橋頭跳車是指公路橋頭由于橋涵構(gòu)造物兩側(cè)與路堤填料銜接處的差異沉降而使路面出現(xiàn)顯著的縱坡變化,在車輛經(jīng)過(guò)這一地段時(shí)導(dǎo)致車輛通過(guò)時(shí)產(chǎn)生跳躍的現(xiàn)象。跳車對(duì)行車安全和舒適性有非常嚴(yán)重的影響,另外跳車產(chǎn)生的沖擊力會(huì)導(dǎo)致路面、路基和橋梁結(jié)構(gòu)的損壞。因此,頻繁的跳車不僅不利于車輛的安全行駛,而且車輛產(chǎn)生的共振也會(huì)影響橋梁的壽命。
1 橋頭跳車的產(chǎn)生原因
1.1 原料原因
(1)不同材料在受同一荷載作用下的塑性變形和次固結(jié)沉降不同,因此在施工中盡量選擇強(qiáng)度大、剛度強(qiáng)、壓縮性小的材料。
(2)透水性好的材料一般在施工中較為常用,但由于其透水性,致使天然地基和相鄰路基土?xí)苤車鷿B透水、毛細(xì)水、路面滲水、橋臺(tái)沉降滲水等的浸濕而軟化,這就容易造成臺(tái)背回填土的地基和臨近路基強(qiáng)度降低,路面容易出現(xiàn)凹陷變形。
(3)因臺(tái)背部位地基強(qiáng)度低而引起的跳車。橋涵是剛性體,其地基強(qiáng)度一般都有較高的要求,而且一般都進(jìn)行加固處理,發(fā)生沉降的機(jī)會(huì)較小。而臺(tái)后填料地段地基未進(jìn)行加固處理,進(jìn)而容易出現(xiàn)路面輾壓逐漸下降現(xiàn)象,以致形成臺(tái)階。
(4)橋頭搭板只能在表面上解決凹陷問(wèn)題,不能從根本上消除臺(tái)背與構(gòu)造物的沉降差異,若臺(tái)背回填下沉,其上的搭板也將隨其一起下沉,起不到繼續(xù)支撐的作用。
1.2 施工原因
(1)臺(tái)背回填處天然地基承載力低,地基雜物和浮土較多,或軟土地基、濕陷性黃土地,在為曬干就進(jìn)行回填等施工,等水分蒸發(fā)后又出現(xiàn)凹陷。
(2)回填材料選用不當(dāng),級(jí)配、含泥量等沒(méi)有很好進(jìn)行控制,甚至路堤填筑用什么材料臺(tái)背回填就用什么材料,有些比路基填料還要差。
(3)臺(tái)背回填的范圍過(guò)小,或臺(tái)背回填與路堤連接部位沒(méi)有按規(guī)定設(shè)置斜坡銜接,而是依其遺留缺口順勢(shì)填筑,從而導(dǎo)致坡度銜接不協(xié)調(diào)。
(4)回填材料的壓實(shí)度不夠。由于臺(tái)背回填處于構(gòu)造物與路堤填筑之間的缺口處面積很小,大噸位壓路機(jī)由于滾輪占地面積過(guò)大,所以不能靠近構(gòu)造物,只能用小型打夯機(jī)夯實(shí)或大噸位壓路機(jī)靜壓,致使填料壓實(shí)度不滿足設(shè)計(jì)和規(guī)范要求,使填充材料的整體強(qiáng)度不一致,填方體產(chǎn)生豎向固結(jié)變形,形成較大的工后沉降。
(5)質(zhì)量控制難度大。首先由于臺(tái)背回填施工具有結(jié)構(gòu)層次較多的特點(diǎn),繁瑣且細(xì)節(jié)較多,增加了監(jiān)理進(jìn)行施工檢查的難度;其次,臺(tái)背加固填壓實(shí)度檢測(cè)方法滯后,加之填料不均勻,最大干密度難以控制,造成壓實(shí)度數(shù)據(jù)失真現(xiàn)象嚴(yán)重;第三,缺少對(duì)臺(tái)背回填整體內(nèi)在質(zhì)量快速、準(zhǔn)確的檢驗(yàn)方法,相關(guān)的檢測(cè)也缺乏標(biāo)準(zhǔn);第四,相關(guān)的文件對(duì)回填材料的技術(shù)指標(biāo)沒(méi)有明確規(guī)定,從而很多施工單位不重視回填材料的質(zhì)量,導(dǎo)致回填質(zhì)量不過(guò)關(guān)。
2.1 對(duì)橋體兩端的改進(jìn)設(shè)計(jì)
2.1.1 搞好臺(tái)背部位的地基處理
清淤處理是搞好地基前期工作的關(guān)鍵,這樣可以最大限度的保證地基的抗壓強(qiáng)度,消滅填料地基隱患。換填時(shí)可采用適用于各自土質(zhì)特點(diǎn)的特殊地基處理方法進(jìn)行處理,比如軟土地基適合采用袋裝砂井、粉噴樁、擠密樁等進(jìn)行處理;濕陷性黃土地基適合用強(qiáng)夯法并用加固土進(jìn)行封閉的方法來(lái)減少工后沉降。
2.1.2 選擇合適的臺(tái)背填料
在橋臺(tái)5m~10m范圍內(nèi)選擇卵石土、碎石土、中粗砂以及強(qiáng)度較高的工業(yè)廢渣等強(qiáng)度高、易壓實(shí)、固結(jié)快、透水性好、后期壓縮變形小的材料。這些材料不僅能有效地排除土中自由水,而且對(duì)防止凍害也有一定作用。
2.1.3 使橋頭縱坡合理適當(dāng)
在剛性橋面到柔性路面設(shè)置過(guò)渡段橋頭搭板,做成沿路線縱向10%的縱坡,保證橋兩側(cè)的起伏不至于突兀,減少坡度,減緩從橋梁下來(lái)對(duì)路基面層的沖擊力。
2.1.4 加強(qiáng)橋頭排水設(shè)計(jì)
積水可以使路面的強(qiáng)度減小,當(dāng)遇到反復(fù)輾壓作用時(shí)會(huì)使地基承載力下降和邊坡土方飽和和坍塌。因此橋頭得路基應(yīng)注意排水系統(tǒng)的設(shè)計(jì),可以在兩側(cè)橋頭路堤中央分隔帶加鋪預(yù)制塊硬化路堤表面,并要求硬化帶與橋臺(tái)前錐坡硬化連成一體,這樣可以有效防止路面產(chǎn)生滲水現(xiàn)象。在已經(jīng)出現(xiàn)有地下水滲入的地段,要設(shè)置滲溝、盲溝等排水設(shè)施。
2.1.5預(yù)防橋頭跳車新技術(shù)的運(yùn)用
近幾年以來(lái),新技術(shù)如用土工格柵處理臺(tái)背填方、用加筋土整體式橋臺(tái)解決軟土地基路橋結(jié)合處的差異沉降、臺(tái)背回填設(shè)計(jì)中“剛?cè)徇^(guò)渡”法的運(yùn)用等有效的解決了橋頭跳車現(xiàn)象
2.2 橋路施工階段的控制措施
2.2.1 合理選擇輾壓機(jī)械,保證填料的壓實(shí)度
根據(jù)壓實(shí)機(jī)具的不同,一般采用不同的壓實(shí)厚度,用12t—15t三輪壓路機(jī)碾壓時(shí),每層的壓實(shí)厚度不應(yīng)超過(guò)15cm;用18t—20t的三輪壓路機(jī)碾壓時(shí),每層的壓實(shí)厚度不應(yīng)超過(guò)20cm;選用小型振動(dòng)壓路機(jī)進(jìn)行壓實(shí)時(shí)壓實(shí)厚度不應(yīng)超過(guò)10cm。
2.2.2 避免出現(xiàn)壓實(shí)盲區(qū)
由于橋涵端墻處的形狀不規(guī)則以及機(jī)械壓實(shí)的作業(yè)面狹小,在橋臺(tái)和路基銜接處,就難免會(huì)形成一定的壓實(shí)盲區(qū)。壓實(shí)不完善的話,在經(jīng)過(guò)一系列物理作用和風(fēng)吹日曬后,盲區(qū)會(huì)出現(xiàn)物料松散,起皮現(xiàn)象,時(shí)間久了就會(huì)發(fā)生凹陷。可以采取以下方式避免:在橋涵頭需進(jìn)行回填的范圍外再推外數(shù)米,直至路基的壓實(shí)區(qū)為止,然后挖臺(tái)階,薄層填筑碾壓,同時(shí)在邊角部位配以人工打夯工具。
2.2.3 采用輕型壓路機(jī)與重型壓路機(jī)相配合的碾壓方式
在比較寬闊的部位使用大型壓實(shí)機(jī)械,在監(jiān)控構(gòu)造物的邊緣50cm內(nèi),采用小型壓路機(jī)分薄層認(rèn)真夯壓密實(shí)。這樣就可以使橋涵頭及其各個(gè)死角都得到較好的碾壓,使路面得到全方位的壓實(shí),保證施工質(zhì)量。
2.2.4 預(yù)壓法減少工后沉降
一般道路工程都有12個(gè)月的預(yù)壓期,可以在道路施工前期有效地進(jìn)行預(yù)壓,保證基地路面的平坦性,同時(shí)確保整體施工結(jié)束后不會(huì)出現(xiàn)路基型凹陷。
3 橋頭跳車問(wèn)題的控制措施
要根據(jù)引起跳車的實(shí)際原因進(jìn)行相關(guān)的維護(hù)和修理,有效對(duì)跳車部位進(jìn)行修復(fù),保證公路暢通,主要的控制措施有以下幾種:
3.1 更換橋體兩端的填料
可以將橋體兩端的材料換成細(xì)碎、平緩的材料,保持車輛行駛的穩(wěn)定性。首先將橋涵兩端的臺(tái)背填料挖除除約0.5m~0.8m的深度,然后進(jìn)行換填處理。在換填過(guò)程中采用抗水侵蝕性好的填料,如砂石填料、水泥土、石灰土、水灰穩(wěn)定碎石等等,保護(hù)橋體材料的起伏坡度。
3.2 用注漿法增強(qiáng)臺(tái)背填料的強(qiáng)度
漿液主要由水泥、粉煤灰、水和少量速凝劑按一定比例配制而成,注漿法填充可以增強(qiáng)臺(tái)背材料的強(qiáng)度。根據(jù)下沉部分的結(jié)構(gòu)探查,確定適當(dāng)?shù)臐{液比重和注漿深度,依靠吃漿量和影響半徑來(lái)填充土體空隙,提高注漿壓力來(lái)增強(qiáng)土體強(qiáng)度。