桥头跳车原因及防治措施

田立华

随着我国经济的高速发展,公路建设的速度也是突飞猛进并取得了令世人瞩目的成就。但在公路建设和运营管理过程中,桥头跳车这一质量通病一直在困扰着广大公路建设者。它直接影响行车速度与行车的安全性、舒适性,甚至造成行车事故。同时,由于车辆频繁的跳跃冲击桥台与桥头路面,加速了桥台、桥头路面及桥梁伸缩装置的破坏,也加快了行驶车辆本身的损坏,直接影响公路桥梁和行驶车辆的使用寿命,增加了道路养护费用和车辆运营成本。因此,探讨桥头跳车的原因,研究桥头跳车的处治办法,具有广泛的现实意义。

1 产生原因

所谓桥头跳车是指桥头构造物与引道路堤的衔接处产生较大沉降差异,使得路面形成高低不同台阶,导致高速行驶的车辆在经过这一处时产生的颠簸跳跃现象。一般来说,台阶高度达到1 cm以上,就会使行车产生明显的颠簸不适。

1.1 桥台地基与台后路堤地基的承载应力不同

产生的地基应力相对较大,引起的地基沉降也相对较大,这使得桥台地基与台后路堤地基两者承载应力不同,差别较大,产生的工后沉降不均匀,形成跳车。

1.2 台后路堤填料固结变形引起路基的沉降

桥台一般为钢筋混凝土浇筑的刚性体,其基础一般也都作了加固处理(如:扩大基础、桩基础),因此一般不发生竖向沉降变形。而台背路堤填料因含水分、存在孔隙等特性,即使经充分压实后也难以避免因土基固结等因素造成工后沉降,需待通车一段较长时间后才能趋于稳定。

1.3 防排水工程设施不完善

由于防排水工程设施不完善,排水不畅。路面及边坡渗水沿台背渗入路基,对路基填料侵蚀和软化。同时,过水的桥头路基两侧直接受水浸泡、冲刷,严重的甚至掏空坡脚引起路基土的流失。这些都直接导致填方体强度降低,变形沉降,造成跳车。

1.4 刚柔突变引起的沉陷跳车

构筑物桥台一般采用砌石或钢筋混凝土浇筑而成,具有较大的整体刚度,属于刚性体。而与之相连的台后路堤,则是刚度较小,柔性较大的弹塑性体。两者之间存在着较大的刚度差,在车辆荷载作用下,这个刚度差引起桥台与台后路堤之间产生较大的塑性变形相对差和刚度突变,增强了桥头跳车的振动效果。

1.5 施工质量控制不严引起路基的沉降

在进行桥头路堤的填土作业时,一些施工单位质量意识不强,只求进度而忽视质量,没有严格按施工规范作业。在进行台后路堤填筑时常常出现:原地面清表不彻底,填料松铺厚度控制不严,回填速度过快,压实度未达到要求,缺乏有效的压实机具,填筑材料不合格等。这些都人为的加大了路基的工后沉降。

2 防治措施

2.1 地基处理

1)加固处理。为了消除桥台地基和台后路堤地基的沉降差异,需要对台背回填范围内的路堤地基也进行加固处置。地基加固处理是最有效的防治桥台跳车的方法之一,尤其是对于软弱地基。目前对桥头软弱地基处理,国内有换填法、塑料排水板堆载预压法、砂桩法、水泥搅拌桩、碎石挤密桩、土工格栅加强等措施。

2)超载预压处理。在台后填筑路堤时,在台背范围内预先把土填得比设计高度高一些,或加宽填土宽度,待沉降稳定后再挖除超填部分。

2.2 路基处理

1)选用合理的填料。从理论上讲应当选择内摩擦角大、强度高、易压实、透水性好的材料,如一些常规材料:砂砾、砾石、连续级配碎石、石灰稳定土(湿陷性黄土地区)等。同时考虑到台后路堤大多为高填土施工,故可考虑采用材质较轻的粉煤灰填筑。这样可以有效地减轻路堤自重,减小填方土体对地基的压应力,降低沉降并增大稳定安全系数。粉煤灰使用中应控制好粉煤灰的级配与粉煤灰的含水量。2)保证桥头填土的自然沉降期。据路基土的力学性和实际观测,路基第一年要完成全部沉降的70%～80%,三年内完成90%。

2.3 桥头设置过渡段

1)路面类型的过渡段。根据台后路堤填土刚柔过渡的原理,在台背回填范围内使用刚度介于路基土与构造物材料刚度之间的某种路面用半刚性材料(如水泥稳定土、石灰稳定土等),自长度方向变化其厚度,使得台背回填靠近构造物处厚,靠近路堤处薄。这样可使台背回填整体刚度从构造物向路堤方向逐渐变小,其沉降差异也从构造物向路堤方向逐渐过渡,从而实现台背回填处治的“刚柔过渡”。2)桥头搭板过渡。设置搭板可以使在柔性路堤产生的较大沉降通过搭板逐渐过渡至刚性桥台上,使车辆通过时跳跃现象大为减少。桥头搭板长度设计应根据路基的容许工后沉降值及台后填土破坏棱体的长度来计算确定,常取3 m～15 m,厚度为26 cm～32 cm(当超过8 m时,宜设计成两段式或三段式搭板)。搭板的近台端一般搁置在桥台前墙顶面或其牛腿上。当桥头引道为刚性路面时,搭板的纵坡可采用与路面设计纵坡平行方式(称平置式搭板);而当引道为柔性路面时,则搭板的远台端常置于路面面层与基层之间(称斜置式搭板)。为预防搭板下沉,也可在搭板上先铺设一层沥青混凝土面层,通车后搭板若下沉时,则在其上加铺沥青混凝土。为防止搭板下路基沉降、搭板断裂和纵向移位,可在搭板下浇筑10 cm厚15号混凝土垫层,提高搭板下承层的强度。

2.4 完善防排水设施

水是造成路基病害的一个主要因素,因此必须重视桥台处与台后路堤的衔接设计,设置完善的防护措施及排水系统,以防止自然降水的滞留。特别是对于用黏性土或石灰稳定土填筑的台背,更应防止雨水进入路基造成对台背的病害。具体的排水设施包括,在台背回填路段填筑施工前,将路基原地面设置成双向的路拱横坡,同时根据需要设置一定数量排水盲沟。在台背回填的顶面设置防水层,防止路面结构的渗水浸入台背路基。加强台背回填段路基两侧边坡的排水设置,可在边坡浆护工程的下方设置防水土工布,隔离渗水。而对于用透水性材料填筑的台背,也需要设置排水设施,特别是对于超高段的台背回填,更应设置较完善的排水系统,防止降水渗入台后路堤造成对填料的侵蚀和软化。

2.5 强化施工质量管理

由于桥头两端路堤所处的位置和特定条件,使其有别于一般地段的路基质量要求。除应用上述措施减少沉降外,还应完善施工工艺和强化施工质量管理。要做到由专业队伍进行施工,监理也对此作为工作重点。填料的质量要符合要求,压实机具的选择也要合理。每一填筑层的宽度、厚度、平整度、压实度等各项控制指标严格检查。为了使沉降差尽量小一些,应该将该处路堤的压实度要求在现有的基础上有所提高。除了路基顶部土层可提高至98%或更高外,整个路堤的压实度都应该提高。

总之,桥头跳车预防和治理是一项长期而艰巨的任务,除了严格按照施工规范进行施工外,还需建设方、设计方、监理方及其他相关各单位共同努力才能完成。希望通过每一位公路建设者的不懈努力,真正使桥头跳车问题得到进一步的控制和解决。

[1] 王虎良.浅谈高速公路桥头跳车的成因及其控制[J].山西建筑,2008,34(10):298-299.