范洪展

(衡水路橋工程有限公司)

1 橋頭跳車原因分析

(1)地基土質(zhì)不良造成的沉降。橋涵通常置于溝壑地段,地下水位較高,且多屬軟土。由于軟土一般都具有天然含水量大,孔隙比大,壓縮性強(qiáng)和抗剪強(qiáng)度低等特點(diǎn),在軟土上填筑路基,便極易產(chǎn)生沉降。同時(shí),橋頭路基填筑高度較其他地段大,產(chǎn)生基底應(yīng)力相對(duì)較大,更易引起地基沉降,特別是工后沉降較大。

(2)臺(tái)背填料壓縮引起路基的沉降。臺(tái)背填料因含水分、存在孔隙,施工中采取任何措施也難將填料顆粒間的孔隙完全消除。在公路自重及車輛的垂直荷載與振動(dòng)荷載作用下,孔隙率逐漸降低,填料逐漸壓縮,密實(shí)度逐漸增大,便在一定期限內(nèi)產(chǎn)生路基沉降。因此,壓縮沉降主要取決于填料性質(zhì),施工條件及臺(tái)前臺(tái)背的防護(hù)排水工程的設(shè)置情況。

(3)結(jié)構(gòu)材料方面:剛性橋臺(tái)與柔性(相對(duì)橋臺(tái))路堤的結(jié)構(gòu)剛度上存在很大差異,抵抗變形的能力有很大的不同。在行車荷載及自身靜載等作用下,兩者會(huì)產(chǎn)生變形(沉降)差異,從而導(dǎo)致跳車。這是橋頭跳車產(chǎn)生的直接根本原因。

(4)施工工藝方面:橋臺(tái)的施工屬于分段澆注或拼裝砌筑,整體性較好,其組成和形狀基本不受外界條件的影響。而臺(tái)后填土的施工則不同,雖然在靠近臺(tái)背一定范圍內(nèi),從填料上盡量采用沙礫、石渣、灰土等,在施工工藝上也要求分層填筑,分層夯實(shí),達(dá)到密實(shí)度要求,但是在實(shí)際施工中往往這部分是最薄弱環(huán)節(jié):大部分是橋臺(tái)完工后才臺(tái)背填土,作業(yè)面小,在填筑、碾壓和檢測(cè)上都存在死角,有一定的局限性,目前的壓實(shí)手段難以保證其上下密度一致。施工工藝和施工過程的質(zhì)量控制局限都給以后的橋頭跳車留下了隱患。

(5)路面滲水,加劇了橋臺(tái)跳車。沉降差異達(dá)到一定的程度,發(fā)生橋頭跳車現(xiàn)象,汽車行駛于凹凸路面時(shí)因沖擊作用,將使路面結(jié)構(gòu)產(chǎn)生較大的附應(yīng)力。從而加速了路面結(jié)構(gòu)層的破壞,增加了路基填土的受荷變形。整個(gè)路面結(jié)構(gòu)層在橋臺(tái)與路堤銜接處可能會(huì)被撕破,導(dǎo)致路面排水不良,路面的積水通過撕裂處滲到土基,進(jìn)一步降低土體強(qiáng)度,濕陷性黃土尤為嚴(yán)重。使沉降增大、跳車加劇,嚴(yán)重時(shí)還會(huì)出現(xiàn)沉陷或坑槽。而這些病害更加劇了排水的不暢,路面滲水更為嚴(yán)重,形成惡性循環(huán)。

2 橋頭跳車預(yù)防措施

2.1 搞好臺(tái)背部位的地基處理

首先要徹底清淤,將橋涵頭所有含量超標(biāo)準(zhǔn)的土壤完全清除,直到符合強(qiáng)度要求為止,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)的非凡地基處理方法進(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)行封閉的方法來減少工后沉降。

2.2 選擇合適的臺(tái)背填料

(1)在橋臺(tái) 5～10m范圍內(nèi)選擇強(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,如級(jí)配良好的卵石土、碎石土、中粗砂以及強(qiáng)度較高的工業(yè)廢渣等。這些材料滲水性好、無孔隙水壓高及抗壓強(qiáng)度高、易壓實(shí),且能有效地排除土中自由水,防止凍害。

(2)采用輕質(zhì)填料減少附加應(yīng)力法,該法是在橋頭段的路堤采用輕質(zhì)、超輕質(zhì)填料聚苯乙烯塊(其容重為土的1/100)填筑,以減少地基土的附加應(yīng)力,達(dá)到減少沉降的目的。該法治理的效果明顯,但是造價(jià)較高。

2.3 薄層碾壓,避免出現(xiàn)壓實(shí)盲區(qū),保證填料壓實(shí)質(zhì)量

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 12～15t三輪壓路機(jī)碾壓時(shí),每層的壓實(shí)厚度不應(yīng)超過 15cm。用 18～20t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 10cm。為了保證填料的壓實(shí)質(zhì)量,采用輕型壓路機(jī)與重型壓路機(jī)相配合的碾壓方式,在比較寬廣的部位盡量使用大型壓實(shí)機(jī)械,只有在監(jiān)控構(gòu)造物的邊緣 50cm內(nèi),才采用小型壓實(shí)機(jī)械分薄層認(rèn)真夯壓密實(shí)。

由于橋涵端墻處的外形不規(guī)則,機(jī)械壓實(shí)的作業(yè)面狹小,為避免地在橋臺(tái)和路基銜接處形成壓實(shí)盲區(qū),故在橋涵頭需進(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,以確保壓實(shí)度。

2.4 預(yù)壓法減少工后沉降

在條件答應(yīng)的情況下,提前安排橋頭路基施工,使其有12月的預(yù)壓期,使可能發(fā)生的沉降在施工期結(jié)束后就基本完成,減少工后沉降。

2.5 橋頭路面設(shè)置過渡性路面

根據(jù)橋臺(tái)的長度和路基的容許工后沉降值計(jì)算等情況,在橋頭一定范圍(30～50m)內(nèi)鋪設(shè)過渡性路面,待路堤沉降基本完成(一般為 3～5年)后,再改鋪原設(shè)計(jì)永久性路面。常用的過渡性路面類型:預(yù)制水泥混凝土六棱塊、條石鋪砌、半剛性過渡層或?yàn)r青表處過渡層等,其中混凝土六棱塊和條石鋪砌僅適用于水泥混凝土路面。值得推廣是瀝青表處過渡層類型,其優(yōu)點(diǎn)是出現(xiàn)較大沉降時(shí),可及時(shí)補(bǔ)充鋪設(shè)一層瀝青混凝土或?yàn)r青砂,以確保行車順暢。

2.6 加強(qiáng)橋頭排水設(shè)計(jì)

水對(duì)地基和填土垢強(qiáng)度具有非常大的影響,水可以使土體含水量增加,使地基承載力下降和邊坡土方飽和和坍塌。因此橋頭填方路基更應(yīng)注重排水設(shè)計(jì),要保持橋頭排水通暢無積水。在兩側(cè)橋頭路堤中心分隔帶加鋪預(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,防止水滲入橋臺(tái)后路堤內(nèi)。在有地下水滲入的地段。要設(shè)置滲溝、盲溝等排水設(shè)施。

3 橋頭跳車修復(fù)辦法

盡管在設(shè)計(jì)和施工中采取了措施來防止橋頭跳車,但實(shí)際由于操作不到位,還有可能出現(xiàn)個(gè)別跳車現(xiàn)象。當(dāng)橋頭沉降已發(fā)生,造成跳車時(shí),要根據(jù)實(shí)際情況,對(duì)癥下藥,綜合治理,有效對(duì)跳車部位進(jìn)行修復(fù),保證公路暢通。

3.1 更換填料

將橋涵兩端的臺(tái)背填料挖除 0.5～0.8m,然后進(jìn)行換填處理。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,以改善填料的水穩(wěn)性。

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。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,控制一定注漿壓力,依靠吃漿量和影響半徑來填充土體空隙,增強(qiáng)土體強(qiáng)度。

3.3 加鋪瀝青混凝土

為使沉降后的路面與緩和段端部銜接順適,應(yīng)對(duì)端部開挖處理,一般下挖 15～20cm為宜,然后分層加鋪熱拌瀝青混凝土。

3.4 摻膠混凝土處理

摻膠混凝土適用于對(duì)水泥混凝土路面的修補(bǔ)。當(dāng)水泥混凝土路面下陷 1～2cm時(shí),適合用摻膠水泥砂漿處理;當(dāng)路面下陷 3cm以上時(shí),適合用摻膠混凝土處理。

4 結(jié)束語

橋頭跳車問題,一直以來都是困擾公路部門的大問題,引起橋頭跳車的原因是多方面的,我們應(yīng)該從設(shè)計(jì)入手,加強(qiáng)施工過程的控制管理,針對(duì)不同情況,提出不同的解決方案,盡可能地避免橋橋頭跳車病害的產(chǎn)生,提高行車舒適性和安全性,使我們的公路建設(shè)事業(yè)邁上一個(gè)新臺(tái)階。

[1] 公路軟土地基設(shè)計(jì)規(guī)范 .人民交通出版社.

[2] 凌治平.土力學(xué)原理.人民交通出版社.

[3] 公路橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范.人民交通出版社.

[4] 高速公路養(yǎng)護(hù)質(zhì)量檢評(píng)與新技術(shù)規(guī)范應(yīng)用手冊(cè).

[5] 公路質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)JTGF80/1-2004.