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前言:橋頭跳車是由于公路橋頭及伸縮縫(橋頭引道)處的差異沉降或伸縮縫破壞而使路面縱坡出現臺階引起車輛通過時產生跳躍的現象。車輛通過橋頭時騰空產生的跳動和沖擊,又造成對橋梁和道路的附加荷載,加速了橋頭搭板,支座及伸縮縫的損壞,同時也加劇了車輛機件的磨損,降低其使用壽命,另外,跳車時車輛顛簸,引起駕駛員和乘客身體和心理不適,嚴重時會影響駕駛員的正常操作,造成行車事故。可見橋頭跳車之危害,須嚴加治理。
1.公路橋頭跳車的起因分析
1.1 橋臺沉降
不均勻沉降正是因為橋臺基本不沉降而臺背填土路堤存在較大沉降引起的。橋臺是剛性構筑物,其下部一般都有樁基礎,因而橋臺的變形和沉降非常小;路堤和地基是柔性的,在荷載作用下都有較大的塑性變形,所以橋頭路堤的沉降比橋臺要大,造成了兩者的沉降差異。
1.2 橋臺基礎的沉降
橋臺基礎處理較好,一般認為沉降已經完成,相對于路基而言,沉降可視為零。
1.3 路堤下天然地基的沉降
地基的沉陷是指原天然地面有軟土、泥沼或不密實的松土存在,這些土具有天然含水率高、孔隙比大、壓縮性高、抗剪強度低、滲透系數小的特點,承載能力極低。路基修筑前未經處理或處理不當,在路基營運荷載的自重作用下,地基下沉或向兩側擠出,引起路基下陷。
1.4 路堤填土的沉降
影響路堤填土壓實效果的主要因素有含水量、土質、壓實功能。臺背的填筑在設計上要求是透水性好的材料,由于受到當地條件的限制,施工單位選擇的材料不當,再加上施工時受作業面的影響,尤其是對于肋式橋臺、U型橋臺等受尺寸的限制,施工機具不能靠近臺背,這樣,有的地方就出現了死角,不能碾壓。在車輛荷載的重復作用下和自身的重力作用下,產生了壓縮沉降,由此產生了跳車。
1.5 排水不暢及填土流失
在橋涵與路堤的連接部位,由于存在施工接縫縫隙,雨雪水會沿縫隙滲透,下滲水對橋臺一般不產生破壞作用,但對土類填料易產生浸蝕和軟化,降低強度,導致填方體變形。尤其是遇水會產生沉陷的濕陷性黃土,在外部車輛荷載沖擊作用下,必然造成橋頭路基沉陷。
1.6 伸縮縫破損
伸縮縫破損,也容易產生跳車,特別以瀝青填料類發生的居多。
2.橋頭跳車綜合防治技術
2.1 地基處治技術
2.1.1 換填法
將一定范圍內的軟弱土層挖去,然后以質地堅硬、強度較高、性能穩定、具有抗侵蝕性的砂、碎石、卵石、素土、灰土、煤渣、礦渣等材料分層充填,并同時以人工或機械方法分層壓、夯、振動,使之達到要求的密實度,成為良好的人工地基。
2.1.2 排水固結法
對于飽和和軟弱土層,通過布置豎向排水井(砂井或塑料排水袋等),使土中的孔隙水被慢慢排出,孔隙比減小,地基發生固結變形,地基土的強度逐漸增長。
2.1.3 水泥粉煤灰碎石樁
以一定配合比率的石屑、粉煤灰和少量的水泥加水拌和后制成的一種具有一定膠結強度的樁體。這種樁是一種低強度混凝土樁,由它組成的復合地基能夠較大幅度提高承載力。
2.2 路堤處治技術
2.2.1 施工工序的合理安排
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。
2.2.2 強夯法處理臺背路堤
強夯法是將重型夯錘從一定高度自由落下,對土體產生巨大的沖擊能,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造物受到振動沖擊力的作用,從而降低路堤的沉降。
2.2.3 土工格柵處治臺背填土
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,另一段與臺背連接,利用土工格柵變形的連續性及其高強度、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,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部的受力狀態,將荷載擴散到一個較大的范圍內,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為連續漸變沉降。
2.3 路面處治技術
2.3.1 設置橋頭搭板
合理選擇搭板的長度,搭板的末端應該設置在穩定的路基上,即搭板至少應該設置在欠壓實區與壓實區交界部位處。為了改善搭板末端的受力狀態,在搭板末端宜設置枕梁,但枕梁的設置卻對于搭板的彎拉應力帶來了不利影響。據研究,枕梁設置可使板底彎拉應力增大約1/3,但卻增大了搭板斷裂的可能性。
2.3.2 采用過渡性路面
在橋與路基連接段,可先修筑過渡性路面,待橋梁主體完成,橋臺填土沉降穩定后再重新修永久性路面。
2.4 排水措施的改進技術研究
合理設置排水設施,從路基頂部向下依次設置透水層、隔離層和粘土層,粘土層和隔離層起隔水作用,防止滲入路面內的水進一步下滲到路基內,從而影響路基的強度和穩定性。隔離層可以用油氈或其它防水材料直接鋪筑在粘土層上,然后在隔離層上鋪設2~5cm后的中砂,以免透水層材料直接與隔離層材料擠壓而損傷隔離層材料,鋪設隔離層之前最好在臺背處涂設一層瀝青,防止水沿臺背滲入下部。最后在隔離層上鋪設透水層,透水層可采用級配碎石填筑,厚度宜取20cm左右。盲溝可以采用大粒徑碎石,除了與透水層接觸處的進水口設置土工織物反濾層之外,盲溝周圍均采用雙層隔水層,一則隔離水滲入正常路堤,另一則防止水繼續下滲。
結束語:
橋頭跳車發生的原因較多,而根據工程實際,需采取的措施也具有多選性。只有設計、施工、監理和管理等各個單位共同努力,在實踐過程中不斷總結,才能處理好這一工程病害。
參考文獻:
[1]《公路路基施工技術規范》(JTG F10-2006)
[2]《公路工程基層施工技術規范》(JTJ034-2000)
[3]《公路橋涵施工技術規范》(JTJ034-2000)