淺談高速公路路橋過渡段跳車原因及改善措施論文
摘要:筆者結(jié)合國家重點公路威烏高速公路辛鄧段第一合同段施工和運(yùn)營情況,分析路橋過渡段產(chǎn)生不均勻沉降的原因及提出路橋過渡段的施工改善措施,以減少路橋間的不平順,從而防止或避免橋頭跳車現(xiàn)象增加車輛運(yùn)行的舒適性。
關(guān)鍵詞:路橋;過渡段;改善措施
橋頭跳車現(xiàn)象在高等級公路中非常普遍,嚴(yán)重影響到行車安全和舒適性,給養(yǎng)護(hù)部門帶來很大困難。橋頭跳車的癥結(jié)在于橋頭引道的路基路面和決定橋面標(biāo)高的橋臺兩者在各自沉降后所形成的高差,引起橋頭線形突變,出現(xiàn)橋頭跳車,要完全消滅這個高差是不可能的,可通過分析研究和采取防治措施盡可能的減少,使其控制在設(shè)計行車速度下感覺不到跳車振動的范圍內(nèi),以滿足快速、安全和舒適的行車要求。
一、路橋過渡段跳車原因分析
1.橋臺與路堤的沉降量差異
橋臺的沉降只隨地基的沉降而產(chǎn)生,沉降量很小;而橋頭路基的沉降則由路面沉降、路基沉降和地基沉降三部分組成。由于受自然因素影響和車輛自重荷載作用,引道路基將產(chǎn)生一定的壓縮變形;同時,橋頭路基填筑高度較一般地段高,產(chǎn)生基底應(yīng)力相對較大,可能易引起路基基底的沉降。
2、橋頭剛?cè)嵬蛔?/p>
橋臺結(jié)構(gòu)一般采用鋼筋砼,屬于剛性材料;高等級公路路面一般采用瀝青砼,屬于柔性材料。鋼筋砼的彈性模量為20000～35000 MPa,瀝青砼的彈性模量為1000～2000Mpa,二者彈性模量相差較大形成剛性突變,而剛性不同的材料對能量的吸收能力不同,這就會增加橋頭跳車的振動沖擊效果。
3、臺背填料
壓縮沉降主要決定于填料性質(zhì)、施工條件及橋(涵)頭防護(hù)工程的設(shè)置情況口。一般透水性好的土、級配較好的砂石料,其壓縮沉降小;施工符合程序、壓實符合要求時,壓縮沉降小。如果原地表連年干旱少雨,水位下降,則會造成地基孔隙較大,經(jīng)過長時間的固結(jié)沉降過程,路基會下沉變形。
4、設(shè)計不周
(1)基底設(shè)計未做必要的處理。
(2)為了節(jié)省造價,設(shè)計時過分壓縮橋孔尺寸,致使橋頭路堤過高,自由沉降加大。
(3)橋(涵)頭防護(hù)工程的設(shè)計強(qiáng)度不足,路堤填料的水平土壓力過大,導(dǎo)致防護(hù)工程產(chǎn)生水平位移,引起橋頭路基沉陷。
(4)大、中橋梁端部設(shè)計模數(shù)式伸縮裝置時,由于有一定寬度的橫縫引起車輛跳動,加大了橋梁引道的外荷應(yīng)力。
5、施工質(zhì)量
(1)施工不符合要求,臺背填土速度過快,沒有充分固結(jié),造成填土沉降加快,沉降時會對臺背擋土墻等構(gòu)造物產(chǎn)生擠壓,若臺前護(hù)坡、擋墻等結(jié)構(gòu)物砌筑不及時,則可引起土體滑移,影響壓實效果,甚至危及橋基。
(2)臺背、尤其是臺墻后側(cè)及翼墻內(nèi)側(cè)填土,因受施工作業(yè)面限制,不易使用大型壓實機(jī)械,難以達(dá)到規(guī)定壓實要求。
(3)臺背填筑材料把關(guān)不嚴(yán),施工時沒有嚴(yán)格按分層填筑、分層碾壓、分層檢測的“三分法”施工,沒有選擇合適的氣候條件進(jìn)行施工等。
6、橋頭滲水
路堤與橋涵構(gòu)筑物的連接處,往往需設(shè)置伸縮縫,在伸縮縫使用過程中,雨水和融雪容易發(fā)生滲漏;再是河(渠)漲水時也易浸入橋頭引道,對路面結(jié)構(gòu)層和路基產(chǎn)生侵蝕,造成各種細(xì)粒料的流失,增加了各結(jié)構(gòu)層與地基土的含水量,使其強(qiáng)度下降,加劇了橋頭錯臺的發(fā)生和發(fā)展。
7、其它原因
車輛通過橋(涵)前,由于環(huán)境的變化,特別是當(dāng)橋(涵)上有車輛和其他情況時,司機(jī)一般都采取剎車減速達(dá)到安全過橋(涵)的目的;當(dāng)快要出橋(涵)的時侯,尤其是前方路面較平、視線較好時,司機(jī)則開始加速出橋。加速和減速對橋頭引道都產(chǎn)生一種復(fù)雜的外荷應(yīng)力,產(chǎn)生很大的震動力,易導(dǎo)致橋(涵)引道下沉 。
二、路橋過渡段設(shè)計及施工采取的措施
1、合理設(shè)置橋涵構(gòu)造物
(1)設(shè)置橋涵構(gòu)造物應(yīng)充分考慮橋頭填方路基的地質(zhì)情況、填方高度、路堤長度、填料來源及路基沉降等問題,選擇合適的橋涵位置、跨徑及引道防護(hù)工程。
(2)高等級公路人工構(gòu)造物的設(shè)計宜采用“寧暗勿明”的方針。以涵洞、通道為例,能設(shè)計成暗涵的就不要采用明涵。
(3)盡量將橋梁的伸縮縫設(shè)計到橋的中部。
2、徹底處理橋頭填筑前的基底
地質(zhì)勘察時,應(yīng)對填土較高的橋頭引道進(jìn)行詳細(xì)地質(zhì)鉆探,測算地基承載能力。對承載能力不足的地基可采用超載預(yù)壓、換填法、水泥攪拌樁、旋噴樁等措施,提高地基的承載能力,以減小地基的工后沉降。
3、合理選擇橋頭路堤填料
施工中,擇優(yōu)選用臺背填料。優(yōu)先選用粗顆粒材料作為路基的填料,有助于改善壓實性能、提高水穩(wěn)性。設(shè)置穩(wěn)定土結(jié)構(gòu)層能夠使路基、路面的整體剛度有所提高,從而減少局部沉陷。
4、超前修建橋頭引道路基
在橋(涵)施工前,最好先完成引道路基施工,以便充分發(fā)揮大型壓實機(jī)械的碾壓功能,使引道土方達(dá)到工后基本不沉降的要求,可大大降低橋頭跳車現(xiàn)象的發(fā)生。
5、伸縮裝置設(shè)置在橋的中間部位
將大、中橋梁的伸縮裝置設(shè)置在橋的中間部位,一方面使橋頭更加堅實;另一方面可減輕車輛通過伸縮縫時的跳動對引道造成的影響。再是將橋梁的端部由活動支座變成固定支座,能增加橋頭的堅固性,對橋頭跳車也能起到一定的抑制作用。
三、綜合防治橋頭跳車實例
威烏高速公路辛鄧段一合同為防止橋頭跳車,采取了提高地基土承載力、超載預(yù)壓、粉噴樁、等各種措施,在確保高速公路按期通車的同時,保證了工程質(zhì)量。
1、提高地基承載力
由于威烏高速辛鄧段一合同所處黃河三角洲沖擊平原,地下水位較高、土壤屬典型的粉質(zhì)堿性土,CBR值較低,地基承載力不能滿足規(guī)范要求,全線所有大中小橋均采用了臺后水泥粉噴樁施工進(jìn)行地基加固處理。粉噴樁成樁后取芯強(qiáng)度檢測合格后在樁頂位置做兩層石灰劑量為10%單層厚20厘米的石灰改善土,形成受力均勻的地基加固體系,通車3年以來,未出現(xiàn)明顯的橋頭跳車現(xiàn)象。
2、超載預(yù)壓
對于大中小橋臺背填方全部采用8% 石灰土從原地面開始回填壓實,每層碾壓厚度不超過2Ocm,橋涵修好后,利用冬季對小橋涵、大中橋臺背回填和部分高填路基段采用土方厚度為2 m且壓實度≥90%的超載預(yù)壓方式來加速自然沉降,直至沉降趨于穩(wěn)定。
四、結(jié)束語
由于威烏高速辛鄧段一合同采取措施得當(dāng),施工控制嚴(yán)格,通車近3年來,全線路橋過渡段平整度良好,無明顯橋頭跳車。經(jīng)相關(guān)檢測,發(fā)現(xiàn)經(jīng)過超載預(yù)壓的橋梁,目前沉降只有3～7mm,無明顯橋頭跳車。實踐說明,雖然橋頭跳車產(chǎn)生的原因是多方面的,但只要根據(jù)工程實際,采取適當(dāng)?shù)拇胧?就能將橋頭跳車病害降到最低程度。
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