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高等级公路桥头跳车的原因及其防治措施

//m.kkreddy.com 09-09-13 点 击: 字体: 【

 

随着我国经济的快速发展,高等级公路建设取得了突飞猛进的成绩,目前,我国高等级公路建设正处“质”与“量”并重的重要发展阶段,桥头跳车现象是公路建设中常见的质量缺陷之一,也是多年来困扰公路行业的一大难题,越来越引起公路建设、设计、监理、施工等部门的重视。严重的桥头跳车现象,不仅使得行车的不舒适感大为增加,而且造成车辆大幅度减速,严重的跳车现象导致车辆失控而易发生交通事故。因此,如何解决高等级公路桥头跳车问题,本文提出了一点肤浅的认识与见解,从理论与实践上进行了摸索和探讨。 
1. 桥头跳车产生的原因 
1.1. 地基土质不良 
桥涵通常位于沟壑地段,地下水位高,且多属软土,由于软土天然含水量大,压缩性高,空隙比大,抗剪强度低等特点,一旦受到荷载影响,则极易产生沉降,再加上桥头路基填筑高度较大,产生基底应力也大,在车辆荷载作用下更容易引起地基沉陷,特别是工后沉降较大。 
1.2 台背填料的影响 
台背填料一般为渗透性材料,空隙率大,施工中很难将填料颗粒间的孔隙完全消除。在公路自重及车辆的垂直荷载与振动荷载作用下,孔隙率降低,密实度逐渐增大,便在一定期限内产生路基沉降,造成跳车。 
1.3 刚柔突变引起的沉陷跳车 
构筑物桥台一般采用刚性较大的钢筋砼浇注而成,具有较大的整体刚度,而与之相连的道路,则是刚度较小,柔性较大的弹塑性体,在车辆荷载作用下,这个刚度差引起道路与桥台之间产生较大的塑性变形和刚度突变,增强了桥头跳车的震动效果。 
1.4 设计问题 
未按设计要求在桥台前后正确地设置过渡段,对于软基路段,在沉降还未稳定时应考虑先设过渡性路面,使路堤沉降基本完成后再加铺原路面,在桥台与路面搭接处应设置胀缝。 
1.5 施工不当 
一些施工单位只求进度而忽视质量,没有严格按施工作业,在进行台背回填时松铺厚度控制不严,回填速度过快,压实度未达到要求,材料把关不严,用人工压实,加上台背的防护排水工程设置不完善,使高填土引道不稳定,工后产生不均匀沉降。 
2.桥头跳车病害的防治措施 
2.1地基处理 
处理好桥头软弱地基,是控制跳车的关键。目前对桥头软弱地基处理,国内有换填法、塑料排水板堆载预压法、深层搅拌法等措施,下面介绍几种行之有效的常用方法。 
2.1.1换填法 
在软弱地层上铺设垫层,作为人工填筑的持力层。同时将结构物基底压力扩散到下卧软土地层中,使其应力减少到下卧层的许可承载力范围以内,从而满足地基稳定性的要求,同时由于垫层材料的压缩性低于天然的软粘土层,采用垫层法也可减少地基的沉降量,垫层材料可分柔性材料和刚性材料。柔性材料包括砂土,碎石、石渣、煤灰,矿渣等,刚性材料包括木材垫层,金属垫层,合成树脂垫层等。砂、砾,碎石或石渣等无粘性土是最常采用的垫层材料,,因为这类土的强度大,压缩性小,透水性良好,比较容易使之密实,且在不少地区料源丰富,价格便宜。该法适用与浅层软土地基的处理,由于该方法施工简便,在公路建设中应用较为广泛。 
2.1.2塑料排水板堆载预压法 
 该法属竖向排水体预压类型,主要适用于透水性低的软弱粘性土。是通过竖向荷载作用使地下水沿着塑料排水板向上渗透到砂垫层中,然后横向排到路堤外面,从而使软基固结,其主要施工程序:整平原地面→摊铺下层砂垫层→机具就位→塑料排水板→穿靴→插入套管→拔出套管→割断塑料排水板→机具移位→摊铺上层砂垫层。其特点是施工简便快捷,造价较低,但仍存在少量工后沉降。 
2.1.3 深层搅拌法 
该法主要用于加固饱和软粘土地基。它是利用水泥,石灰或其它材料作为固化剂的主剂,通过特别的深层搅拌机械,在地基深处就将软土和固化剂(水泥或石灰的浆液或粉体)强制搅拌,利用固化剂和软土之间所产生的一系列物理—化学反应,形成坚硬拌和柱体,与原地层共同起复合地基的作用。其最大优点是工后沉降小,缺点是造价较高。 
2.1.4 砂桩法 
  该法属料粒桩类型,适用于松砂地基、杂填土或软土,对地基土起置换作用、竖向排水作用和挤密作用,主要施工工艺程序:整平原地面→机具定位→桩管沉入→加料压密→拔管→机具移位。为加速地基固结,减少后期沉降,一般根据实际情况,配合堆载预压或超压施工,使地基强度显著提高,同时改善地基的整体稳定性。其造价在塑料排水板堆载预压法和深层搅拌法之间。 
2.2 路基处理 
2.2.1 台背回填处理方式 
  桥台后宜选用摩擦角大、强度高、可压缩性小、压实快、透水性好的填料,如岩渣、砾石、砂砾等,并要求填料级配适当。当采用非透水性土,当为粘土或粉质亚粘土时,应掺入灰剂量不小于6%的Ⅲ级以上石灰进行改良;当为塑性指数较小的砂土、亚砂土或粉土时,应掺入灰剂量不小于3.5%的标号325以上的普硅水泥进行稳定,必要时还可采用土工合成材料加筋处理。填料的铺筑一般在基底处沿路堤纵向长度距桥台背不小于2 m,且与路基相接处按不大于1∶1设置斜坡或台阶,回填高度视路堤高度而定,一般取2~4 m。桥头回填处理的另一方式是在路基上部(约50 cm范围内)设置水泥稳定料改善层次,使路堤体的刚度有所提高。一般稳定层结构是沿路堤纵向距桥台背约10 m长,用一定剂量(如4%~6%)的水泥进行稳定,并且远桥台端与路基相衔接处,采用1∶1设置斜坡。上述两种处理方式均能达到减少竖向变形和刚柔突变的成效。如两种方式同时考虑,则效果更佳。 
2.2.2 台背回填处的压实 
由于台背回填处位于路基和桥台衔接的特殊位置,成为碾压的薄弱环节,压路机难以碾压到位,距离太近时对桥台有影响,故要求台背回填每层松铺厚度不得大于20cm,压实度必须达到95%,回填材料最大粒径不大于5cm,且有良好的级配和透水性,压实机械宜选用小型机具分层压实,对于机械夯实碾压不到之处,应及时采用人工补充夯实。 
2.2.3 采用“填筑路堤预压”的施工方法 
为减少桥涵两端路堤的工后沉降,从而使桥涵两端路堤与桥台结构物的相对沉降尽量小一些,一般可采用填筑路堤预压的施工方法,让路基排水固结,待路堤沉降基本完成以后再开挖涵洞或桥台位置土方,然后再施工桥涵。 
2.3 路面处理 
2.3.1 设置桥台搭板 
  搭板设置可以使在柔性路堤产生的较大沉降逐渐过渡至刚性桥台上,使车辆通过时跳跃现象大为减少。桥头搭板长度设计应根据路基的容许工后沉降值计算确定,常取3~15 m(当超8 m时,宜设计成两段式或三段式搭板)。搭板的近台端一般搁置在桥台前墙顶面或其牛腿上。当桥头引道为刚性路面时,搭板的纵坡可采用与路面设计纵坡平行方式(称平置式搭板);而当引道为柔性路面时,则搭板的远台端常置于路面面层与基层之间(称斜置式搭板)。为预防搭板下沉,也可在搭板上先铺设一层沥青面层,通车后搭板若下沉时,则在其上加铺沥青混凝土或沥青砂。 
3.3.2 设置变厚式埋板 
  为避免二次跳车,常在搭板的尾端加设一段浅埋的变厚式埋板,其长度一般取3~5 m,对于水泥混凝土路面,也可将与搭板连接处的路面板改为变厚式板。在搭板、埋板或变厚式板的下层,为保证与桥台连接部位的刚柔层次在水平和垂直方向均能渐次变化,建议采用强度及回弹模量均高于其它路段相对应的路面结构层材料,以提高该部位的整体受荷和抗冲能力,有利于减少错台幅度,调整不均匀沉陷,改善桥头跳车或二次跳车现象。 
3.3.3 加强管理 
管理部门应在运营期内加强沉降观测和桥头养护,当桥头纵坡出现大于3%的变化时应及时进行处理。 





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