橋頭跳車原因及防治措施

田立華

隨著我國經濟的高速發展,公路建設的速度也是突飛猛進并取得了令世人矚目的成就。但在公路建設和運營管理過程中,橋頭跳車這一質量通病一直在困擾著廣大公路建設者。它直接影響行車速度與行車的安全性、舒適性,甚至造成行車事故。同時,由于車輛頻繁的跳躍沖擊橋臺與橋頭路面,加速了橋臺、橋頭路面及橋梁伸縮裝置的破壞,也加快了行駛車輛本身的損壞,直接影響公路橋梁和行駛車輛的使用壽命,增加了道路養護費用和車輛運營成本。因此,探討橋頭跳車的原因,研究橋頭跳車的處治辦法,具有廣泛的現實意義。

1 產生原因

所謂橋頭跳車是指橋頭構造物與引道路堤的銜接處產生較大沉降差異,使得路面形成高低不同臺階,導致高速行駛的車輛在經過這一處時產生的顛簸跳躍現象。一般來說,臺階高度達到1 cm以上,就會使行車產生明顯的顛簸不適。

1.1 橋臺地基與臺后路堤地基的承載應力不同

產生的地基應力相對較大,引起的地基沉降也相對較大,這使得橋臺地基與臺后路堤地基兩者承載應力不同,差別較大,產生的工后沉降不均勻,形成跳車。

1.2 臺后路堤填料固結變形引起路基的沉降

橋臺一般為鋼筋混凝土澆筑的剛性體,其基礎一般也都作了加固處理(如:擴大基礎、樁基礎),因此一般不發生豎向沉降變形。而臺背路堤填料因含水分、存在孔隙等特性,即使經充分壓實后也難以避免因土基固結等因素造成工后沉降,需待通車一段較長時間后才能趨于穩定。

1.3 防排水工程設施不完善

由于防排水工程設施不完善,排水不暢。路面及邊坡滲水沿臺背滲入路基,對路基填料侵蝕和軟化。同時,過水的橋頭路基兩側直接受水浸泡、沖刷,嚴重的甚至掏空坡腳引起路基土的流失。這些都直接導致填方體強度降低,變形沉降,造成跳車。

1.4 剛柔突變引起的沉陷跳車

構筑物橋臺一般采用砌石或鋼筋混凝土澆筑而成,具有較大的整體剛度,屬于剛性體。而與之相連的臺后路堤,則是剛度較小,柔性較大的彈塑性體。兩者之間存在著較大的剛度差,在車輛荷載作用下,這個剛度差引起橋臺與臺后路堤之間產生較大的塑性變形相對差和剛度突變,增強了橋頭跳車的振動效果。

1.5 施工質量控制不嚴引起路基的沉降

在進行橋頭路堤的填土作業時,一些施工單位質量意識不強,只求進度而忽視質量,沒有嚴格按施工規范作業。在進行臺后路堤填筑時常常出現:原地面清表不徹底,填料松鋪厚度控制不嚴,回填速度過快,壓實度未達到要求,缺乏有效的壓實機具,填筑材料不合格等。這些都人為的加大了路基的工后沉降。

2 防治措施

2.1 地基處理

1)加固處理。為了消除橋臺地基和臺后路堤地基的沉降差異,需要對臺背回填范圍內的路堤地基也進行加固處置。地基加固處理是最有效的防治橋臺跳車的方法之一,尤其是對于軟弱地基。目前對橋頭軟弱地基處理,國內有換填法、塑料排水板堆載預壓法、砂樁法、水泥攪拌樁、碎石擠密樁、土工格柵加強等措施。

2)超載預壓處理。在臺后填筑路堤時,在臺背范圍內預先把土填得比設計高度高一些,或加寬填土寬度,待沉降穩定后再挖除超填部分。

2.2 路基處理

1)選用合理的填料。從理論上講應當選擇內摩擦角大、強度高、易壓實、透水性好的材料,如一些常規材料:砂礫、礫石、連續級配碎石、石灰穩定土(濕陷性黃土地區)等。同時考慮到臺后路堤大多為高填土施工,故可考慮采用材質較輕的粉煤灰填筑。這樣可以有效地減輕路堤自重,減小填方土體對地基的壓應力,降低沉降并增大穩定安全系數。粉煤灰使用中應控制好粉煤灰的級配與粉煤灰的含水量。2)保證橋頭填土的自然沉降期。據路基土的力學性和實際觀測,路基第一年要完成全部沉降的70%～80%,三年內完成90%。

2.3 橋頭設置過渡段

1)路面類型的過渡段。根據臺后路堤填土剛柔過渡的原理,在臺背回填范圍內使用剛度介于路基土與構造物材料剛度之間的某種路面用半剛性材料(如水泥穩定土、石灰穩定土等),自長度方向變化其厚度,使得臺背回填靠近構造物處厚,靠近路堤處薄。這樣可使臺背回填整體剛度從構造物向路堤方向逐漸變小,其沉降差異也從構造物向路堤方向逐漸過渡,從而實現臺背回填處治的“剛柔過渡”。2)橋頭搭板過渡。設置搭板可以使在柔性路堤產生的較大沉降通過搭板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及臺后填土破壞棱體的長度來計算確定,常取3 m～15 m,厚度為26 cm～32 cm(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)。為預防搭板下沉,也可在搭板上先鋪設一層瀝青混凝土面層,通車后搭板若下沉時,則在其上加鋪瀝青混凝土。為防止搭板下路基沉降、搭板斷裂和縱向移位,可在搭板下澆筑10 cm厚15號混凝土墊層,提高搭板下承層的強度。

2.4 完善防排水設施

水是造成路基病害的一個主要因素,因此必須重視橋臺處與臺后路堤的銜接設計,設置完善的防護措施及排水系統,以防止自然降水的滯留。特別是對于用黏性土或石灰穩定土填筑的臺背,更應防止雨水進入路基造成對臺背的病害。具體的排水設施包括,在臺背回填路段填筑施工前,將路基原地面設置成雙向的路拱橫坡,同時根據需要設置一定數量排水盲溝。在臺背回填的頂面設置防水層,防止路面結構的滲水浸入臺背路基。加強臺背回填段路基兩側邊坡的排水設置,可在邊坡漿護工程的下方設置防水土工布,隔離滲水。而對于用透水性材料填筑的臺背,也需要設置排水設施,特別是對于超高段的臺背回填,更應設置較完善的排水系統,防止降水滲入臺后路堤造成對填料的侵蝕和軟化。

2.5 強化施工質量管理

由于橋頭兩端路堤所處的位置和特定條件,使其有別于一般地段的路基質量要求。除應用上述措施減少沉降外,還應完善施工工藝和強化施工質量管理。要做到由專業隊伍進行施工,監理也對此作為工作重點。填料的質量要符合要求,壓實機具的選擇也要合理。每一填筑層的寬度、厚度、平整度、壓實度等各項控制指標嚴格檢查。為了使沉降差盡量小一些,應該將該處路堤的壓實度要求在現有的基礎上有所提高。除了路基頂部土層可提高至98%或更高外,整個路堤的壓實度都應該提高。

總之,橋頭跳車預防和治理是一項長期而艱巨的任務,除了嚴格按照施工規范進行施工外,還需建設方、設計方、監理方及其他相關各單位共同努力才能完成。希望通過每一位公路建設者的不懈努力,真正使橋頭跳車問題得到進一步的控制和解決。

[1] 王虎良.淺談高速公路橋頭跳車的成因及其控制[J].山西建筑,2008,34(10):298-299.