高速公路橋頭跳車問題的產(chǎn)生原因及處理措施

劉仁燕 黃文斌

摘要:目前,已投入使用的高速公路中,存在一個普遍問題就是:路面的臺背因填處出現(xiàn)不同程度的沉陷、斷裂,使車輛通過時產(chǎn)生跳躍和沖擊,從而對橋涵和路面造成附加的沖擊荷載,使司機和乘客感到顛簸不適,甚至造成車輛大幅度減速,嚴(yán)重的可導(dǎo)致交通事故。因此,如何解決高速公路橋頭跳車問題,本文提出了一點認識與見解。

關(guān)鍵詞:高速公路;橋頭跳車;處理措施

1 橋頭跳車產(chǎn)生的原因

1.1 地基地質(zhì)不良,造成沉陷。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、壓縮性高和抗剪強度低等共同特點,在軟土上填筑路基,便極易產(chǎn)生沉降。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,更易引起地基沉陷,特別是工后沉降較大。

1.2 臺背填料壓縮,引起路基沉降。臺背填料因所含水份,存在孔隙,不論施工中采取任何措施也難將填料顆粒音的孔隙完全消除。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。

1.3 剛?cè)嵬蛔円鸬某料萏?。剛度不同的路面的跳車處所產(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盤砼澆筑而成,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,勢必增強橋頭跳車的振動效果。

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。一般借助于壓縮空氣,采用專門深層攪拌機械設(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,經(jīng)葉片攪拌,并吸收周圍水分,在加固的深層軟土中進行一系列物理--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,縮短固結(jié)期,提高邊坡穩(wěn)定性。

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。為加速成地基固結(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,使地基強度顯著提高,同時改善地基的整體穩(wěn)定性。

2.1.3 塑料排水板載預(yù)壓法。該法屬豎向排水體預(yù)壓類型,主要適用于透水性低的軟弱粘性土。塑料排水板是由芯體和濾套組成的復(fù)合體,或是由單一材料制成的多孔管道板帶。為加速排水固結(jié),減少后期沉降,一般都配合堆載預(yù)壓或超壓施工,使地基土的有效應(yīng)力增大、其特點是施工簡便快捷,造價較低,但效果比上述兩種類型略差,仍存在少量工后沉降。

2.2 路基處理

路基處理是解決橋頭跳車主要措施之一,著重考慮減少路基沉降和提高路堤體剛度,一般可采取以下措施。

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。

2.2.2 臺背回填處理方式。眾所周知,橋頭跳車原因主要是路基填料壓縮沉降和地基沉降引起的。由于土方的內(nèi)摩擦角較小,加之壓實質(zhì)量的影響,所填路基其壓縮沉降一般較大。因此,橋臺后宜選用摩擦角大、強度高、壓實快、透水性好的填料,如巖渣、礫石、砂礫等。

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,一般可先填筑路堤預(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沒或橋臺位置土方,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。臺背回填宜在完成臺前防護工程及橋涵上部結(jié)構(gòu)吊裝之后進行,同時注意結(jié)構(gòu)物兩端對稱填筑施工。臺背回填的壓實質(zhì)量是影響臺背回填沉降的一個主要因素。由于臺背回填位于路基與橋臺相銜接這具特殊位轉(zhuǎn)置,成為碾壓的一個薄弱環(huán)節(jié),壓路機難以碾壓到位,且大噸位機械振動力太大時,對橋臺的影響。因此,臺背回填近橋臺處的壓實機械宜選用小型壓實機具,且嚴(yán)格控制每層填筑厚度(宜取10-15cm內(nèi))碾壓遍數(shù),并對每層填筑質(zhì)量實施檢測,力求壓實度達到96%以上;對于機械夯實碾壓不到之處,應(yīng)及時采用人工補充夯實。為防止漏檢或超厚,必須加強現(xiàn)場施工管理,落實專人負責(zé)。

2.3 路面處理

路面處理是解決橋頭跳車的必要措施。考慮結(jié)構(gòu)物橋臺與強背路面在結(jié)構(gòu)、材料、岣柔、脹縮等方面都存在差異,為了其縱、橫向都能平順逐漸過渡,從而有并效減少橋頭跳車程度,建議選取以下措施。

2.3.1 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,通過搭板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。橋頭踏板長度設(shè)計應(yīng)根據(jù)路基的容許工后沉降值計算確定,常取3-15cm(當(dāng)超過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)計縱坡平等方式(稱平置式搭板);而當(dāng)引道為剛性路面時,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(yù)防搭板下沉,也可在搭板上先鋪設(shè)一層瀝溥 面層,通車后搭板若下沉?xí)r,則在其上加鋪瀝青砼或瀝青砂,這樣簡單易行,利于養(yǎng)護,值得推廣。

2.3.2 設(shè)置變厚工埋板。為避免二次跳車,常在搭板的尾端加設(shè)一段淺坦的變厚式坦板,其長度一般取3-5m,對于水泥砼路面,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?cè)釋哟卧谒胶痛怪贩较蚓軡u次變化,建議采用強度及回彈模量均高于其它睡段相對應(yīng)的路面結(jié)構(gòu)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(diào)整不均勻沉陷,改善橋頭跳車或二次跳車現(xiàn)象。

2.3.3 采用過渡性路面,橋頭不均勻沉降原因很多,且難于根除。為此,常根據(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,等路堤沉降基本完成(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)制水泥砼六棱塊(邊長34.6cm、20cm)、條石鋪砌(尺寸為25cm×25cm×40cm)、半剛性過渡層或瀝青表處過渡層等。其中水泥砼六棱塊和條石鋪砌僅適應(yīng)于水泥砼路面,最大優(yōu)點是翻修處理速度快;但不易鋪砌平不足,行車仍有抖動感覺,且其砌縫應(yīng)采用防水材料,以防滲透入雨水損害路基。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,及時補充鋪設(shè)一層瀝青砼或瀝青砂,以能確保行車暢順,有效避免跳車現(xiàn)象。如國道324線汕頭下埔大橋在橋頭處就采用了瀝青過渡性路面,待橋頭路基沉降基本完成后,再改鋪原設(shè)計水泥砼路面。

3 結(jié)論

橋頭跳車一直困擾高速公路修建和使用的一個關(guān)鍵性問題,至今仍無十分滿意的處理原則或規(guī)范,本文希望能起到拋磚引玉或借鑒的作用。

參考文獻

[1]軟土地基高等級公路橋頭錯臺防治技術(shù)陳明星.公路工程地質(zhì).

[2]王明懷.高等級公路橋頭跳車病害的成因與防治研究.華東公路.

作者簡介:劉仁燕(1979,8-),男,1999年7月參加工作, 工作單位:贛州市公路管理局南康分局。

黃文斌(1984,4-),男,2002年10月參加工作,工作單位:贛州市公路管理局南康分局。