淺析橋頭跳車產生的原因及處治對策

范洪展

(衡水路橋工程有限公司)

1 橋頭跳車原因分析

(1)地基土質不良造成的沉降。橋涵通常置于溝壑地段,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大,孔隙比大,壓縮性強和抗剪強度低等特點,在軟土上填筑路基,便極易產生沉降。同時,橋頭路基填筑高度較其他地段大,產生基底應力相對較大,更易引起地基沉降,特別是工后沉降較大。

(2)臺背填料壓縮引起路基的沉降。臺背填料因含水分、存在孔隙,施工中采取任何措施也難將填料顆粒間的孔隙完全消除。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,便在一定期限內產生路基沉降。因此,壓縮沉降主要取決于填料性質,施工條件及臺前臺背的防護排水工程的設置情況。

(3)結構材料方面:剛性橋臺與柔性(相對橋臺)路堤的結構剛度上存在很大差異,抵抗變形的能力有很大的不同。在行車荷載及自身靜載等作用下,兩者會產生變形(沉降)差異,從而導致跳車。這是橋頭跳車產生的直接根本原因。

(4)施工工藝方面:橋臺的施工屬于分段澆注或拼裝砌筑,整體性較好,其組成和形狀基本不受外界條件的影響。而臺后填土的施工則不同,雖然在靠近臺背一定范圍內,從填料上盡量采用沙礫、石渣、灰土等,在施工工藝上也要求分層填筑,分層夯實,達到密實度要求,但是在實際施工中往往這部分是最薄弱環節:大部分是橋臺完工后才臺背填土,作業面小,在填筑、碾壓和檢測上都存在死角,有一定的局限性,目前的壓實手段難以保證其上下密度一致。施工工藝和施工過程的質量控制局限都給以后的橋頭跳車留下了隱患。

(5)路面滲水,加劇了橋臺跳車。沉降差異達到一定的程度,發生橋頭跳車現象,汽車行駛于凹凸路面時因沖擊作用,將使路面結構產生較大的附應力。從而加速了路面結構層的破壞,增加了路基填土的受荷變形。整個路面結構層在橋臺與路堤銜接處可能會被撕破,導致路面排水不良,路面的積水通過撕裂處滲到土基,進一步降低土體強度,濕陷性黃土尤為嚴重。使沉降增大、跳車加劇,嚴重時還會出現沉陷或坑槽。而這些病害更加劇了排水的不暢,路面滲水更為嚴重,形成惡性循環。

2 橋頭跳車預防措施

2.1 搞好臺背部位的地基處理

首先要徹底清淤,將橋涵頭所有含量超標準的土壤完全清除,直到符合強度要求為止,消滅填料地基隱患。換填時可采用適用于各自土質特點的非凡地基處理方法進行處理,比如軟土地基適合采用袋裝砂井、粉噴樁、擠密樁等進行處理。濕陷性黃土地基適合用強夯法并用加固土進行封閉的方法來減少工后沉降。

2.2 選擇合適的臺背填料

(1)在橋臺 5～10m范圍內選擇強度高、易壓實、固結快、透水性好、后期壓縮變形小的材料,如級配良好的卵石土、碎石土、中粗砂以及強度較高的工業廢渣等。這些材料滲水性好、無孔隙水壓高及抗壓強度高、易壓實,且能有效地排除土中自由水,防止凍害。

(2)采用輕質填料減少附加應力法,該法是在橋頭段的路堤采用輕質、超輕質填料聚苯乙烯塊(其容重為土的1/100)填筑,以減少地基土的附加應力,達到減少沉降的目的。該法治理的效果明顯,但是造價較高。

2.3 薄層碾壓,避免出現壓實盲區,保證填料壓實質量

根據壓實機具的不同,一般采用不同的壓實厚度,用 12～15t三輪壓路機碾壓時,每層的壓實厚度不應超過 15cm。用 18～20t的三輪壓路機碾壓時,每層的壓實厚度不應超過20cm。選用小型振動壓路機進行壓實時,壓實厚度不應超過 10cm。為了保證填料的壓實質量,采用輕型壓路機與重型壓路機相配合的碾壓方式,在比較寬廣的部位盡量使用大型壓實機械,只有在監控構造物的邊緣 50cm內,才采用小型壓實機械分薄層認真夯壓密實。

由于橋涵端墻處的外形不規則,機械壓實的作業面狹小,為避免地在橋臺和路基銜接處形成壓實盲區,故在橋涵頭需進行回填的范圍外再推外數米,直至路基的壓實區為止,然后挖臺階,薄層填筑碾壓,同時在邊角部位配以人工打夯工具,以確保壓實度。

2.4 預壓法減少工后沉降

在條件答應的情況下,提前安排橋頭路基施工,使其有12月的預壓期,使可能發生的沉降在施工期結束后就基本完成,減少工后沉降。

2.5 橋頭路面設置過渡性路面

根據橋臺的長度和路基的容許工后沉降值計算等情況,在橋頭一定范圍(30～50m)內鋪設過渡性路面,待路堤沉降基本完成(一般為 3～5年)后,再改鋪原設計永久性路面。常用的過渡性路面類型:預制水泥混凝土六棱塊、條石鋪砌、半剛性過渡層或瀝青表處過渡層等,其中混凝土六棱塊和條石鋪砌僅適用于水泥混凝土路面。值得推廣是瀝青表處過渡層類型,其優點是出現較大沉降時,可及時補充鋪設一層瀝青混凝土或瀝青砂,以確保行車順暢。

2.6 加強橋頭排水設計

水對地基和填土垢強度具有非常大的影響,水可以使土體含水量增加,使地基承載力下降和邊坡土方飽和和坍塌。因此橋頭填方路基更應注重排水設計,要保持橋頭排水通暢無積水。在兩側橋頭路堤中心分隔帶加鋪預制塊硬化路堤表面,并要求硬化帶與橋臺前錐坡硬化連成一體,防止水滲入橋臺后路堤內。在有地下水滲入的地段。要設置滲溝、盲溝等排水設施。

3 橋頭跳車修復辦法

盡管在設計和施工中采取了措施來防止橋頭跳車,但實際由于操作不到位,還有可能出現個別跳車現象。當橋頭沉降已發生,造成跳車時,要根據實際情況,對癥下藥,綜合治理,有效對跳車部位進行修復,保證公路暢通。

3.1 更換填料

將橋涵兩端的臺背填料挖除 0.5～0.8m,然后進行換填處理。采用抗水侵蝕性好的填料,如砂石填料、水泥土、石灰土、水灰穩定碎石等等,以改善填料的水穩性。

3.2 用注漿法增強臺背填料的強度

漿液主要由水泥、粉煤灰、水和少量速凝劑按一定比例配制而成。根據下沉部分的結構探查,確定適當的漿液比重和注漿深度,控制一定注漿壓力,依靠吃漿量和影響半徑來填充土體空隙,增強土體強度。

3.3 加鋪瀝青混凝土

為使沉降后的路面與緩和段端部銜接順適,應對端部開挖處理,一般下挖 15～20cm為宜,然后分層加鋪熱拌瀝青混凝土。

3.4 摻膠混凝土處理

摻膠混凝土適用于對水泥混凝土路面的修補。當水泥混凝土路面下陷 1～2cm時,適合用摻膠水泥砂漿處理;當路面下陷 3cm以上時,適合用摻膠混凝土處理。

4 結束語

橋頭跳車問題,一直以來都是困擾公路部門的大問題,引起橋頭跳車的原因是多方面的,我們應該從設計入手,加強施工過程的控制管理,針對不同情況,提出不同的解決方案,盡可能地避免橋橋頭跳車病害的產生,提高行車舒適性和安全性,使我們的公路建設事業邁上一個新臺階。

[1] 公路軟土地基設計規范 .人民交通出版社.

[2] 凌治平.土力學原理.人民交通出版社.

[3] 公路橋涵設計規范.人民交通出版社.

[4] 高速公路養護質量檢評與新技術規范應用手冊.

[5] 公路質量檢驗評定標準JTGF80/1-2004.