪拌機械,在地基深處就將軟土和固化劑(水泥或石灰的漿液或粉體)強制攪拌,利用固化劑和軟土之間所產生的一系列物理—化學反應,形成堅硬拌和柱體,與原地層共同起復合地基的作用。其最大優點是工后沉降小,缺點是造價較高。 
2.1.4 砂樁法 
  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,主要施工工藝程序:整平原地面→機具定位→樁管沉入→加料壓密→拔管→機具移位。為加速地基固結,減少后期沉降,一般根據實際情況,配合堆載預壓或超壓施工,使地基強度顯著提高,同時改善地基的整體穩定性。其造價在塑料排水板堆載預壓法和深層攪拌法之間。 
2.2 路基處理 
2.2.1 臺背回填處理方式 
  橋臺后宜選用摩擦角大、強度高、可壓縮性小、壓實快、透水性好的填料,如巖渣、礫石、砂礫等,并要求填料級配適當。當采用非透水性土,當為粘土或粉質亞粘土時,應摻入灰劑量不小于6%的Ⅲ級以上石灰進行改良;當為塑性指數較小的砂土、亞砂土或粉土時,應摻入灰劑量不小于3.5%的標號325以上的普硅水泥進行穩定,必要時還可采用土工合成材料加筋處理。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2 m,且與路基相接處按不大于1∶1設置斜坡或臺階,回填高度視路堤高度而定,一般取2~4 m。橋頭回填處理的另一方式是在路基上部(約50 cm范圍內)設置水泥穩定料改善層次,使路堤體的剛度有所提高。一般穩定層結構是沿路堤縱向距橋臺背約10 m長,用一定劑量(如4%~6%)的水泥進行穩定,并且遠橋臺端與路基相銜接處,采用1∶1設置斜坡。上述兩種處理方式均能達到減少豎向變形和剛柔突變的成效。如兩種方式同時考慮,則效果更佳。 
2.2.2 臺背回填處的壓實 
由于臺背回填處位于路基和橋臺銜接的特殊位置,成為碾壓的薄弱環節,壓路機難以碾壓到位,距離太近時對橋臺有影響,故要求臺背回填每層松鋪厚度不得大于20cm,壓實度必須達到95%,回填材料最大粒徑不大于5cm,且有良好的級配和透水性,壓實機械宜選用小型機具分層壓實,對于機械夯實碾壓不到之處,應及時采用人工補充夯實。 
2.2.3 采用“填筑路堤預壓”的施工方法 
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構物的相對沉降盡量小一些,一般可采用填筑路堤預壓的施工方法,讓路基排水固結,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。 
2.3 路面處理 
2.3.1 設置橋臺搭板 
  搭板設置可以使在柔性路堤產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象大為減少。橋頭搭板長度設計應根據路基的容許工后沉降值計算確定,常取3~15 m(當超8 m時,宜設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。當橋頭引道為剛性路面時,搭板的縱坡可采用與路面設計縱坡平行方式(稱平置式搭板);而當引道為柔性路面時,則搭板的遠臺端常置于路面面層與基層之間(稱斜置式搭板)。為預防搭板下沉,也可在搭板上先鋪設一層瀝青面層,通車后搭板若下沉時,則在其上加鋪瀝青混凝土或瀝青砂。 
3.3.2 設置變厚式埋板&nbs

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  為避免二次跳車,常在搭板的尾端加設一段淺埋的變厚式埋板,其長度一般取3~5 m,對于水泥混凝土路面,也可將與搭板連接處的路面板改為變厚式板。在搭板、埋板或變厚式板的下層,為保證與橋臺連接部位的剛柔層次在水平和垂直方向均能漸次變化,建議采用強度及回彈模量均高于其它路段相對應的路面結構層材料,以提高該部位的整體受荷和抗沖能力,有利于減少錯臺幅度,調整不均勻沉陷,改善橋頭跳車或二次跳車現象。 
3.3.3 加強管理 
管理部門應在運營期內加強沉降觀測和橋頭養護,當橋頭縱坡出現大于3%的變化時應及時進行處理。&nbs

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