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      公路橋頭跳車原因分析及加固對策
      發布時間:2014-08-05

       路面橋頭跳車是公路工程建設的八大質量通病之一,在高速公路和各級公路中普遍存在,研究分析和預防橋頭跳車現象,具有一定的現實意義。

          一.橋頭跳車的原因分析

          橋頭跳車主要產生在路、橋過渡銜接處,其產生跳車的原因,概括地說是路、橋剛度差異大,剛柔不均引起的沉降不均導致的現象。經具體分析,認為產生路基剛度不均的主要原因有以下幾個方面:

          1.1路、橋結構不同

          從路面和橋的組合可以看出,橋臺是剛性體系,路面為柔性或半剛性多層體系,由于結構的剛度不同,在路、橋過渡段受到車輛荷載的作用時,橋臺由于巨大建筑作用,加上基礎處理較好,一般認為沉降已經完成,沉降可視為零,而路面的墊層、基層密實度迅速增加,結構層壓縮,兩者之間引起不同的變形從而造成豎向沉降不均。水平方向的橋臺前面沒有荷載,而臺后路基土對橋臺產生水平推力,加上車輛行使沖擊荷載的作用,橋臺便會發生一定程度的水平位移,這也加大臺后填土的沉降。

          1.2橋臺的填料、壓實

          臺后填料一般為滲透性材料,存在多孔隙,施工時受施工作業方面影響,壓實機具不能過分靠近接觸臺背,不能將填料顆粒間孔隙完全消除,在車輛荷載和自身重力作用下,填料迅速壓縮,孔隙率降低,便在短時間內產生壓縮沉降,因而產生路面下沉而造成跳車。在工程實踐中,就是施工時工序符合要求,壓實度達到要求,但臺后填土較高,在運營后路堤填土的自重和動荷載的作用下也不可避免產生沉降。有時臺后填土荷載對基底產生附加壓力,嚴重時會使橋臺向后傾斜,發生不均勻下沉,危及行車安全。象粵贛高速龍南段小車河大橋,通車已達8年左右,養護部門每年都進行大中修,每年都用瀝青貫入式作了調平層,但沉降量都在8cm左右,使下雨時水分不能迅速排出,影響行車,又破壞了路面結構,危及行車安全。

          1.3地基條件影響

          由于橋涵通常位于溝壑地方,橋臺都是建在河海地基之上,土質不良,地下水位較高,在南方地帶多有軟基軟土,此類土天然含水量大于液限,天然孔隙比大,常含有機質,壓縮性高,抗剪強度低,一旦受到擾動,天然結構易受破壞,強度便顯著降低,橋頭路基填筑高度較大,產生基底應力相對較大,在車輛荷載作用下,更容易引起地基沉陷,且變形穩定歷時往往持續數年乃至數十年。就是在一些穩定地基或者地基作了處理,在外荷不斷重復作用下,也無可避免出現這個問題。

          1.4橋臺地面以上設計高,臺后路堤沉降量大

          在平原地區為滿足人車立交、排洪能力需要,一般將橋下凈空加大,致使臺后路堤填土較高,多數達到5m以上,甚至高達10m以上。按土力學計算和施工規范規定,填土高度>6m的路基,其后臺路基沉降范圍在8~20cm。

          1.5施工的原因

          施工隊伍盲目追求高速度,沒有嚴格按施工規程作業,臺背填土與其連接的路堤不能同時施工,速度過快,對地基造成擾動和破壞,沒有充分時間固結,由于存在縫隙,雨水會沿縫隙滲透,對路面結構層和路基土產生沖刷和浸蝕,增加路面各結構層和路基土的含水量,造成各種細粒土的流失,隨著路基和各結構層的破壞,對臺背擋土墻等構造物擠壓力大,施工時沒有按分層填筑、分層碾壓、分層檢測“三分法”施工。用料沒有把好質量關,排水措施沒有做好及填土流失,壓實度沒有達到要求,在外部車輛荷載沖擊作用下,這些人為因素使高填土引道不穩定,工后沉降大且不均勻,是造成跳車現象主要原因之一。

          二.橋頭跳車的防治對策

          為解決橋頭跳車問題,必須盡量減小路橋過渡段的剛度不均。對此,可采取以下幾個對策進行處理。

          2.1橋臺軟基處理

          處理好臺后軟弱地基是控制橋頭跳車重要措施。對于臺前不良地質地段應根據實際情況進行處理,處理軟基現在國內有換填法、超載預壓、塑料排水板、粉噴樁復合地基等常用方法。就目前情況看,水泥粉噴樁復合地基加固軟土效果明顯,施工工期短,但費用高;超載預壓一般可利用施工荷載作為軟基預壓荷載,但施工工期較長,剩余沉降量也大;塑料排水板法加固效果好,工期較短,施工簡單,經驗較為成熟,是目前處理軟基較為常用方法。我們要根據當地實際情況,加以應用,使地基承載能力滿足設計要求后方可在其上填筑路堤。

          2.2填料選擇及壓實要求

          臺后填料采用改良填料。從理論講應當選擇強度高、宜壓實、級配好、透水性強的砂礫土、卵石土等填料較理想。這種填料包括碎石、砂礫石、水泥石灰穩定砂石土、低等級混凝土等。使用優質填料,必須配以嚴格的填筑壓實和檢測標準,否則將不會發揮過渡段的功能。

          2.3橋臺上設置鋼筋混凝土搭板

          如何消除和減少結構突變影響,使兩個對接性質不同路面體系在抗垂直形變上能平順過渡,是我們考慮主要方面。對連接瀝青路面,則在橋臺處增設增變厚式鋼筋混凝土搭板,對連接水泥混凝上路面,則將連接處路面板改為變厚式。搭板一端放在橋臺上,并加設防滑錨固鋼筋和在搭板上預留灌漿孔,另一端置于枕梁上,枕梁處路堤局部范圍設置碎石樁或水泥石屑樁,以形成局部復合路堤,改善枕梁及其下部路基土承載能力,減小該處沉降。搭板可水平放置,也可傾斜放置。搭板按簡支梁設計,枕梁按彈性地基梁設計。枕梁處路堤局部范圍,是應力集中的部位,也是變形最敏感的部位,因此,在該局部范圍應作特殊處理,即在碎石樁或水泥石屑樁,均采用普通碎石樁成樁機械施工,樁徑為35厘米,樁長一般為5米,樁距1.5米,經實踐檢驗,這一處理方法能明顯改善沉降不均問題。采取措施處理此問題,一是注意施工方法,盡量減小凹陷和錯臺高度;二是對出現的凹陷和錯臺及時修補。

          2.4加筋土路基

          在臺后路基中分層埋設加筋材料。加土工網不僅可以減少路基的沉降,而且能使沉降呈線性連續發生。

          2.5合理安排施工工序

          對采用樁柱式橋臺的路橋過渡段可先施做粉噴樁進行地基加固,然后填筑路基及橋臺錐體護坡,最后反開挖施工橋臺鉆孔樁及蓋梁。粉噴樁一般采用水泥粉噴樁,其加固范圍一般為橋涵缺口至錐體護坡前。橋頭填土采用8%~9%的石灰土分層建筑,分層壓實,填筑時按填土、整平、壓實、檢測密實度四道工序進行,每層填土松鋪厚度30cm,壓實度≥95%。在廣州市廣園快速路、廣惠高速公路、廣深高速公路等項目中均使用了上述方法填筑的臺后路堤。

          三.結束語

          通過分析橋頭跳車原因,對以上幾項防止橋頭跳車的方法可以這樣評價:

          3.1使用級配粗粒填料填筑臺后路基,能有效解決橋頭跳車現象,但由于填料質量相對較大,容易引起地基過大沉降,使處理難度加大,且成本較高。

          3.2鋼筋混凝土過渡板是處理橋頭跳車的有效手段,但必須注意搭板坡度的合理設計及搭板尾部與瀝青混凝土路面銜接部位的施工工藝。

          3.3加筋土技術作為一種較成熟的土工加固技術,處理跳車有很好的前景,但需選好筋條材料,筆者認為以選用土工布、土工網、土工格柵、土工隔室等柔性材料為好。

          3.4改變施工順序與方法是一種不增加或極少增加施工成本并可有效解決橋頭跳車問題的方法,但其使用范圍有一定的局限性。



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