公路橋頭跳車原因分析及加固對策
2011-09-21 來源：中國百科網(wǎng)
路面橋頭跳車是公路工程建設(shè)的八大質(zhì)量通病之一，在高速公路和各級公路中普遍存在，研究分析和預(yù)防橋頭跳車現(xiàn)象，具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。
一.橋頭跳車的原因分析
橋頭跳車主要產(chǎn)生在路、橋過渡銜接處，其產(chǎn)生跳車的原因，概括地說是路、橋剛度差異大，剛?cè)岵痪鸬某两挡痪鶎?dǎo)致的現(xiàn)象。經(jīng)具體分析，認(rèn)為產(chǎn)生路基剛度不均的主要原因有以下幾個方面：
1.1路、橋結(jié)構(gòu)不同
從路面和橋的組合可以看出，橋臺是剛性體系，路面為柔性或半剛性多層體系，由于結(jié)構(gòu)的剛度不同，在路、橋過渡段受到車輛荷載的作用時，橋臺由于巨大建筑作用，加上基礎(chǔ)處理較好，一般認(rèn)為沉降已經(jīng)完成，沉降可視為零，而路面的墊層、基層密實(shí)度迅速增加，結(jié)構(gòu)層壓縮，兩者之間引起不同的變形從而造成豎向沉降不均。水平方向的橋臺前面沒有荷載，而臺后路基土對橋臺產(chǎn)生水平推力，加上車輛行使沖擊荷載的作用，橋臺便會發(fā)生一定程度的水平位移，這也加大臺后填土的沉降。
1.2橋臺的填料、壓實(shí)
臺后填料一般為滲透性材料，存在多孔隙，施工時受施工作業(yè)方面影響，壓實(shí)機(jī)具不能過分靠近接觸臺背，不能將填料顆粒間孔隙完全消除，在車輛荷載和自身重力作用下，填料迅速壓縮，孔隙率降低，便在短時間內(nèi)產(chǎn)生壓縮沉降，因而產(chǎn)生路面下沉而造成跳車。在工程實(shí)踐中，就是施工時工序符合要求，壓實(shí)度達(dá)到要求，但臺后填土較高，在運(yùn)營后路堤填土的自重和動荷載的作用下也不可避免產(chǎn)生沉降。有時臺后填土荷載對基底產(chǎn)生附加壓力，嚴(yán)重時會使橋臺向后傾斜，發(fā)生不均勻下沉，危及行車安全。象粵贛高速龍南段小車河大橋，通車已達(dá)8年左右，養(yǎng)護(hù)部門每年都進(jìn)行大中修，每年都用瀝青貫入式作了調(diào)平層，但沉降量都在8cm左右，使下雨時水分不能迅速排出，影響行車，又破壞了路面結(jié)構(gòu)，危及行車安全。
1.3地基條件影響
由于橋涵通常位于溝壑地方，橋臺都是建在河海地基之上，土質(zhì)不良，地下水位較高，在南方地帶多有軟基軟土，此類土天然含水量大于液限，天然孔隙比大，常含有機(jī)質(zhì)，壓縮性高，抗剪強(qiáng)度低，一旦受到擾動，天然結(jié)構(gòu)易受破壞，強(qiáng)度便顯著降低，橋頭路基填筑高度較大，產(chǎn)生基底應(yīng)力相對較大，在車輛荷載作用下，更容易引起地基沉陷，且變形穩(wěn)定歷時往往持續(xù)數(shù)年乃至數(shù)十年。就是在一些穩(wěn)定地基或者地基作了處理，在外荷不斷重復(fù)作用下，也無可避免出現(xiàn)這個問題。
1.4橋臺地面以上設(shè)計(jì)高，臺后路堤沉降量大
在平原地區(qū)為滿足人車立交、排洪能力需要，一般將橋下凈空加大，致使臺后路堤填土較高，多數(shù)達(dá)到5m以上，甚至高達(dá)10m以上。按土力學(xué)計(jì)算和施工規(guī)范規(guī)定，填土高度>6m的路基，其后臺路基沉降范圍在8～20cm。
1.5施工的原因
施工隊(duì)伍盲目追求高速度，沒有嚴(yán)格按施工規(guī)程作業(yè)，臺背填土與其連接的路堤不能同時施工，速度過快，對地基造成擾動和破壞，沒有充分時間固結(jié)，由于存在縫隙，雨水會沿縫隙滲透，對路面結(jié)構(gòu)層和路基土產(chǎn)生沖刷和浸蝕，增加路面各結(jié)構(gòu)層和路基土的含水量，造成各種細(xì)粒土的流失，隨著路基和各結(jié)構(gòu)層的破壞，對臺背擋土墻等構(gòu)造物擠壓力大，施工時沒有按分層填筑、分層碾壓、分層檢測“三分法”施工。用料沒有把好質(zhì)量關(guān)，排水措施沒有做好及填土流失，壓實(shí)度沒有達(dá)到要求，在外部車輛荷載沖擊作用下，這些人為因素使高填土引道不穩(wěn)定，工后沉降大且不均勻，是造成跳車現(xiàn)象主要原因之一。
二.橋頭跳車的防治對策
為解決橋頭跳車問題，必須盡量減小路橋過渡段的剛度不均。對此，可采取以下幾個對策進(jìn)行處理。
2.1橋臺軟基處理
處理好臺后軟弱地基是控制橋頭跳車重要措施。對于臺前不良地質(zhì)地段應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行處理，處理軟基現(xiàn)在國內(nèi)有換填法、超載預(yù)壓、塑料排水板、粉噴樁復(fù)合地基等常用方法。就目前情況看，水泥粉噴樁復(fù)合地基加固軟土效果明顯，施工工期短，但費(fèi)用高；超載預(yù)壓一般可利用施工荷載作為軟基預(yù)壓荷載，但施工工期較長，剩余沉降量也大；塑料排水板法加固效果好，工期較短，施工簡單，經(jīng)驗(yàn)較為成熟，是目前處理軟基較為常用方法。我們要根據(jù)當(dāng)?shù)貙?shí)際情況，加以應(yīng)用，使地基承載能力滿足設(shè)計(jì)要求后方可在其上填筑路堤。
2.2填料選擇及壓實(shí)要求
臺后填料采用改良填料。從理論講應(yīng)當(dāng)選擇強(qiáng)度高、宜壓實(shí)、級配好、透水性強(qiáng)的砂礫土、卵石土等填料較理想。這種填料包括碎石、砂礫石、水泥石灰穩(wěn)定砂石土、低等級混凝土等。使用優(yōu)質(zhì)填料，必須配以嚴(yán)格的填筑壓實(shí)和檢測標(biāo)準(zhǔn)，否則將不會發(fā)揮過渡段的功能。
2.3橋臺上設(shè)置鋼筋混凝土搭板
如何消除和減少結(jié)構(gòu)突變影響，使兩個對接性質(zhì)不同路面體系在抗垂直形變上能平順過渡，是我們考慮主要方面。對連接瀝青路面，則在橋臺處增設(shè)增變厚式鋼筋混凝土搭板，對連接水泥混凝上路面，則將連接處路面板改為變厚式。搭板一端放在橋臺上，并加設(shè)防滑錨固鋼筋和在搭板上預(yù)留灌漿孔，另一端置于枕梁上，枕梁處路堤局部范圍設(shè)置碎石樁或水泥石屑樁，以形成局部復(fù)合路堤，改善枕梁及其下部路基土承載能力，減小該處沉降。搭板可水平放置，也可傾斜放置。搭板按簡支梁設(shè)計(jì)，枕梁按彈性地基梁設(shè)計(jì)。枕梁處路堤局部范圍，是應(yīng)力集中的部位，也是變形最敏感的部位，因此，在該局部范圍應(yīng)作特殊處理，即在碎石樁或水泥石屑樁，均采用普通碎石樁成樁機(jī)械施工，樁徑為35厘米，樁長一般為5米，樁距1.5米，經(jīng)實(shí)踐檢驗(yàn)，這一處理方法能明顯改善沉降不均問題。采取措施處理此問題，一是注意施工方法，盡量減小凹陷和錯臺高度；二是對出現(xiàn)的凹陷和錯臺及時修補(bǔ)。
2.4加筋土路基
在臺后路基中分層埋設(shè)加筋材料。加土工網(wǎng)不僅可以減少路基的沉降，而且能使沉降呈線性連續(xù)發(fā)生。
2.5合理安排施工工序
對采用樁柱式橋臺的路橋過渡段可先施做粉噴樁進(jìn)行地基加固，然后填筑路基及橋臺錐體護(hù)坡，最后反開挖施工橋臺鉆孔樁及蓋梁。粉噴樁一般采用水泥粉噴樁，其加固范圍一般為橋涵缺口至錐體護(hù)坡前。橋頭填土采用8%～9%的石灰土分層建筑，分層壓實(shí)，填筑時按填土、整平、壓實(shí)、檢測密實(shí)度四道工序進(jìn)行，每層填土松鋪厚度30cm，壓實(shí)度≥95%。在廣州市廣園快速路、廣惠高速公路、廣深高速公路等項(xiàng)目中均使用了上述方法填筑的臺后路堤。
三.結(jié)束語
通過分析橋頭跳車原因，對以上幾項(xiàng)防止橋頭跳車的方法可以這樣評價：
3.1使用級配粗粒填料填筑臺后路基，能有效解決橋頭跳車現(xiàn)象，但由于填料質(zhì)量相對較大，容易引起地基過大沉降，使處理難度加大，且成本較高。
3.2鋼筋混凝土過渡板是處理橋頭跳車的有效手段，但必須注意搭板坡度的合理設(shè)計(jì)及搭板尾部與瀝青混凝土路面銜接部位的施工工藝。
3.3加筋土技術(shù)作為一種較成熟的土工加固技術(shù)，處理跳車有很好的前景，但需選好筋條材料，筆者認(rèn)為以選用土工布、土工網(wǎng)、土工格柵、土工隔室等柔性材料為好。
3.4改變施工順序與方法是一種不增加或極少增加施工成本并可有效解決橋頭跳車問題的方法，但其使用范圍有一定的局限性。
