海南海口571100
摘要:随着我国高等级道路建设的飞速发展,极大的促进了国民经济的增长,也给人民生产、生活带来很多方便,但高等级道路桥头跳车问题也日渐突出,直接影响了行车的安全和舒适性,如何彻底解决这一问题成为高等级道路建设的重要施工控制环节。
关键词:道路桥头跳车病因防治措施
1桥头跳车原因
1.1路基沉降
不良地质是造成桥头跳车的原因。由于桥涵通常位于有沟壑的地方,地下水位高、地基承载力低,且台后填土高,在自重和车辆荷载作用下将产生较大沉降,造成后期与桥梁结构产生沉降而导致桥头跳车。
1.2压缩沉降
台背填料一般为透水性材料,孔隙率较大,加上施工时受施工作业面影响,压实机具不能充分靠近台背,不能将填料颗粒间隙完全消除,在车辆荷载和自身重力作业下,即使施工时工序符合要求,压实度亦达到要求,但因台后填土较高,随着时间的推移,也会产生不可避免的沉降。有时台后填土荷载对基底产生附加压力,严重时会使桥台向后倾斜,发生不均匀沉降,危及行车安全。
1.3措施不当
由于现场施工人员盲目追求速度和效益,没有严格按照施工规程作业,台背填土速度过快,施工时没有按分层填筑、分层碾压、分层检测“三分法”施工,或分层厚度过大;用料没有把好质量关,排水措施没有做好,压实度没有达到要求。这些人为因素使台背不稳定,工后沉降量大,且不均匀,是造成桥头跳车病害的主要原因之一。两侧
1.4结构突变
桥头与台背路面在结构上存在着差异,是两个不同性质路面体系,一侧是铺设在桥台背墙顶面柔性面层与刚性桥台组成双层路面体系,而另一侧为柔性或半刚性多层路面体系。在车辆荷载作用下,垫层、基层密室度迅速增加,结构层压缩。这样,两侧抗变形能力不同,相对沉降就不可避免出现,使路面结构破坏造成跳车。
1.5设计不同
基底未作彻底处理,对于不良地基没有考虑换填或者其他提高地基承载力的措施。设计中未处理好桥梁与引道路面接缝问题,造成因接缝损坏形成的桥头跳车。
2桥头跳车预防措施
2.1地基处理
处理好桥头软弱地基,是控制跳车的关键。目前对桥头软弱地基处理,国内已有加固土桩法、料粒桩法、竖向排水体预压法、堆载预压法、换填法、晾晒法、浅层处理法和强夯处理法等措施。
2.1.1采用深层搅拌法加固桥头软基
该法属加固土桩类型,主要适应于软弱粘土性。其主要施工工艺程序:平整原地面→钻机定位→钻杆下沉钻进→上提喷粉(或喷浆)、强制搅拌→复拌→提杆出孔→钻机移位。施工过程中路基填土速率不受限制,且无振动、无污染,对周围环境及建筑物无不良影响,近10年来已在许多道路建设中得以广泛应用。其最大优点是工后沉降小,缺点是造价较高。
2.1.2采用砂桩加固桥头软基
该法属料粒桩类型,适用于松砂地基、杂填土或软土,对地基起置换作用、竖向排水作用和挤密作用。主要施工工艺程序:整平原地面→机具定位→桩管沉入→加料压密→拔管→机具位移。为加速地基固结,减少后期沉降,一般根据实际情况,配合堆载预压或超压施工,使地基强度显著提高,同时可以改善地基的整体稳定性。砂桩堆载预压法造价在深层搅拌法与堆载预压法之间。
2.1.3塑料排水板堆载预压
该法属竖向排水体预压类型,主要适应于透水性低的软弱。塑料排水板是由芯体和滤套组成的复合体,或是由单一材料制成的多孔板带。其主要施工工艺程序:整平原地面→摊铺下层砂垫层→机具就位→塑料排水板→穿靴→插入套管→拔出套管→割断塑料排水板→机具移位→摊铺上层砂垫层。为加速排水固结,减少后期沉降,一般都配合堆载预压或超压施工,使地基土的有效压力增大、抗剪强度和承载力及稳定性都得以提高。其特点是施工简便快捷,造价较低,但效果比上述两种类型略差,仍存在少量工后沉降。
2.1.4换填、晾晒法
对于长年积水或受地表、地下水浸泡而形成淤泥质的地基,若厚度小于2m,应采用与台背回填相同的材料置换;厚度超过2m者,可作为特殊情况研究采用其它经济可行的方案;对于含水量和孔隙比均较大,且富含有机质的粘性土层亦应进行换填处理。对于含水量大的一般粘性土,可开挖翻晒后回填利用。当填土高度小于4m时,其挖深度可取0.6m;当填土高度大于4m时,开挖深度可大于1m。翻晒回填利用后,其上60cm范围应用石灰稳定土填筑。若遇雨季翻晒土困难时,则全部采用石灰石改良处理(有透水性材料料源时,应优先采用)。
2.2台背回填
2.21台背回填材料
首先应选择摩擦角大、强度高、板体性好,可压缩性小、压实快、透水性强的材料,如卵砾石、碎石土及沙砾土等,并要求填料级配适当。选用内摩擦角较大的填料有利于从台背缝隙中渗入的雨水沿盲沟或泄水管顺利排到路基外,从而减缓雨水的危害,而且也有利于改善压实性能,使路基容易达到设计要求的密实度。采用非透水性土,当为粘土或粉质亚粘土时,应掺入灰剂量不小于6%的Ⅲ级上石灰进行改良;当为塑性指数较小的砂土、亚砂土度较高的工业废渣,如粉煤灰等,必要时还可采用土工合成材料加筋处理。
2.2.2台背回填处理方式
填料的铺筑一般在基底处沿路堤纵向长度距桥台背不小于2m、且与路基相接处按不大于1:1设置斜坡或台阶,回填高度视路堤高度而定,一般取2~4m。桥头回填处理的另一方式是在路基上部(约50cm范围内)设置水泥稳定料改善层,使路堤体内的刚度有所提高。一般温度层结构是沿路堤纵向距桥台背约10cm长,用一定剂量(如4%~6%)的水泥进行稳定,并且远桥头端与路基相衔接处,采用1:1设置斜坡。上述两种处理方式均能达到减少竖向变形和刚柔突变的成效。如两种方式同时考虑,则效果更佳。施工中应严格按《公路路基技术规范》、《公路粉煤灰路堤设计与施工技术规范》和《公路土工合成材料应用技术规范》进行操作。
2.2.3台背回填处的压实
为减少桥涵两端路堤的竣工后沉降,从而使桥涵两端路堤与桥台结构物的相对沉降尽管小一些,一般可先路堤预压,让路基排水固结,待路基沉降基本完成以后再开挖涵洞或桥台位置上方,然后再施工桥涵。台背填筑前,宜在处理后的基底顶面上设置横向泄水管或盲沟。台背回填宜在完成台前防护工程及桥涵上部结构吊装之后进行,同时注意结构物两端对称填筑施工。台背回填的压实质量是影响台背回填的沉降的一个主要因素。由于台背回填位于路基与桥台相衔接这个特殊位置,成为碾压的一个薄弱环节,压路机难以碾压到位,且吨位机械太大时,会对桥台造成影响。因此台背回填近桥台处的压实机械宜选用小型压实机具,且严格控制每层填筑厚度(宜取10~15cm内)和碾压遍数,并对每层填筑质量实施检测,压实度达到95%以上;对于机械夯实碾压不到之处,应及时采用人工补充夯实。
2.3路面处理
2.3.1设置桥台搭板
设置桥台搭板可以使柔性路堤产生的较大沉降逐渐过渡至刚性桥台上,使车辆通过是跳跃现象大为减少。桥头搭板长度设计应根据及的容许工后沉降值计算确定,常取3~15m(当超过8m时,宜设计成两段式或三段式搭板)。搭板的近台端一般搁置在桥头前墙顶面或其牛腿上。当桥头引道为刚性路面时,搭板的纵坡可采用与路面设计纵坡平行方式(称平置式搭板);而当引道为柔性路面时,则搭板上先铺设一层沥青面层,通车后搭板若下沉时,则在其上加铺沥青混凝土或沥青砂。为便于以后维修,搭板上应预留注浆孔。
2.3.2设置遍厚式埋板
为避免二次跳车,常在搭板的尾端加设一段浅埋的变厚式埋板,其长度一般去3~5m,对于水泥混凝土路面,也可将与搭板连接处的路面板改为变厚式板。在搭板、埋板或变厚式板的下层,为保证与桥台连接部位的刚柔层次在水平和垂直方向均能渐次变化,建议采用强度及回填模量均高于其他路段相对应的路面结构层材料,以提高该部位的整体受荷和抗冲能力,有利于减少错台幅度,调整不均匀沉陷,改善桥头跳车或二次跳车现象。
2.3.3采用过渡性路面
根据桥涵长度和路基容许工后沉降值计算等情况,在桥头一定长度范围内铺设过渡性路面,待路堤沉降基本完成(一般为3~5年)后,再改铺原设计永久路面。常用的过渡性路面类型有预制水泥混凝土六棱块(边长34.6cm、厚20cm)、条石铺砌(25×25×40cm)、半刚性过渡层或沥青表处过渡层等。其中水泥混凝土六棱块和条石铺砌仅适应于水泥混凝土路面,最大优点是翻修处理速度快;但不易铺砌平整,行车仍有抖动感觉,且其砌缝应采用防水材料,以防渗入雨水损害路基。值得推广的简便有效方式是沥青表处过渡层类型,其优点是当出现较大沉降时,及时补充铺设一层沥青混凝土或沥青砂,以能确保行车畅顺,有效避免跳车现象。
3桥头跳车病害的处理措施
桥头跳车出现以后,处理方式主要有换土复填法、固化剂法、分喷桩法、重铺面层和灌浆法等。目前普遍采用的方法为灌浆法和加铺面层法。
3.1灌浆法
灌浆法操作简便、成本低、效果较好且不影响公路运营。
3.1.1压浆材料选择
压浆材料的选用非常灌浆,原来一般选用水泥浆液加添加剂,但是,存在凝固时间不易控制、和易性不好、体积干缩等弊病。现在市场上有几种高水速凝材料,使用时与粉煤灰等掺料混合均匀加水搅拌,这种浆液单独放置24h以上不凝固,可以长距离、长时间输送、存放易于施工;材料凝结时间可以调控,早期强度高,2h可达到1.5MPa以上;而且混合料可以和周围颗粒发生反应,形成强度;混合料凝固过程及凝固以后不收缩。
3.1.2压浆工艺
压浆孔应按梅花形布置,孔间距3.0m,注浆压力为1.5~0.5MPa,压力由大到小,到注浆后期,部分主将孔打单位时间注浆量明显上升,说明注浆形式此时由渗流注浆变为胀裂式注浆
3.1.3压浆注意事项
1)混合料需要有一定的和易性,以方便施工。
2)严格控制配比,以保证灌浆的混合料结硬后不能有多余水份。
3)保证混合料有一定的膨胀性。
3.2加铺面层法
所谓加铺面层法是置清除跳车处面层后重新铺筑以使行车平顺。但这种方法不能从根本上消除跳车的原因,建议只有当地基和路基沉降基本到位后才能采取这种方法。
结束语:造成桥头跳车现象的原因有多种,相应防治措施也有多种,除了一些特别地基特别处理外,认真做好桥台台背的回填、压实工作,才能有效地控制和改善桥头跳车现象。
参考文献:
[1]公路桥涵施工技术规范.(JTGF10-2006).中华人民共和国交通部,2006.
[2]公路桥涵施工技术规范.(JTG/TF50-2011).中华人民共和国交通运输部,2011.