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【摘要】我国高等级公路建设正处在“质”与“量”并重的重要发展阶段,桥头跳车的问题已引起公路建设、设计、监理、施工等部门的日益重视。本文探析公路桥头跳车的原因,并提出相应的处理措施。
【关键词】公路;桥头跳车;原因;处理措施
由于车辆的高速行驶在桥头产生跳动和冲击,对路面和桥梁产生附加的冲击荷载,加速了桥台、桥头路面及桥梁伸缩装置的破坏,也加快了车辆本身的损坏 直接影响公路的使用寿命和社会效益。我国高等级公路建设正处在“质”与“量”并重的重要发展阶段,桥头跳车的问题已引起公路建设、设计、监理、施工等部门的日益重视。本文探析公路桥头跳车的原因,并提出相应的处理措施。
1.公路桥头跳车的原因
1.1地基沉陷
地基不良,由此产生地基沉陷是桥头跳车的主要原因之一。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,有的甚至大于其液限,天然孔隙率大,常含有丰富的有机质,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,桥头路基填筑高度较大,产生基底应力也相对较大,在车辆荷载作用下,更容易引起地基沉陷,凡变形稳定历时往往持续数年乃至数十年。就是一些稳定地基,在外荷作用下,也无可避免出现这个问题。
1.2台背填料压缩引起路基的沉降
台后填料一般为渗透性材料,存在着多孔隙,加上施工时受施工作业方面影响,压实机具不能过分靠近接触台背,不能将填料颗粒间孔隙完全消除,在车辆荷载和自身重力作用下填料迅速压缩,孔隙率降低,便在短时间内产生压缩沉降 造成跳车。
1.3盲目追求施工速度
一些施工队从自身利益出发盲目追求高速度,没有严格按施工规程作业, 台背填土速度过快,对地基造成扰动和破坏,没有充分时间固结,对台背挡土墙等构造物挤压力大;施工时没有做到分层填筑、分层碾压、分层检测。用料设有把好质量关,排水措施没有做好,压实度没有达到要求。还有些单位将台后作为桥梁等施工制作及材料堆放场地,到最后突击台背填土,这些人为因素使高填土引道不稳定,施工后沉降大,且不均匀,也是造成跳车现象主要原因之一。
1.4施工工序不当
由于桥而、路面、伸缩缝三者施工工序安排不当,造成三者顶面标高不一致, 形成台台阶;桥台立柱施工顺序不当,涵洞盖板进度慢,造成桥(涵)台后不能及早填土,也是跳车产生的原因。
1.5施工工艺粗糙
桥梁预应力预拱度值控制不好,使桥梁板顶标高超过设计值,施工中要保证桥而最薄厚度而只能用桥头纵坡调整。若纵坡调整坡长较短或与原设计路线纵坡崩句不一致也会产生跳车。
2.桥头跳车处理的有效措施
2.1地基处理
2.1.1一般地基
挖除桥头路堤边坡及锥坡(护坡)坡脚外2m范围内的腐殖土、耕植土、淤泥等,对基底进行压实,压实度不小于85%,另加2个百分点,回填土应分层压实,压实度也按规范提高2个百分点。
2.1.2软土地基
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,在垫层顶面铺设土工布,坡脚处设排水盲沟及时将路基水排除。路基土填筑时还应控制其填土速率(按规范要求)。
2.1.3湿陷性黄土地基
对桥头路堤边坡和锥坡坡脚外2m范围内的地基(明挖扩大基础桥台的基底)进行强夯处理,压实度不低于85%,另加2个百分点,同时满足桥台基底承载力的要求,处理后的基底标高在桥台、桥头路堤范围内应在同一水平面上,并用石灰土或水泥土封闭,防止地基浸水。对湿陷性黄土地基还应做好防水、排水工程,防止地表水渗入路基,造成沉陷。
2.2对接头处路面进行处理
橋台到路基是不同的结构体系。因此,如何消除和减少结构突变影响,使两个性质不同的路面体系在抗垂形变上平顺过渡,是人们应该考虑的主要方面。对于连接沥青路面,则在桥台处增设变厚式钢筋混凝土桥头搭板;对于连接水泥混凝土路面,将连接处路面板改为变厚式。当然,混凝土路面同桥梁相接处,最好还是设置钢筋混凝土桥头搭板。搭板一端放在桥台上,加设防滑锚固钢筋并在搭板上预留灌浆孔,如为斜交桥,尚应设置钢筋混凝土渐变板。
2.3台背回填处的压实
为减少桥涵两端路堤的工后沉降,从而使桥涵两端路堤与桥台结构物的相对沉降尽量小一些,一般可选填筑路堤预压,让路基排水固结,待路堤沉降基本完成以后再开挖涵洞或桥台位置土方,然后再施工桥涵。台背填筑前,宜在处理后的基底顶面上设置横向泄水管或盲沟。台背回填宜在完成台前防护工程及桥涵上部结构吊装之后进行,同时注意结构物两端对称填筑施工。台背回填的压实质量是影响台背回填沉降的一个主要因素。由于台背回填位于路基与桥台相衔接这个特殊位置,成为碾压的一个薄弱环节,压路机难以碾压到位,且大吨位机械振动力太大时,对桥台有影响。因此,台背回填近桥台处的压实机械宜选用小型压实机具,且严格控制每层填筑厚度(宜取10~15cm内)碾压遍数,并对每层填筑质量实施检测,力求压实度达到96%以上,对于机械夯实碾压不到之处,应及时采用人工补充夯实。
2.4路面处理
考虑桥台与台背路面在结构、材料、刚柔、胀缩等方面存在的差异,为了在其纵、横向都能平顺逐渐过渡,可采取以下措施:
设置枕梁和搭板,枕梁和搭板根据不同情况应采取不同的布设方式:
桥梁为正交时,搭板预制安装,板顶浇6cm厚30号钢筋,或钢纤维砼铺装层,在搭板与砼路面相接处设置胀缝,在与搭板邻近的2~3块路面的板缝连续设置胀缝。
桥梁为斜交时,除用钢筋砼搭板和铺装层整体现浇完成以外,还另设钢筋砼渐变板。渐变板的块数视桥梁斜交角度大小而定,大于70°、70°~45°和小于45°时分别设1、2、3块板或以上,并考虑受力关系,其短边应不小于5m,长边不大于10m,搭板按简支计算配筋,渐变板按构造钢筋位于板面下1/3~1/2板厚范围。实践证明采用此措施还应考虑到:
第一,搭板的长度确定至关重要,一般采用>5m长搭板为佳,且其长度与路堤填高成正比,并与土基状况有关。
第二,搭板按简支板进行内力优化并配筋,面层按构造钢筋配筋,但在荷载作用于搭板时,板下路基会起到一定的支承作用,尤其当枕梁下沉时,部分搭板更受到路基支撑,使板顶产生局部拉应力,对这种复杂的受力过程,设计时难以确定,故配筋与实际会有出入,枕梁按弹性地基梁计算,其关键问题在于确定地基(路基)反力的分布规律,而截止到目前关于弹性地基结构计算的各种理论都只是部分地、不同程度地反映地基的实际性质,只在一定范围内比较符合实际,故对于不同计算方法的适用范围应予特别注意。
2.5设置变厚式埋板
对沥青砼路面,在桥台连接处增设变厚式水泥砼埋板,对水泥砼路面,则将连接处的路面板改为变厚式。在搭板、埋板或变厚式板下,为保证连接部位的刚柔层次在水平和垂直方向均渐次变化,宜采用强度及回到弹模量均高于土基的路面结构层材料,以提高该部位的整体受荷和抗冲能力,利于减小错台幅度,调整不均匀沉陷。
3.结束语
桥头跳车,一直以来都是困扰公路部门的大问题,应该从设计人手,加强施工过程的控制管理,针对不同情况,提出解决方案,尽可能地避免桥头跳车病害的产生。
【参考文献】
[1]陈维立等.公路桥头跳车的产生原因与防治措施[J].山西建筑,2006.
[2]李卫炎等.高速公路桥头跳车问题的预防与处理[J].山西建筑,2006.
【关键词】公路;桥头跳车;原因;处理措施
由于车辆的高速行驶在桥头产生跳动和冲击,对路面和桥梁产生附加的冲击荷载,加速了桥台、桥头路面及桥梁伸缩装置的破坏,也加快了车辆本身的损坏 直接影响公路的使用寿命和社会效益。我国高等级公路建设正处在“质”与“量”并重的重要发展阶段,桥头跳车的问题已引起公路建设、设计、监理、施工等部门的日益重视。本文探析公路桥头跳车的原因,并提出相应的处理措施。
1.公路桥头跳车的原因
1.1地基沉陷
地基不良,由此产生地基沉陷是桥头跳车的主要原因之一。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,有的甚至大于其液限,天然孔隙率大,常含有丰富的有机质,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,桥头路基填筑高度较大,产生基底应力也相对较大,在车辆荷载作用下,更容易引起地基沉陷,凡变形稳定历时往往持续数年乃至数十年。就是一些稳定地基,在外荷作用下,也无可避免出现这个问题。
1.2台背填料压缩引起路基的沉降
台后填料一般为渗透性材料,存在着多孔隙,加上施工时受施工作业方面影响,压实机具不能过分靠近接触台背,不能将填料颗粒间孔隙完全消除,在车辆荷载和自身重力作用下填料迅速压缩,孔隙率降低,便在短时间内产生压缩沉降 造成跳车。
1.3盲目追求施工速度
一些施工队从自身利益出发盲目追求高速度,没有严格按施工规程作业, 台背填土速度过快,对地基造成扰动和破坏,没有充分时间固结,对台背挡土墙等构造物挤压力大;施工时没有做到分层填筑、分层碾压、分层检测。用料设有把好质量关,排水措施没有做好,压实度没有达到要求。还有些单位将台后作为桥梁等施工制作及材料堆放场地,到最后突击台背填土,这些人为因素使高填土引道不稳定,施工后沉降大,且不均匀,也是造成跳车现象主要原因之一。
1.4施工工序不当
由于桥而、路面、伸缩缝三者施工工序安排不当,造成三者顶面标高不一致, 形成台台阶;桥台立柱施工顺序不当,涵洞盖板进度慢,造成桥(涵)台后不能及早填土,也是跳车产生的原因。
1.5施工工艺粗糙
桥梁预应力预拱度值控制不好,使桥梁板顶标高超过设计值,施工中要保证桥而最薄厚度而只能用桥头纵坡调整。若纵坡调整坡长较短或与原设计路线纵坡崩句不一致也会产生跳车。
2.桥头跳车处理的有效措施
2.1地基处理
2.1.1一般地基
挖除桥头路堤边坡及锥坡(护坡)坡脚外2m范围内的腐殖土、耕植土、淤泥等,对基底进行压实,压实度不小于85%,另加2个百分点,回填土应分层压实,压实度也按规范提高2个百分点。
2.1.2软土地基
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,在垫层顶面铺设土工布,坡脚处设排水盲沟及时将路基水排除。路基土填筑时还应控制其填土速率(按规范要求)。
2.1.3湿陷性黄土地基
对桥头路堤边坡和锥坡坡脚外2m范围内的地基(明挖扩大基础桥台的基底)进行强夯处理,压实度不低于85%,另加2个百分点,同时满足桥台基底承载力的要求,处理后的基底标高在桥台、桥头路堤范围内应在同一水平面上,并用石灰土或水泥土封闭,防止地基浸水。对湿陷性黄土地基还应做好防水、排水工程,防止地表水渗入路基,造成沉陷。
2.2对接头处路面进行处理
橋台到路基是不同的结构体系。因此,如何消除和减少结构突变影响,使两个性质不同的路面体系在抗垂形变上平顺过渡,是人们应该考虑的主要方面。对于连接沥青路面,则在桥台处增设变厚式钢筋混凝土桥头搭板;对于连接水泥混凝土路面,将连接处路面板改为变厚式。当然,混凝土路面同桥梁相接处,最好还是设置钢筋混凝土桥头搭板。搭板一端放在桥台上,加设防滑锚固钢筋并在搭板上预留灌浆孔,如为斜交桥,尚应设置钢筋混凝土渐变板。
2.3台背回填处的压实
为减少桥涵两端路堤的工后沉降,从而使桥涵两端路堤与桥台结构物的相对沉降尽量小一些,一般可选填筑路堤预压,让路基排水固结,待路堤沉降基本完成以后再开挖涵洞或桥台位置土方,然后再施工桥涵。台背填筑前,宜在处理后的基底顶面上设置横向泄水管或盲沟。台背回填宜在完成台前防护工程及桥涵上部结构吊装之后进行,同时注意结构物两端对称填筑施工。台背回填的压实质量是影响台背回填沉降的一个主要因素。由于台背回填位于路基与桥台相衔接这个特殊位置,成为碾压的一个薄弱环节,压路机难以碾压到位,且大吨位机械振动力太大时,对桥台有影响。因此,台背回填近桥台处的压实机械宜选用小型压实机具,且严格控制每层填筑厚度(宜取10~15cm内)碾压遍数,并对每层填筑质量实施检测,力求压实度达到96%以上,对于机械夯实碾压不到之处,应及时采用人工补充夯实。
2.4路面处理
考虑桥台与台背路面在结构、材料、刚柔、胀缩等方面存在的差异,为了在其纵、横向都能平顺逐渐过渡,可采取以下措施:
设置枕梁和搭板,枕梁和搭板根据不同情况应采取不同的布设方式:
桥梁为正交时,搭板预制安装,板顶浇6cm厚30号钢筋,或钢纤维砼铺装层,在搭板与砼路面相接处设置胀缝,在与搭板邻近的2~3块路面的板缝连续设置胀缝。
桥梁为斜交时,除用钢筋砼搭板和铺装层整体现浇完成以外,还另设钢筋砼渐变板。渐变板的块数视桥梁斜交角度大小而定,大于70°、70°~45°和小于45°时分别设1、2、3块板或以上,并考虑受力关系,其短边应不小于5m,长边不大于10m,搭板按简支计算配筋,渐变板按构造钢筋位于板面下1/3~1/2板厚范围。实践证明采用此措施还应考虑到:
第一,搭板的长度确定至关重要,一般采用>5m长搭板为佳,且其长度与路堤填高成正比,并与土基状况有关。
第二,搭板按简支板进行内力优化并配筋,面层按构造钢筋配筋,但在荷载作用于搭板时,板下路基会起到一定的支承作用,尤其当枕梁下沉时,部分搭板更受到路基支撑,使板顶产生局部拉应力,对这种复杂的受力过程,设计时难以确定,故配筋与实际会有出入,枕梁按弹性地基梁计算,其关键问题在于确定地基(路基)反力的分布规律,而截止到目前关于弹性地基结构计算的各种理论都只是部分地、不同程度地反映地基的实际性质,只在一定范围内比较符合实际,故对于不同计算方法的适用范围应予特别注意。
2.5设置变厚式埋板
对沥青砼路面,在桥台连接处增设变厚式水泥砼埋板,对水泥砼路面,则将连接处的路面板改为变厚式。在搭板、埋板或变厚式板下,为保证连接部位的刚柔层次在水平和垂直方向均渐次变化,宜采用强度及回到弹模量均高于土基的路面结构层材料,以提高该部位的整体受荷和抗冲能力,利于减小错台幅度,调整不均匀沉陷。
3.结束语
桥头跳车,一直以来都是困扰公路部门的大问题,应该从设计人手,加强施工过程的控制管理,针对不同情况,提出解决方案,尽可能地避免桥头跳车病害的产生。
【参考文献】
[1]陈维立等.公路桥头跳车的产生原因与防治措施[J].山西建筑,2006.
[2]李卫炎等.高速公路桥头跳车问题的预防与处理[J].山西建筑,2006.