摘要:产生桥头跳车的原因极其复杂,其危害性也十分严重,要解决这一病害,预防措施应该是综合的,无论设计、施工、监理及建设管理单位,都应从各自的工作范围中消除隐患,共同提高高速公路的使用性能,使之更好地服务于社会。
关键词:高速公路;桥头跳车;预防措施
引起桥头跳车的原因主要是由于桥头和路面连接处出现了明显的高差,并伴有逐步向路面方向发展的裂缝。桥头跳车现象在高等级公路中非常普遍,有些已严重到影响行车安全和舒适性的程度,给养护部门带来了很大困难。桥头跳车的症结在于桥头引道的路基路面和决定桥面标高的桥台两者在各自沉降后所形成的高差,要完全消灭这个高差是不可能的,只能通过分析研究和采取防治措施尽可能的减少,使其控制在设计行车速度下感觉不到跳车振动的范围内,以满足快速、安全和舒适的行车要求。
1、桥头跳车现象定义
桥头跳车是指桥头构造物与引道路堤填土衔接处产生较大差异沉降,使得路面形成台阶式显著纵坡变化,导致高速行驶的车辆在这一段产生颠簸跳跃现象。
2、桥头跳车的危害
高速行驶的车辆跳跃时不仅乘车舒适性不能保证,而且行车安全性大大降低。因沉降形成台阶面不得不在桥头频繁减速、加速,既影响交通的迅速流动,又增加了车辆损耗和废气的排放。此外,还给桥头处有关构造物造成破坏。
3、桥头跳车的形成原因
1)地基土质不良造成的沉降。桥涵通常置于沟壑地段,地下水位较高,且多属软土。由于软土一般都具有天然含水量大,孔隙比大,压缩性强和抗剪强度低等特点,在软土上填筑路基,便极易产生沉降。WWw.11665.Com同时桥头路基填筑高度较其他地段大,产生基底应力相对较大,更易引起地基沉降,特别是工后沉降较大。
2)台背填料压缩引起路基的沉降。台背填料因含水分、存在孔隙,施工中采取任何措施也难将填料颗粒间的孔隙完全消除。在公路自重及车辆的垂直荷载与振动荷载作用下,孔隙率逐渐降低,填料逐渐压缩,密实度逐渐增大,便在一定期限内产生路基沉降。因此,压缩沉降主要取决于填料性质,施工条件及台前台背的防护排水工程的设置情况。
3)柔突变引起沉陷跳车。刚度不同的路面在跳车处所产生的振动效果不同,柔性材料对能量的吸收要比刚性材料大。由于结构物桥台一般采用刚性很大的坚石砌筑或钢筋混凝土浇筑而成,具有较大的整体刚度,属于刚性体;而与结构物桥台相连的道路,具有刚性较小柔性较大的特性,属于弹塑性体。对于桥台而言,由于其刚性较大,可以认为在行车荷载作用下无变形产生。而路堤填土是一种非线形的刚度很小的材料,在荷载作用下必然产生较大的变形(包括弹性变形和塑性变形),其中主要是塑性变形。土在行车荷载重复作用下,塑性变形不断积累。由此导致了桥头部位的差异沉降,形成了桥头跳车。
4)桥台背填土压实度达不到标准。由于引道填土在压路机碾压时工作面小,特别是埋置式柱式桥台台帽周围一般压路机无法作业,直接导致桥头引道及锥坡的填土压实度达不到标准。压实的死角成为桥头跳车的重要根源。
5)路面渗水,加剧了桥台跳车。如前所述,一旦沉降差异达到一定的程度,桥头跳车现象就会很快发生。而汽车行驶于凹凸路面时因冲击作用,将使路面结构产生较大的附应力。从而加速了路面结构层的破坏,增加了路基填土的受荷变形。整个路面结构层在桥台与路堤衔接处可能会被撕破,导致路面排水不良,路面的积水通过撕裂处渗到土基,进一步降低土体强度,湿陷性黄土尤为严重。使沉降增大、跳车加剧,严重时还会出现沉陷或坑槽。而这些病害更加剧了排水的不畅,路面渗水更为严重,形成恶性循环。
6)土体的固结和次固结加剧沉降差异,也是形成桥头跳车的原因。根据土的固结理论,台背填土的固结并不随施工结束而终止。填土孔隙水的排出需要相当长的时间,尤其是粘性土更是如此。因此,在公路开通以后,填土固结仍将持续一段时间,(持续时间与填料的类型、压实程度、排水条件等有关)这就必将产生一部分次固结沉降,路堤也随之产生一定程度的沉降,加剧桥头跳车。
4、桥头跳车的处治方法
4.1 提高桥台背的压实度
根据现行的公路路基施工技术规范的有关规定,台背填土不低于同层路基压实度的标准,某些公路建设管理部门还提出:重要部位(台背填土也是其中之一)压实度提高1～2个百分点。
从理论上讲,可以适当减小引道路堤的沉降量,对桥头跳车有一定的改善。但受桥台背地形狭小的限制,大型压实设备无法作业,小型压实设备能力有限,压实死角、结构物边沿处很难达到要求,形成欠压实区。因此提高压实度只是一种办法,从根本上还解决不了桥头跳车的问题。
4.2 设置桥头搭板
采用桥台搭板来防止桥头跳车是一种较为常见的处治方法。其基本思路是将桥台与路堤衔接处因较大差异沉降引起路面纵坡突变,通过设置桥头搭板进行缓和过渡,将路面纵坡变化控制在容许范围内,从而达到消除桥头跳车的目的。需要注意的是搭板的长度要尽可能的长,填土高度越大,次固结引起沉降越大,要求搭板长度就越长。因此,仅仅靠桥头搭板解决桥头跳车也不是现实的。
4.3 土工合成材料处治
实践证明:加筋可以明显提高土体的承载能力。土工合成材料加筋发挥其抗拉强度,通过加筋与土体之间的摩擦作用约束土体的侧面变形,从而达到提高土体承载力和抗剪强度,使之趋近于弹性范围内工作。同时,使土体上的作用荷载比较均匀地分散到整个加筋层上,单位土体面积的受力减小。
采用土工合成材料处治需要注意几点:
1)台背回填的压实度不能太低。
2)加筋间距越小其沉降就越小。
3)加筋设的长度最好等于桥台的高度。
4)桥头路堤换填压实系数小的材料,可以选择天然砂砾、碎石、工业废渣等。
5)桥头路堤地基如果属于软弱地基,应先进行软土地基处理,如选用粉喷桩、旋喷桩、碎石桩、排水板等方法进行处治,上设砂砾垫层,顶面铺设土工布,并做好排水系统。然后进行路堤的填筑。
6)采用石灰土、水泥土、二灰土、水泥稳定砂砾、浆砌片石、片石混凝土等方法封面。一方面提高其承载能力、减小变形,同时可以防止路基浸水。
7)采用过渡性的路面结构层。如选用混凝土六角块,可以在发生沉降后填充材料垫高,减少沉降量,待沉降稳定后(次固结结束),再换成永久性的路面结构。综上所述,彻底杜绝桥头跳车是不可能的,只能采用措施减小。而要想减小桥头跳车,没有哪一种方法是“灵丹妙药”,必须从多方面着手,采用多种方法解决。
5、结束语
由于在施工项目上采取措施得当,施工控制严格,通车2年来,全线平整度良好,无明显桥头跳车。经过相关检测,发现经过超载预压的桥梁,目前沉降只有4～10mm,而未经过预压的互通2号跨线桥、分离立交两座桥,沉降达40mm左右;对于路基修好后又增加的通道、小桥涵等构造物,通过液态粉煤灰回填处理,也均未出现明显沉降,无明显桥头跳车。实践说明,虽然桥头跳车产生的原因是多方面的,但只要根据工程实际,采取适当的措施,就能将桥头跳车病害降到最低程度。
参考文献:
[1]太原市交通局,王浩;公路桥头跳车处治研究[n];山西科技报;2004年1.
[2]王末顺;北方冰冻地区高等级公路桥头跳车容许工后沉降值的研究[d];东北林业大学;2002年
