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,壓縮性強和抗剪強度低等特點,在軟土上填筑路基,便極易產(chǎn)生沉降。同時,橋頭路基填筑高度較其他地段大,產(chǎn)生基底應(yīng)力相對較大,更易引起地基沉降,特別是工后沉降較大。

(2)臺背填料壓縮引起路基的沉降。臺背填料因含水分、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荷載作用下,孔隙率逐漸降低,填料逐漸壓縮,密實度逐漸增大,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),施工條件及臺前臺背的防護排水工程的設(shè)置情況。

(3)結(jié)構(gòu)材料方面:剛性橋臺與柔性(相對橋臺)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。而臺后填土的施工則不同,雖然在靠近臺背一定范圍內(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,達(dá)到密實度要求,但是在實際施工中往往這部分是最薄弱環(huán)節(jié):大部分是橋臺完工后才臺背填土,作業(yè)面小,在填筑、碾壓和檢測上都存在死角,有一定的局限性,目前的壓實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。整個路面結(jié)構(gòu)層在橋臺與路堤銜接處可能會被撕破,導(dǎo)致路面排水不良,路面的積水通過撕裂處滲到土基,進一步降低土體強度,濕陷性黃土尤為嚴(yán)重。使沉降增大、跳車加劇,嚴(yán)重時還會出現(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,直到符合強度要求為止,消滅填料地基隱患。換填時可采用適用于各自土質(zhì)特點的非凡地基處理方法進行處理,比如軟土地基適合采用袋裝砂井、粉噴樁、擠密樁等進行處理。濕陷性黃土地基適合用強夯法并用加固土進行封閉的方法來減少工后沉降。

2.2 選擇合適的臺背填料

(1)在橋臺 5～10m范圍內(nèi)選擇強度高、易壓實、固結(jié)快、透水性好、后期壓縮變形小的材料,如級配良好的卵石土、碎石土、中粗砂以及強度較高的工業(yè)廢渣等。這些材料滲水性好、無孔隙水壓高及抗壓強度高、易壓實,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,但是造價較高。

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

根據(jù)壓實機具的不同,一般采用不同的壓實厚度,用 12～15t三輪壓路機碾壓時,每層的壓實厚度不應(yīng)超過 15cm。用 18～20t的三輪壓路機碾壓時,每層的壓實厚度不應(yīng)超過20cm。選用小型振動壓路機進行壓實時,壓實厚度不應(yīng)超過 10cm。為了保證填料的壓實質(zhì)量,采用輕型壓路機與重型壓路機相配合的碾壓方式,在比較寬廣的部位盡量使用大型壓實機械,只有在監(jiān)控構(gòu)造物的邊緣 50cm內(nèi),才采用小型壓實機械分薄層認(rèn)真夯壓密實。

由于橋涵端墻處的外形不規(guī)則,機械壓實的作業(yè)面狹小,為避免地在橋臺和路基銜接處形成壓實盲區(qū),故在橋涵頭需進行回填的范圍外再推外數(shù)米,直至路基的壓實區(qū)為止,然后挖臺階,薄層填筑碾壓,同時在邊角部位配以人工打夯工具,以確保壓實度。

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)橋臺的長度和路基的容許工后沉降值計算等情況,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、半剛性過渡層或瀝青表處過渡層等,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)點是出現(xiàn)較大沉降時,可及時補充鋪設(shè)一層瀝青混凝土或瀝青砂,以確保行車順暢。

2.6 加強橋頭排水設(shè)計

水對地基和填土垢強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,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前錐坡硬化連成一體,防止水滲入橋臺后路堤內(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)計和施工中采取了措施來防止橋頭跳車,但實際由于操作不到位,還有可能出現(xiàn)個別跳車現(xiàn)象。當(dāng)橋頭沉降已發(fā)生,造成跳車時,要根據(jù)實際情況,對癥下藥,綜合治理,有效對跳車部位進行修復(fù),保證公路暢通。

3.1 更換填料

將橋涵兩端的臺背填料挖除 0.5～0.8m,然后進行換填處理。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 用注漿法增強臺背填料的強度

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,增強土體強度。

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水泥混凝土路面的修補。當(dāng)水泥混凝土路面下陷 1～2cm時,適合用摻膠水泥砂漿處理;當(dāng)路面下陷 3cm以上時,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)計入手,加強施工過程的控制管理,針對不同情況,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)邁上一個新臺階。

[1] 公路軟土地基設(shè)計規(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)計規(guī)范.人民交通出版社.

[4] 高速公路養(yǎng)護質(zhì)量檢評與新技術(shù)規(guī)范應(yīng)用手冊.

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