橋頭跳車病害的防治技術(shù)探討
2015-06-30
一、橋頭跳車現(xiàn)象與產(chǎn)生原因分析
橋頭跳車成為公路建設與運營中普遍且復雜的問題，它涉及路堤沉降，引道填筑材料，橋臺及其基礎類型，橋梁的結(jié)構(gòu)型式，橋梁與路基工程接縫段的處理，橋頭搭板，路面以及施工方法等諸多因素的影響。在我國，每年修筑的橋梁成千上萬座，而經(jīng)調(diào)查，處于運營中的橋梁臺后普通存在著搭板斷裂和不均勻沉降，最終導致橋頭跳車現(xiàn)象的產(chǎn)生，交通部門每年為解決橋頭跳車的耗費相當驚人。橋頭跳車產(chǎn)生的直接原因是剛性橋臺結(jié)構(gòu)物與柔性路堤連接處所產(chǎn)生的剛度差，以及在橋臺臺尾連接地段(過渡段)因行車荷載的反復作用，填土在固結(jié)沉降過程中產(chǎn)生了較大的差異沉降。過渡段區(qū)域所存在的剛度差及沉降差問題是導致橋頭跳車的根本原因。1、剛度差的產(chǎn)生。橋臺與臺后填土連接剛度不同。由于橋涵結(jié)構(gòu)物具有較大的剛性，而臺后路基和路面組成的道路屬于剛性或柔性結(jié)構(gòu);公路建成后，隨著時間的推移，臺后填土產(chǎn)生較大的固結(jié)變形，與其相比，橋臺基礎產(chǎn)生的沉降變形相對小得多。當二者的相對沉降差達到一定程度時，搭板出現(xiàn)沉降或斷裂，在臺后便出現(xiàn)跳車現(xiàn)象。2、沉降差的產(chǎn)生。由于路基與橋涵在施工及運營過程中的不均勻沉降，致使路面不平順。在車輛經(jīng)過時，橋頭產(chǎn)生“跳車”現(xiàn)象，影響行車的安全舒適性，嚴重時將限制運行速度，危及行車安全。在松軟及軟土路基地段的路橋(涵)過渡段，因較大沉降差使過渡段的問題更為突出。
二、橋頭跳車病害的防治技術(shù)
要解決橋頭跳車問題，關(guān)鍵在于消除不均勻沉降。在長期的工程實踐中，我們已經(jīng)采用了各種可能的措施來加以應對。
1、加強路堤處理
由于所處的位置特殊，臺背路堤通常較高，且一般都在橋臺等構(gòu)造物施工完畢才一開始回填臺背部分填土，因此，受構(gòu)造物的影響，大型的壓實機械由于工作面較小難以展開壓實工作;即使有足夠的工作面可供大型壓路機開展工作，在壓實過程中大噸位機械振動力太大，出于對橋臺的安全考慮，一般也不允許在橋臺背部位使用大型的壓實機械進行壓實。因此，臺背部位回填土的壓實質(zhì)量難以保證，加之該部位路堤施工又晚于其他正常路段路堤施工時間，相比較，沒有足夠的時間完成固結(jié)沉降，因而在自重的作用下路堤的壓縮沉降一般也就比較大，這是引起路橋過渡段不均勻沉降的主要原因之一。由此可知，減少路橋過渡段不均勻沉降，臺背路堤處治可從以下幾方面入手:(l)合理安排施工工序和時間，設法盡早對路橋過渡段路堤進行施工，保證有足夠的時間完成沉降;(2)設法提高臺背回填區(qū)路堤的壓實度，減少因填料自重和車輛荷載作用下壓實度增加而產(chǎn)生的沉降;(3)在考慮經(jīng)濟性的前提下，合理選擇填料，設法減少路橋過渡段路堤的自重作用，避免因自重過大而產(chǎn)生過大的壓縮沉降;(4)設法提高臺背路堤自身承載能力，譬如利用土工格柵予以加筋等，增加路堤填土的整體性，減少不均勻沉降的梯度。
2、強夯處理
強夯法是將重型夯錘從一定高度自由落下，對土體產(chǎn)生巨大的沖擊能，沖擊能一方面有效地提高土體的密實度，另一方面使路基附近的橋臺等構(gòu)造物受到振動沖擊力的作用。因此，強夯加固橋臺背路堤，一方面要研究強夯動力作用下對路基土的夯實效果;另一方面也要研究附近結(jié)構(gòu)對強夯振動沖擊波的承受能力，以及由于構(gòu)造物的存在，對路堤強夯效果的影響。在工程應用中，為確保橋臺的安全，施中應嚴格遵循以下注意事項:①對臺背路堤的強夯處治宜在橋面鋪裝之前進行:將橋面板吊裝后，在每塊板與橋臺間的伸縮縫中插入不少于兩個預制的鋼楔或木楔，從而使通道兩側(cè)橋臺共同受力。待強夯處治完成后，取出鋼楔或木楔，以恢復設計留有的伸縮縫。②采用強夯時，最好預先加工一個便于移動和固定的簡易位移架，固定于橋臺前中部位置處;沿臺高安設三個百分表，用于觀測橋臺水平位移，以控制橋臺頂位移小于5.Omm。也可在橋兩側(cè)臺帽與橋面板間安裝百分表進行觀測。③強夯施工期間要注意觀測臺身混凝土是否產(chǎn)生裂縫。若出現(xiàn)裂縫，則應停止強夯施工。
3、土工格柵處治
土工格柵處治橋頭跳車的原理是，在填土中沿路線方向分層平鋪土工格柵，格柵層的一端固定于橋臺，另一端與臺背連接，利用土工格柵變形的連續(xù)性及其高強度、高彈性、大變形特性，將車輛荷載及上部土體的自重荷載部分地傳遞到橋臺，在臺背局部范圍內(nèi)，分層阻止填料沿臺背沉降;與此同時，通過格柵與土體的相互作用，改善局部荷載作用下土體內(nèi)部的受力狀態(tài)，將荷載擴散到一個較大的范圍內(nèi)，從而達到減少外部荷載對土體的壓縮沉降，延長沉降特征長度，使臺背與填土交界部位的階梯狀沉降變?yōu)檫B續(xù)漸變沉降。注意事項有：①先砌好橋臺臺背和翼墻，砌筑時，臺背和翼墻內(nèi)側(cè)表面應保證平整、規(guī)則，以便于膨脹螺釘?shù)陌惭b和土工格柵的錨固，待塢工砌體達到規(guī)定的強度后再進行臺背填筑。②臺背填筑禁止在雨天進行，臺背填筑時，底層土工格柵下的級配碎石應分層攤鋪并用振動式壓路機振動壓實。當土工格柵攤鋪在碎石層上時，應先在碎石層上撒鋪5cm厚的粗砂，以免格柵直接與碎石接觸而被壓斷。③土工格柵應儲存在不被陽光直接照射和被雨水淋泡處，根據(jù)工程進度和日用量按日取用。④運料車應設法避免在己攤鋪并張緊定位好的土工格柵上直接行走，以免對格柵產(chǎn)生推移作用。
4、設置橋頭搭板
為了避免不均勻沉降對行車造成的不良影響，目前在我國高等級公路建設中常用的方法是在橋臺上設置橋頭搭板]。橋頭搭板一端支撐于橋臺，另一端通過枕梁或直接與路基相連。橋頭搭板設置把集中的不均勻沉降量分散在搭板長度范圍內(nèi)，使柔性路堤產(chǎn)生的較大沉降逐漸過渡至剛性橋臺上，從而起勻順縱坡的目的，使車輛通過時跳躍現(xiàn)象大為減少。合理設置的橋頭搭板可有效地解決前述的局部沉陷和橫坡變化的狀況，但不能解決縱坡變化情況，因為當橋臺和過渡段土體之間發(fā)生不均勻沉降后，搭板兩端分別隨兩者下沉，即橋頭搭板繞簡支端轉(zhuǎn)動，縱坡變化仍然存在。由于汽車荷載對路基的影響深度大約為路基頂部0—80cm范圍內(nèi)，因此，可在路基頂部以下設置二層水泥穩(wěn)定碎石層，每層厚度20cm左右，長4m左右，使作用在枕梁上的汽車荷載通過水泥穩(wěn)定碎石層以更大范圍擴散到路基中，從而減少枕梁下的應力集中問題，避免搭板和路堤銜接部位出現(xiàn)局部沉降而影響搭板的處治效果。為了減少板底部彎拉應力，可以采取在板底設置一層或二層水泥穩(wěn)定碎石層。水泥穩(wěn)定碎石層改善了板底的局部沉降，為搭板提供了均勻支承、使搭板的受力更加均勻一致;同時，水泥穩(wěn)定碎石層也改善了枕梁處應力集中的現(xiàn)象，進一步避免搭板和路堤銜接處出現(xiàn)局部沉陷，從而消除了因設置搭板而引起的二次跳車。
5、采用過渡性路面
根據(jù)橋涵的長度和路基的容許工后沉降值等，在橋頭一定長度范圍內(nèi)鋪設過渡性路面，待路堤沉降基本完成后，再改鋪原設計永久性路面。過渡性路面可采用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類型。其中水泥混凝土六棱塊和條石鋪砌僅適應于水泥混凝土路面，最大優(yōu)點是翻修處理速度快;但不易鋪砌平整，行車仍有抖動感覺，且其砌縫應采用防水材料，以防滲入雨水損害路基。值得推廣的簡便有效方法是瀝青表處過渡層類型，其優(yōu)點是當出現(xiàn)較大沉降時，可及時補充鋪設一層瀝青混凝土或瀝青砂，便能確保行車暢順，有效避免跳車現(xiàn)象。
三、結(jié)語
總之，由于各種因素綜合作用，對于橋頭跳車采用單一處治的作用與效果總是有局限性的。因此，為了解決橋頭跳車病害或使防治作用更為有效，需要綜合考慮，同時采用多種措施進行綜合防治。
