高等級公路橋頭跳車的成因及處治對策

曲長清

(黑龍江省公路勘察設(shè)計(jì)院)

高等級公路橋頭跳車的成因及處治對策

曲長清

(黑龍江省公路勘察設(shè)計(jì)院)

分析了高等級公路產(chǎn)生橋頭跳車的原因，并提出了處治措施。

高等級公路;橋頭跳車;處治措施

1 引言

橋頭跳車問題一直是困擾橋梁工程技術(shù)人員的難題之一，特別是近幾年來隨著我國高等級公路的迅速發(fā)展，橋頭跳車現(xiàn)象較為普遍，它直接影響行車速度，也影響了行車的舒適與安全，甚至造成行車事故，同時由于車輛的高速行駛在橋頭產(chǎn)生跳動和沖擊，對路面和橋梁產(chǎn)生附加的沖擊荷載加速橋臺、橋頭路面及橋梁伸縮裝置的破壞，也加快了車輛本身的損壞，直接影響了公路的使用壽命和社會效益，因此如何解決高等級公路橋頭跳車問題已成為刻不容緩的大事，針對北黑高速公路就幾種有代表性的橋頭跳車處治方法。

2 橋頭跳車的成因

2.1 橋頭路堤及錐坡范圍內(nèi)地基處理不徹底

橋頭路堤及錐坡一般位于天然地基上，如果在填土前不做處理或處理不徹底，在路堤土的重力作力下其將產(chǎn)生極大變形，而橋梁構(gòu)造物多采用樁基礎(chǔ)或經(jīng)地基處理的擴(kuò)大基礎(chǔ)等，其沉降量很小，若橋頭路堤土重力產(chǎn)生的變形不能在橋頭路面鋪筑時基本完成，將產(chǎn)生橋不沉而路沉的現(xiàn)象，造成跳車。

2.2 壓實(shí)度達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)

由于引道填土在壓路機(jī)碾壓時工作面小，特別是埋置式柱式橋臺臺帽周圍一般壓路機(jī)無法作業(yè)，這就導(dǎo)致橋頭引道及錐坡的填土壓實(shí)度達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)，造成這部分填土下沉，引起跳車。

2.3 路面滲水

路面水滲入路基或路面積水沿臺背滲入路基，造成路基土軟化、水土流失，引起橋頭引道路基下沉，造成跳車。橋頭路基兩側(cè)排水不暢、防水工程不完善也極易引起路基土的流失，引起沉降和跳車。

2.4 臺后填土含水量大

臺背填土如含水量大即使在填土中也摻入了石灰，并設(shè)置橋頭搭板，但最終還是因填土達(dá)不到壓實(shí)度標(biāo)準(zhǔn)引起較大的變形，通車一兩年就出現(xiàn)非常明顯的跳車現(xiàn)象。

3 橋頭路車病害的處治措施

3.1 地基處理

(1)一般地基。

挖除橋頭路堤邊坡及錐坡(護(hù)坡)坡腳外2 m范圍內(nèi)的腐殖土、耕植土、淤泥等，對基底進(jìn)行壓實(shí)，壓實(shí)度按正常提高2%，回填土應(yīng)分層壓實(shí)，壓實(shí)度也按規(guī)范提高2%。

(2)軟土地基。

橋頭路堤地基要針對軟土層的厚度和軟弱程度采用不同的處治方法。當(dāng)淺層軟土厚度小于2 m時采用全部挖除，再進(jìn)行基底壓實(shí)，換填顆粒較粗的填料，如天然砂礫、碎石等，北黑高速壓實(shí)度要求不下于96%。

當(dāng)軟土層較厚全部挖除有困難時，應(yīng)采用粉噴樁、旋噴樁、碎石樁、排水板等方法進(jìn)行處治，并設(shè)置砂礫墊層，在墊層頂面鋪設(shè)土工布，坡腳處設(shè)排水盲溝及時將路基水排除。

(3)對季節(jié)性凍融地區(qū)的橋頭地基遇有飽和細(xì)粒土或含水土層時，應(yīng)全部挖除換填透水性土壓實(shí)后再填路基，北黑高速項(xiàng)目基本上屬于季節(jié)性凍融地區(qū)主線全部用砂礫換填。

3.2 嚴(yán)格控制橋頭路堤的壓實(shí)度

橋頭路堤及錐坡應(yīng)用小型振動式壓路機(jī)分層碾壓，每層碾壓厚度不超過10 cm，或用強(qiáng)夯機(jī)夯實(shí)。對臺背及柱式、肋板式橋臺的臺身周圍和橋頭引道填土的壓實(shí)度按設(shè)計(jì)規(guī)范再提高2%，分層取樣測定其壓實(shí)度，并由試驗(yàn)得出橋頭路堤的工后沉降量，以此來確定以后工序所應(yīng)采取的措施，以便于橋頭搭板長度與所適應(yīng)的工后沉降差相一致。

3.3 合理選擇路堤填料

(1)在橋頭路堤任一高度的平面內(nèi)不應(yīng)采用不同填料填筑(不同層次可用不同的填料)。

(2)選用透水性良好、易壓實(shí)、沉降完成快、后期變形小的砂礫填筑路堤。

(3)季節(jié)性凍融地區(qū)的橋頭路基上部采用水穩(wěn)性好、凍融性好、強(qiáng)度高的粗粒土填筑，填筑深度應(yīng)不小于最大凍深(包括路面結(jié)構(gòu)層厚度)，以防凍脹時路面產(chǎn)生有害變形，凍融時路床承載力下降。易受地表水、地下水影響的矮路基地段，除做好路基、路面排水進(jìn)行路基全防護(hù)外，還應(yīng)將路側(cè)邊溝遠(yuǎn)離路基，以減少水對路基的影響。

3.4 橋頭搭板底部加強(qiáng)處理

橋頭設(shè)置搭板是防治橋頭跳車的一項(xiàng)主要輔助措施。搭板的一端支承在臺背上，用錨栓固定，另一端直接置于路面基層上。搭板長度依據(jù)設(shè)計(jì)行車速度、路堤填土高度及預(yù)計(jì)的橋臺與臺后填土的工后沉降差的大小來確定，可選用4 m、6 m、8 m、10 m、12 m 幾種長度。北黑高速主要為6 m和8 m兩種，并對底部進(jìn)行加深處理。

3.5 嚴(yán)格控制填料質(zhì)量及填筑施工

產(chǎn)生橋頭跳車主要原因是路基壓縮沉降和地基沉降，由于填土的內(nèi)摩擦角較小，加之壓實(shí)的影響，所填路基的壓縮沉降一般較大，因此橋臺后宜填筑內(nèi)摩擦角較大的透水性材料，如巖渣、碎石等。同時，選用內(nèi)摩擦角較大的填料也有利于從臺背縫隙中滲入的雨水沿盲溝或泄水管順利排到路基外。臺背填筑透水性材料還應(yīng)滿足長度和寬度的要求，通常情況下基底處長度不小于42.0 m，與路基銜接處一般應(yīng)留不大于1∶1的斜坡或臺階形式。

填筑透水性材料，施工應(yīng)掌握以下幾點(diǎn)。

(1)控制填料質(zhì)量，其細(xì)料含量不宜過大;

(2)臺背填筑前，在地基處理后的土拱上須設(shè)置泄水管或盲溝;

(3)應(yīng)注意結(jié)構(gòu)物兩端對稱填筑施工;

(4)嚴(yán)格按有關(guān)規(guī)程作業(yè)，控制每層填筑厚度和碾壓遍數(shù)，并對每層填筑質(zhì)量實(shí)施檢測，透水性材料采用孔隙率控制其施工壓實(shí)質(zhì)量，其一般不宜大于15%。

在橋涵施工中，注意橋臺砌筑與路基填高相結(jié)合并分層壓實(shí)到路基處理高度，要達(dá)到壓實(shí)度標(biāo)準(zhǔn)。

3.6 橋頭路面作特殊結(jié)構(gòu)處理

考慮橋臺與臺背路面在結(jié)構(gòu)、材料、剛?cè)?、脹縮等方面存在的差異，為了在其縱、橫向都能平順逐漸過渡，可采取以下措施。

(1)設(shè)置枕梁和搭板。

枕梁和搭板根據(jù)不同情況應(yīng)采取不同的布設(shè)方式。

橋梁為正交時，宜采用鋼筋或鋼纖維混凝土鋪裝層，在搭板與混凝土路面相接處設(shè)置脹縫，在與搭板鄰近的2～3塊路面的板縫連續(xù)設(shè)置脹縫。

橋梁為斜交時，除用鋼筋混凝土搭板和鋪裝層整體現(xiàn)澆完成以外，還另設(shè)鋼筋混凝土漸變板。漸變板的塊數(shù)視橋梁斜交角度大小而定，大于70°和小于45°時分別設(shè)1、2、3塊板或以上，并考慮受力關(guān)系，其短邊應(yīng)≥5 m，長邊≤10 m，搭板按簡支計(jì)算配筋，漸變板構(gòu)造鋼筋位于板面下1/3～1/2板厚范圍。實(shí)踐證明采用此措施還應(yīng)考慮到:①搭板長度確定至關(guān)重要，一般采用＞5 m長搭板為佳，且其長度與路堤填高成正比，并與土基狀況有關(guān)。②搭板按簡支板進(jìn)行內(nèi)力優(yōu)化并配筋，面層按構(gòu)造鋼筋配筋，但在荷載作用于搭板時，板下路基會起到一定的支承作用，尤其當(dāng)枕梁下沉?xí)r，部分搭板更受到路基支撐，使板頂產(chǎn)生局部拉應(yīng)力，對這種復(fù)雜的受力過程 ，設(shè)計(jì)時難以確定，故配筋與實(shí)際會有出入，枕梁按彈性地基梁計(jì)算，其關(guān)鍵問題在于確定地基(路基)反力的分布規(guī)律，而截止到目前關(guān)于彈性地基結(jié)構(gòu)計(jì)算的各種理論都只是部分地、不同程度地反映地基的實(shí)際性質(zhì)，只在一定范圍內(nèi)比較符合實(shí)際，故對于不同計(jì)算方法的適用范圍應(yīng)特別注意。③搭板頂面設(shè)置何種鋪裝層，設(shè)計(jì)時應(yīng)考慮當(dāng)其出現(xiàn)沉陷時需要使用的修補(bǔ)材料、修補(bǔ)方法，并結(jié)合實(shí)際情況及相關(guān)問題，進(jìn)行處理以達(dá)到滿意效果。

(2)設(shè)置變厚式埋板。

對瀝青混凝土路面，在橋臺連接處增設(shè)變厚式水泥混凝土埋板，對水泥混凝土路面，則將連接處的路面板改為變厚式。在搭板、埋板或變厚式板下，為保證連接部位的剛?cè)釋哟卧谒胶痛怪狈较蚓鶟u次變化，宜采用強(qiáng)度及回到彈模量均高于土基的路面結(jié)構(gòu)層材料，以提高該部位的整體受荷和抗沖能力，利于減小錯臺幅度，調(diào)整不均勻沉陷。

(3)路面類型過渡。

橋頭不均勻沉降原因多且難于根除，為此應(yīng)根據(jù)橋涵的長度和接線填方長度可在橋頭一定長度范圍內(nèi)鋪剛性過渡層或?yàn)r青過渡層。

4 北黑高速防止產(chǎn)生橋頭跳車對策實(shí)例

(1)填料:選擇級配良好潔凈的天然砂礫。

(2)橋頭過渡段長度:橋頭換填長度不小于搭板長度，縱向采用1∶1坡率挖臺階與路基銜接，壓實(shí)度不小于96%。

(3)橋頭回填施工結(jié)束后進(jìn)行堆載預(yù)壓，堆載砂礫高度1.5 m，長度15 m。

(4)橋頭預(yù)壓卸載后挖處設(shè)計(jì)橋頭搭板處路基頂面回填砂礫60 cm，分三層鋪設(shè)總設(shè)計(jì)60 cm厚4%水穩(wěn)砂礫底基層，寬度同基層寬度;每層回填厚度20 cm，第一層比第三層延長50 cm，第二層比第三層延長50 cm，第三層比搭板延長50 cm。

5 結(jié)束語

隨著科學(xué)的發(fā)展，科技的進(jìn)步，橋頭跳車問題解決方法也必將得到進(jìn)一步的完善。

［1］公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范(JTJ 041－2000)［S］.

［2］公路路基施工技術(shù)規(guī)范(JTG F10－2006)［S］.

U416.1

C

1008－3383(2011)12－0012－01

2011－10－11