河南省交通运输厅高速公路洛阳管理处河南洛阳471000
摘要:在我国公路建设实践中,由于多方面的原因,桥头跳车问题并未得到很好的解决。投入使用的高等级公路由于桥头跳车导致的维护费用也很高,而且妨碍了正常高速行车,降低了行车舒适性,甚至引发交通事故,造成巨大的经济损失。本文想通过对跳车产生的原因进行分析,提出防治措施及办法,以提高行车安全性。
关键词:桥头跳车;成因;防治措施
前言
我国公路建设正处在“质”与“量”并重的发展阶段,桥头跳车问题是公路桥梁建设中一直难以解决的问题,也是桥梁施工中的难题。桥头跳车不仅影响了行车的舒适性和安全性,还会对车辆、路面、路基、桥面、伸缩缝造成冲击损坏,增加车辆公路的维修和养护费用,在经济上造成很大的损失。
1、概述
桥头跳车是我国已建成高速公路的质量通病,尽管国内外对该问题已有不少的研究,但鉴于设计理论和施工控制多方面的因素,该问题一直未能得到很好的解决。
所谓的“桥头跳车”是指道路与桥梁、涵洞等构造物的衔接区域出现的路面或搭板变形、断裂,甚至坑槽,从而使车辆行驶经过该区域受到冲击后发生明显跳跃、颠簸的现象。尤其在软土地区,桥头跳车问题更为突出。
2、桥头跳车的危害
由于结构物与台背的不均匀沉降,致使路、桥过渡段出现不同程度的台阶,从而使路面平整性受损,严重影响了公路的使用功能,其主要危害分述如下。
2.1降低行车速度、影响行车安全
在实地调查过程中发现车辆在经过有一定桥头跳车现象的路桥交界处时,车辆减速现象非常明显。其主要原因有:一方面在发生桥头跳车的地方,由于汽车发生强烈的颠簸;另一方面车辆以折线形式从上坡过渡到平坡,可能发生腾空现象。因此,有经验的驾驶员出于安全和舒适的考虑都会自觉降低车速,同时,车辆的颠簸和跳动甚至会影响到车辆的正常操作,造成车辆失控,引起行车事故。
2.2对路面、桥梁的影响
对于设有缓和段的跳车问题,车辆由过渡段驶向路面过程为超重过程,路面将承受比实际荷载更大的作用力。如果车辆在路桥相接处以台阶形式由桥台驶向路面,车辆荷载将以冲击形式作用到路面,对路面的作用更为不利。因此,桥头跳车现象将加速桥头路面的疲劳破坏,也将加速桥台、桥头搭板、支座及伸缩缝的损坏。
3、桥头跳车的形成原因
桥头跳车的形成原因是不均匀沉降,表现形式有横坡变化、纵坡变化、局部沉降等。横坡变化发生在高填土路堤时,由于路堤中心和路肩土中的受力不相同而造成不均匀沉降,使得横断面及路拱坡度变化;纵坡变化是在台背与结构物不均匀沉降较大时发生的变化;局部沉降是指构造物台背的过渡段上发生局部高低差现象。
3.1桥台基础沉降
构造物结构一般都是由刚性的石砌或者钢筋混凝土浇筑而成,而公路路基和路面是相对柔性的。随着桥梁的运营使用,台后填土则容易发生形变,如果桥台基础处理好的话,沉降现象不会出现或沉降不明显。
3.2路堤填土的沉降
按照工序看,台背回填一般都是在桥涵构造物完成后进行的,这样桥头会由一个填土高、施工面窄的作业段,给施工带来不便,容易使得压实度达不到标准。在运行过程中,在车辆荷载作用下路基填料逐步被压缩,孔隙率低,从而形成沉降。
3.3未处理好排水系统
在桥涵和路堤接连部位,存在缝隙,雨水随缝隙渗入基底,对基底产生侵蚀和冲刷,致使填土料流失,破坏结构层,从而造成路堤塌陷。
3.4施工不当
一些施工单位只求进度而忽视质量,没有严格按施工规范作业,在进行台背回填时松铺厚度控制不严,回填速度过快,压实度未达到要求,材料把关不严,用人工压实,加上台背的防护排水工程设置不完善,使高填土引道不稳定,工后产生不均匀沉降。桥台路堤的联结处设计不合理,致使在车辆及雨水的作用下产生裂缝,使该处下部填料及基层受损,形成跳车。
3.5桥台伸缩缝的破损
桥台伸缩缝主要是用于调节由车辆荷载环境性和桥梁建筑材料的物理性能所引起的上部结构之间的位移和上部结构之间的联结,该部分若设置不当,安装质量低劣、缺乏科学和及时的养护,在桥台伸缩缝处形成台阶,从而引起桥头跳车。
4、减少桥头跳车措施
4.1减少地基沉陷
桥涵通常位于沟壑地方,地下水位较高,此类土天然含水量大于液限,天然孔隙比大,压缩性高,抗剪强度低,一旦受到扰动,天然结构易受破坏,强度便显著降低,处理好桥台后软地基是控制桥台跳车的重要措施。
桥头路堤地基要针对软土层的厚度和软弱程度采用不同的处治方法。当浅层软土厚度小于2m时宜全部挖除,再进行基底压实,换填颗粒较粗的填料,如天然砂砾、碎石、工业废渣等压实度要求同一般地基。当软土层较厚全部挖除有困难时,应采用粉喷桩、旋喷桩、碎石桩、排水板等方法进行处治并设置砂砾垫层,在垫层顶部铺设土工布,坡脚处设排水盲沟及时将路基水排除。
4.2严格控制桥头路堤的压实标准
⑴对于桥头路堤的压实,每层压实厚度不超过15cm。
⑵由于桥涵端处的外形不规则,机械压实的作业面狭小,这就不可避免地在桥台和路基衔接处形成一定的压实盲区。为解决此问题可采取如下措施:
在桥头需进行回填的范围外再扩大数米,直至路基的压实区为止,然后挖台阶,薄层填筑碾压,同时在边角部位配以人工打夯工具以及小型振动夯(板),达到全方位的压实。
4.3加强桥头路堤防护
桥头路堤包括锥、护坡,应采用封闭式全防护,砌筑砂浆及勾缝要密实、饱满。护坡基础抗滑抗倾覆稳定性及埋置浓度要满足设计要求,保证防护工程基础的稳定性和护坡的完整性。
4.4严把施工过程的质量关
4.4.1台背填土与路基衔接处应开台阶,台阶开至路基压实处。
4.4.2对于台背不易被压实机械碾压的“死角”,采用小型压路机碾压或强夯方法处理,应摊铺平整,分层压实。每层压实厚度不宜超过15cm,以保证压实度要求。
4.4.3台背回填应与路基同步施工,以便充分发挥大型填方压实机械的功效,如果施工场地允许,可采用横向碾压法,使压路机能尽量靠近台背进行碾压以确保压实质量。
4.4.4选择一个素质较好的施工队伍在强化管理和严格监理之下进行施工,使台背填土达到《公路桥涵施工技术规范》规定的高速公路和一级公路为95%,其它公路为93%的要求。
4.5设置桥头搭板
设置桥头搭板的目的是将台堤衔接处突变的错台高差分散到搭板的两端。搭板的一端支承在台背上,用锚栓固定,另一端可直接置于石灰稳定土或路面基层上,不设枕梁。搭板长度依据设计行车速度、路堤填上高度及预计的桥台与台后填土的工后沉降差的大小来确定,影响搭板厚度的因素有:板长、板宽、脱空长度,斜搭板的斜角、荷载大小以及支承条件等,一般情况下,当台后填土高度大于3m时,其板厚可采用40cm,当台后填土高度小于3m时,其板厚可采用30cm。搭板的下面设有素混凝土填层和石灰稳定土或碎砾石垫层,石灰稳定土或碎砾石垫层应在两侧铺至边坡面处,并顺路方向铺至搭板外2~3m。为了防止雨水渗入路基中,在搭板与台背的接缝之间,还用沥青玛蹄脂填料。设置搭板时,必须同时严格控制台后路基的填料及填筑密实度,以尽量减少沉降量,这样设置搭板才能起到防止跳车的作用。
通过以上措施,可以明显减少桥头跳车现象,提高车辆行驶的舒适性,又可减少因桥头养护而引起的行车不畅、堵塞、交通事故等现象。但为了能更好的解决造价及施工工期等一系列问题,只有设计部门、施工部门和养护部门协调合作,针对不同原因,因地制宜,提出适合本地区的方案才能有效地避免桥头跳车病害的产生。
5、结语
路桥过渡段的桥头跳车问题归根到底就是桥头填土的沉降问题,而桥头填土的沉降量主要取决于填土后引起的地基压缩沉降和填土本身的自然密实沉降。对于本文未涉及的地基沉降计算问题,尚可通过对地基的沉降规律进行观测、分析,从而设置合理的预留值,以缓解后期运营沉降带来的沉降影响。此外,设计施工中应针对不同地基、不同填筑材料、不同填土高度、不同桥台类型等采用不同的技术措施进行综合处理,该方面需要进一步优化和研究。
参考文献
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