高等級(jí)公路橋頭跳車的成因及處治對(duì)策

張永成

(甘肅路橋建設(shè)集團(tuán)有限公司,甘肅蘭州 730030)

高等級(jí)公路橋頭跳車的成因及處治對(duì)策

張永成

(甘肅路橋建設(shè)集團(tuán)有限公司,甘肅蘭州 730030)

文章從橋頭跳車的病害入手,分析了路基沉降、設(shè)計(jì)、施工對(duì)跳車的影響因素,進(jìn)而提出了相應(yīng)的預(yù)防和治理措施。

橋頭跳車 成因 處治

1 概述

公路是國(guó)家重要的基礎(chǔ)設(shè)施和公共設(shè)施，因?yàn)樗休d著社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重任，伴隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，客運(yùn)、貨運(yùn)運(yùn)輸量日益增加，載貨汽車也越來越重型化發(fā)展，另外，小型企業(yè)也逐步走入百姓家庭，成為人們?nèi)粘Ｉ钪胁豢扇鄙俚慕煌üぞ?。所以在交通運(yùn)輸和高等級(jí)公路建設(shè)突飛猛進(jìn)的時(shí)代中，務(wù)必要保證高等級(jí)公路的“質(zhì)”和“量”兩者共同發(fā)展。橋頭跳車現(xiàn)象是公路建設(shè)中常見的質(zhì)量缺陷和多年困擾公路橋梁建設(shè)的一大難題，當(dāng)車輛高速駛過橋頭時(shí)，由于橋頭跳車引起的顛簸，不但影響駕駛員和乘客的舒適感，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)導(dǎo)致車輛失控造成交通事故，并且橋頭跳車現(xiàn)象還對(duì)橋梁的使用壽命造成影響，因?yàn)樘噷?dǎo)致車輛對(duì)橋面的沖擊力，致使橋面及伸縮縫等早期破壞，增加了橋梁的維修與養(yǎng)護(hù)費(fèi)用，因此，橋頭跳車越來越引起公路建設(shè)、設(shè)計(jì)、監(jiān)理、施工等部門的重視，成為公路建設(shè)中急待解決的重要問題之一。

2 橋頭跳車產(chǎn)生的原因

2.1 橋頭路堤發(fā)生沉降

橋臺(tái)建設(shè)一般都會(huì)用樁基礎(chǔ)、或擴(kuò)大基礎(chǔ)方式進(jìn)行地基加固，以降低沉降量，新建成的橋臺(tái)沉降量幾乎為零。在路堤自重和車輛垂直荷載及沖擊振動(dòng)荷載作用下，路基填料逐漸被壓縮，孔隙率降低，密實(shí)度逐漸增大，從而在一定期限內(nèi)產(chǎn)生路堤填土沉降。臺(tái)后路堤的沉降量主要是天然地基沉降和填土沉降兩部分組成。所以，橋頭路堤沉降就是由于橋臺(tái)和路堤沉降不一，形成錯(cuò)臺(tái)沉降所致。(1)地基土質(zhì)不良。地基土質(zhì)不良是造成橋臺(tái)路堤沉降的主要原因。橋涵通常建立于地下水較高的溝壑地段之上，且多屬含水量大，壓縮性高，空隙比大，抗剪強(qiáng)度低的軟土，當(dāng)橋梁結(jié)構(gòu)物受到行車荷載的影響，產(chǎn)生基底應(yīng)力，極易產(chǎn)生沉降，引起地基沉陷。(2)臺(tái)背填料的影響。臺(tái)后填料一般采用多孔隙的滲透性材料，在施工作業(yè)的限制條件下，壓實(shí)機(jī)械不能完全接近臺(tái)背壓實(shí)，所以不能完全消除填料顆粒間的孔隙，在車輛荷載和自身重力作用下，填料在被壓縮后，導(dǎo)致孔隙率降低，使得短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生壓縮沉降，造成橋頭跳車。在高等級(jí)公路施工中，雖然采用重型擊實(shí)機(jī)械進(jìn)行臺(tái)背回填的壓實(shí)，要求壓實(shí)度大于95%，但是由于砂類土或透水性材料孔隙率大、水分多的填料特性，尤其在自重及車輛荷載的作用下，孔隙率逐漸降低，臺(tái)后填料在一定期限內(nèi)產(chǎn)生壓縮變形，導(dǎo)致臺(tái)后沉降和橋頭跳車。

2.2 設(shè)計(jì)問題

當(dāng)設(shè)計(jì)過程中對(duì)橋臺(tái)臺(tái)背回填沉降的長(zhǎng)期性、施工過程如何便于碾壓的方式、對(duì)軟土等不良地基處理方案的適宜性、對(duì)填料的要求、對(duì)臺(tái)背排水考慮方式不周全或者不適宜，都會(huì)造成日后的跳車現(xiàn)象。另外，梁與引道路面接縫設(shè)計(jì)方案、是否在橋臺(tái)前后正確地設(shè)置過渡段，橋臺(tái)與路面搭接處的脹縫設(shè)置，也是設(shè)計(jì)中應(yīng)該重點(diǎn)關(guān)注的細(xì)節(jié)。

2.3 施工影響

部分施工單位為了趕工程進(jìn)度和工期，沒有嚴(yán)格按照施工規(guī)范進(jìn)行作業(yè)，比如沒有嚴(yán)格按照分層填筑、分層碾壓、分層檢測(cè)的方法施工，未對(duì)臺(tái)背回填時(shí)的松鋪厚度進(jìn)行控制，回填速度過快，達(dá)不到規(guī)定的壓實(shí)遍數(shù)等，都可能因?yàn)閴簩?shí)度不夠而導(dǎo)致臺(tái)背沉降。另外，由于機(jī)械的操作限制，對(duì)緊靠臺(tái)后的填土碾壓不到位，導(dǎo)致漏壓、壓不實(shí)等現(xiàn)象，也會(huì)造成橋臺(tái)與臺(tái)后填料不均勻沉降。

3 橋頭跳車的處治對(duì)策

3.1 地基預(yù)壓處治

預(yù)壓法指的是為提高軟弱地基的承載力和減少構(gòu)造物建成后的沉降量，預(yù)先在擬建構(gòu)造物的地基上施加一定靜荷載，使地基土壓密后再將荷載卸除的壓實(shí)方法。有時(shí)為了加速地基固結(jié)下沉，在填筑路堤時(shí)，還可預(yù)先把土填得比設(shè)計(jì)高度高一些，或加寬土寬度，待沉降穩(wěn)定后再挖除超填部分。這種預(yù)壓或超載預(yù)壓的方法，可以說是處理軟弱地基最有效、最經(jīng)濟(jì)的方法，它不僅可以解決橋頭的跳車問題，而且可以解決臺(tái)后填土的不均勻沉降問題。為確保工程質(zhì)量，地基預(yù)壓處理時(shí)要注意以下幾點(diǎn)：加壓時(shí)需要根據(jù)地面沉降速率進(jìn)行施工控制，當(dāng)超過控制標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值時(shí)要立即停止填筑，路堤中心線地面沉降每晝夜應(yīng)小于1．0cm，坡腳水平位移應(yīng)小于0．4cm。注意在預(yù)壓期內(nèi)，當(dāng)路堤中心點(diǎn)沉降大于20cm后，要及時(shí)補(bǔ)償填土，除此之外，路堤上不應(yīng)做任何工程。路堤填土前須清除地表雜草、樹根、農(nóng)作物等，如果有淤泥和腐植土等，也要挖除。構(gòu)筑路拱要采用符合規(guī)范要求的粘性土，壓實(shí)度大于90%。

3.2 地基加固處理

軟土地基上修筑橋梁工程時(shí)，尤其要注意對(duì)地基進(jìn)行加固處理，軟土屬于高壓縮、大變形地基，一般我們先采用插塑料板、袋裝砂井、超載預(yù)壓等方法進(jìn)行排水固結(jié)，其次根據(jù)填方路堤的壓力計(jì)算，采用粉噴樁、深層攪拌法、砂樁法等進(jìn)行加固處理。深層攪拌法處理后的地基沉降小，但是該法造價(jià)相對(duì)較高。主要是利用水泥，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(jī)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(qiáng)制攪拌，利用固化劑和軟土之間所產(chǎn)生的一系列物理—化學(xué)反應(yīng)，形成堅(jiān)硬拌和柱體，與原地層共同起復(fù)合地基的作用。砂樁法是對(duì)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(jī)具定位→樁管沉入→加料壓密→拔管→機(jī)具移位。為加速地基固結(jié)，減少后期沉降，一般根據(jù)實(shí)際情況，配合堆載預(yù)壓或超壓施工，使地基強(qiáng)度顯著提高，同時(shí)改善地基的整體穩(wěn)定性。

3.3 嚴(yán)格控制臺(tái)背填筑材料的選用與施工

橋臺(tái)后的回填應(yīng)選用摩擦角大、強(qiáng)度高、透水性好的填料，如砂礫、礫石、連續(xù)級(jí)配碎、石灰穩(wěn)定土等，并且壓實(shí)速度快，加載后能在短期內(nèi)完成變形。臺(tái)背填土多采用輕質(zhì)填料，常用的材料為粉煤灰，其目的就是減少填方容重，減輕填方土體對(duì)地基的壓力，從而達(dá)到減少地表以下土層排水固結(jié)產(chǎn)生的沉降。粉煤灰的選用要注意級(jí)配和含水量。如果細(xì)粒過多，材料的摩擦角會(huì)減少，影響壓實(shí)度；反之細(xì)粒過少，粗顆粒易壓碎，壓實(shí)成型困難。粉煤灰的粒徑含量宜大于45%，粉煤灰的燒失量宜小于12%。運(yùn)至工地的粉煤灰一定要求在場(chǎng)地上堆高瀝水，以降低含水量，然后再上路攤鋪壓實(shí)。

3.4 對(duì)接頭路面進(jìn)行處理

如何使得路基到橋臺(tái)的兩個(gè)體系能夠平順過度？主要通過在路面連接橋臺(tái)處，增設(shè)增變厚式水泥混凝土埋板，最好是設(shè)置鋼筋混凝土搭板。搭板設(shè)置可以使在柔性路堤產(chǎn)生的較大沉降逐漸過渡至剛性橋臺(tái)上，使車輛通過時(shí)跳躍現(xiàn)象大為減少，搭板的近臺(tái)端一般放置在橋臺(tái)前墻頂面或其牛腿上。搭板內(nèi)部鋼筋應(yīng)套住牛腿預(yù)埋鋼筋，確保搭板與橋臺(tái)連接成整體。并加設(shè)防滑錨固鋼筋和在搭板上預(yù)留灌漿孔，如斜交橋，尚應(yīng)設(shè)置鋼筋混凝土漸變板。在實(shí)際應(yīng)用中，搭板一般長(zhǎng)度為8m左右，厚約30cm。搭板連接了橋臺(tái)和路堤難以壓實(shí)的部分，越過了非壓密區(qū)，對(duì)橋臺(tái)背后填料難以壓實(shí)造成的問題起到了一定有效的作用。

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