公路橋頭跳車成因及防治淺析

呂建波 李 超

近年來,我國的公路建設發展迅猛,公路的等級和標準不斷提高,公路的通行保障能力和服務水平更是有了突飛猛進的發展。但公路在運營中也暴露出了一些問題,橋頭跳車就是其中一個具有普遍性的問題,尤其在地質狀況不好的地方更為嚴重。因此,對橋頭跳車問題進行綜合分析、探討,提高公路行車舒適性和行車安全,仍是一個重要課題。為此筆者結合多年來的工程管理經驗,粗淺地分析橋頭跳車產生的原因,并從設計、施工、監理等方面進行分析和探討,提出針對性的防治措施,達到減少橋頭跳車、提高公路行車舒適性的效果。

1 橋頭跳車產生的原因

1.1 工程技術方面的原因

1.1.1 地基土質不良造成的沉降

橋涵通常位于溝壑地段,地下水位較高,地基土質不良的情況較多,一般都具有天然含水量高、孔隙比大、壓縮性強和抗剪強度低等特點,在其上填筑路基,便極易產生沉降(包括瞬時沉降、固結沉降和次固結沉降)。

1.1.2 臺背填料壓縮引起路基的沉降

臺背填料在回填過程中因含水分,存在孔隙,施工中采取的工藝措施很難將填料顆粒間的孔隙完全消除。在路基、路面自重及車輛靜載、沖擊荷載共同作用下,臺背填料顆粒間的孔隙被進一步壓縮,密實度逐漸增大,孔隙率逐漸減小,便在一定期限內產生路基沉降。

1.1.3 剛柔突變引起的沉陷跳車

行駛車輛在剛度不同的路面結構交界處產生的振動效果不同,柔性材料對能量的吸收要比剛性材料大。由于結構物橋臺一般采用剛性很大的堅石砌筑或鋼筋混凝土澆筑而成,具有較大的整體剛度,屬剛性體;而與結構物橋臺相連的道路,具有剛性較小柔性較大的特性,屬彈塑性體。顯然,道路與結構物橋臺之間存在著很大的剛度差,這個剛度差的存在必然引起道路與結構物橋臺之間產生較大的塑性變形相對差和較大的剛度突變,加劇橋頭跳車處(路面結構交界處)的振動破壞效果。

1.2 交通環境變化對橋頭跳車的影響

近年來,我國公路交通量及客貨運量的增長都非常大,重型運輸車輛數量增長尤其迅猛,導致公路交通負荷不斷增加。部分車主受利益驅使,超載運輸情況屢禁不絕,進一步加劇了橋頭跳車情況的出現。

1.3 設計、施工、監理等方面的影響

1)工程設計。橋頭跳車雖然是一個困擾工程界多年的難題,但其在工程設計中被重視程度仍不夠,設計方案審查中橋頭部位的設計一般也不是審查重點。在確定設計標準和設計方案時如果沒有針對工程項目的特點進行充分論證,就很難避免橋頭跳車情況的發生。2)工程施工。臺背回填工作面狹小,機械施工很難展開,因此加強工藝和質量控制是橋頭跳車防治的關鍵。路基與橋梁施工如果不能同步進行,路基與臺背的銜接部位就容易出現質量缺陷。有的施工單位將臺背回填工程分包給協作施工隊,管理上以包代管,容易形成質量隱患。3)工程監理。控制工程質量是工程監理人員的重要職責,因而工程監理人員是否盡職盡責,對確保設計意圖的落實,對確保工程質量,對橋頭跳車的發生具有非常重要的影響。

2 橋頭跳車的防治措施

2.1 工程技術方面的措施

2.1.1 臺后地基處理

1)高壓旋噴法。該法屬加固土樁類型,主要適應于軟弱黏性土。一般借助于鉆機鉆至設計深度后,以高壓射流通過鉆桿下端的旋轉裝置向周圍土體噴射加固漿液,強行使漿液與土切割攪拌。鉆桿邊噴邊提升,在噴射有效范圍內周圍土體與漿液快速凝固成圓柱體(旋噴樁)。加固后的旋噴樁抗彎、抗剪能力較弱。2)砂樁加固橋頭軟基法。該法屬粒料樁類型,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。為加速地基固結,減少后期沉降,一般根據實際情況配合堆載預壓法或超壓施工,使地基強度顯著提高,同時改善地基的整體穩定性。3)塑料排水板堆載預壓法。該法屬豎向排水體預壓類型,主要適用于透水性低的軟弱黏性土。塑料排水板是由芯體和濾套組成的復合體,或是由單一材料制成的多孔管道板帶。為加速排水固結,減少后期沉降,一般都配合堆載預壓法或超壓施工,使地基土的有效應力增大、抗剪強度和承載力及穩定性都得以提高。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。

2.1.2 路基處理

1)采用輕質材料填筑路堤。使用輕質材料可以減輕路堤自重,有效降低地基應力,減少沉降并增大穩定安全系數。常用的輕質材料有粉煤灰等。2)排水與防護。軟基處理路段的排水極為重要,邊溝不通、排水不暢或邊溝積水都會影響軟基處理效果,施工時應將此作為質量控制的重點之一。3)臺背回填處理方式。橋臺臺背回填宜選用內摩擦角大、強度高、透水性好的填料,如礫石、砂礫等。同時,內摩擦角大、透水性好的填料也有利于把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,從而減緩雨水的危害;而且也有利于改善路基壓實性能,使路基容易達到設計要求的密實度。回填施工時,一般在基底處沿路堤縱向長度距橋臺背不小于2 m,且與路基相接處按不大于1∶1的坡度設置斜坡或逐層開挖臺階,每層填筑厚度應不大于15 cm?；靥罡叨纫暵返谈叨榷?一般為2 m～4 m。4)臺背回填處的壓實。為減少橋臺結構物與兩端路堤的相對沉降差,一般可先填筑路堤預壓,讓路基排水固結,待路堤沉降基本完成以后再開挖涵洞或橋臺位置土方,然后再施工橋涵。臺背填筑前,宜在處理后的基底頂面上設置橫向泄水管或盲溝。臺背回填的壓實質量是影響臺背回填沉降的一個重要因素。因此,臺背回填施工時,臺背后應預留填筑寬度最好能容下壓路機的操作空間,壓路機一般不采用強振,弱振即可,壓路機碾壓不到的邊角地段,宜選用小型壓實機具補充碾壓,且嚴格控制每層填筑厚度(宜取10 cm～15 cm)和碾壓遍數;對于機械夯實碾壓不到之處,應及時采用人工補充夯實。

2.1.3 路面處理

1)設置橋臺搭板。搭板設置可以使在柔性路堤產生的較大沉降逐漸過渡至剛性橋臺上,使車輛通過時跳躍現象大為減少。橋頭搭板長度設計應根據路基的容許工后沉降值計算確定,常取3 m～15 m(當超過8 m時,宜設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。當橋頭引道為剛性路面時,搭板的縱坡可采用與路面設計縱坡平行的方式(稱平置式搭板);而當引道為柔性路面時,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)。2)設置變厚式埋板。為避免二次跳車,常在搭板的尾端加設一段淺埋的變厚式埋板,其長度一般取3 m～5 m。對于水泥混凝土路面,也可將與搭板連接處的路面板改為變厚式板。在搭板、埋板或變更式板的下層,為保證與橋臺連接部位的剛柔層次在水平和垂直方向均能漸次變化,建議采用強度及回彈模量均高于其他路段相對應的路面結構層材料,以提高該部位的整體受荷和抗沖擊能力,有利于減小錯臺幅度,調整不均勻沉陷,改善橋頭跳車或二次跳車現象。

2.2 積極應對交通環境的變化

交通環境的變化,主要是車輛保有量,特別是重型運輸車輛數量、公路交通量及客貨運量的增長,應通過改進設計方案來應對。主要是適當提高設計標準,有針對性地對設計方案進行設計、論證,同時通過對實際實施效果的總結來進一步優化設計。

2.3 加強全過程管理

橋頭跳車的防治涉及到工程的各個方面,在做好各項技術措施的同時,還應從工程設計、施工、監理等方面加強管理和控制,切實搞好全過程質量監控。

3 結語

橋頭跳車的防治是一個系統工程,需要設計、施工、監理等單位的密切配合,需要更多工程技術人員的研究、探索和總結。相信隨著更多技術措施的應用,通過廣大工程技術人員的努力,橋頭跳車問題一定能圓滿解決,更好地提高公路服務水平。

[1]JTG D30-2004,公路路基設計規范[S].

[2]JTJ 033-95,公路路基施工技術規范[S].

[3]趙衛國,楊 濤.高等級公路橋頭跳車產生的原因及防治措施[J].山西建筑,2007,33(2):334-335.