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浅谈桥头跳车成因及预防措施
  摘要本文从理论上分析了桥头出现跳车的原因,并从设计施工方面提出了相应的预防措施。
  关键词桥头;跳车;形成原因;防治措施
  随着道路等级的提高,涵洞、桥梁等构造物在公路里程中所占比例越来越大,通过对桥梁使用性能的调查显示,桥头跳车现象已经成为公路使用过程中普遍存在的质量通病,主要表现为:路面在台背回填处出现不同程度的沉降断裂。桥头跳车的出现,使车辆通过时产生跳跃和冲击,从而对桥涵和路面造成附加的冲击荷载,使司机和乘客感到颠簸不适,甚至造成车辆大幅度减速,严重的可导致交通事故。因此,研究桥头跳车现象,对其产生的原因加以分析,提出预防该病害的一些积极措施,对公路建设具有较为重要的意义。
  1桥头跳车的原因
  桥台基础与其两侧路基填土之间的沉降差异是产生桥台跳车现象的根本原因。其产生和形成是多方面的,包括地基地面条件、填料及设计、施工等多方面的因素。
  1.1设计不周
  设计人员有时对施工过程如何便于碾压考虑不周,对于填料的要求不严格,台背排水考虑欠佳。桥梁结构物两侧的路堤,一般为高填方路基,设计上多数对高路堤并无特殊要求,如压实指标等指标均与一般路堤相同。由于路堤较高,填筑后受到自重和行车荷载的作用,路堤必然产生竖向变形。
  1.2刚柔突变,引起沉陷跳车
  桥梁与路基一般是以平行施工法进行的。由于结构物桥台一般采用刚性很大的坚石砌筑或钢筋砼浇筑而成,具有较大的整体刚度。属刚性体,对地基强度一般都有较高的要求,并进行加固处理,因此沉降较小或基本不沉降。而与结构物桥台相连的道路,具有刚性较小柔性较大的特性,属弹塑性体。显然,道路与结构物桥台之间存在着较大的刚度差,这个刚度差的存在必然引起道路与结构物桥台之间产生较大的塑性变形相对差和较大的刚度突变,势必增强桥头跳车的振动效果。
  1.3台背填料压缩,引起桥头路基沉降
  台背填料一般为渗透性材料,存在孔隙,加上施工时受施工作业方面的影响,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,空隙率降低,便在短时间内产生压缩沉降,造成跳车。在工程实践中,就是施工时工序符合要求。压实度达到要求,但台后填土较高,随着时间的推移,也会产生不可避免的沉降。有时台后填土荷载对基底产生附加压力,严重时会使桥台向后倾斜,产生不均匀沉降。
  1.4地基土质不良造成的沉降
  桥涵通常位于沟壑地段,地下水位较高,且多属软土。由于款土一般具有天然含水量高、孔隙比大、压缩性和抗剪强度低等特点,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,产生基底应力相对较大,在车辆荷载作用下,更易引起地基沉降,特别是工后沉降较大。
  2桥头跳车的防治措施
  2.1设计上的防治
  首先设计单位应严格执行现行的公路工程技术标准、规范和相关的规定要求;对桥头跳车的部位进行详细设计,提出施工指导意见,并认真详细的进行设计交底。其次设计单位要优化桥台设计形式,推荐采用u型桥台,可变厚度搭板。桥台搭板设计要保证车辆从柔性至刚性、刚性至柔性有一个较合理的过渡段,减少桥头跳车,在桥台背墙上预埋钢筋锚栓,牵制纵向位移。对桥台台背路基应进行换填处理,大桥台背填料顺路线方向长度自台身起底面不小于3m;拱桥台背填筑长度不小于台高的3~4倍,并且其填筑的材料应选择强度高、渗水性好、塑性好、压实快、透水性好的材料,从桥台到正常路段,材料性质要有一定的过渡;台后及桥头处路基必须设置排水设施如横向泄水管或盲沟,避免水对路基材料的浸润,以减少台后路基的沉降量。
  2.2施工中的防治
  2.2.1地基加固处理
  为消除桥台和台后填方段的差异沉降变形,需对软土地基、湿陷性黄土地基等进行处理。在进行地基处理时,首先,应了解地基的地层岩性情况,并取样做土的含水量、密度和剪切等试验,从而确定地基沉降变形量。其次,分段计算填方自重压力,根据具体的地层情况设计地基加固方案。使台后填方路段的地基沉降变形与桥台地基沉降变形保持一致,对不同的地层采用不同方法和措施。
  第一、软土地基。对于高速公路上的软基处理,通常采用袋装砂井法、换土法、深层搅拌法、高压喷射注浆法、振动碎石桩法等等。但以塑料排水板堆载预压法的效果最佳。
  第二、黄土地基。黄土地基的主要特点是具有湿陷性。施工前应进行地基土的湿陷性指标和压缩试验,在计算台后填方土体压力时,注意防排水设计,防止地基产生沉陷。对于湿陷性黄土地基可采用无砂混凝土小桩进行加固处理。在台口填土完成后,通过打设小桩和压力注浆,一方面在台口填土和路基中压入水泥浆液,改善填土及地基土变形模量,另一方面在填土和路基中形成竖向增强桩体,构成双重人工地基。该形式复合地基能有效减小台后填土及路基的工后沉降,并快速达到稳定标准,实现控制台口路基与路台差异变形的目的。
  2.2.2设置桥台搭板
  搭板设置可以使在柔性路堤产生的较大沉降逐渐过渡到刚性桥台上,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计算确定,常取3~15m,当超过8m时,宜设计成两段式或三段式搭板。为达到良好的使用效果,要求施工时对搭板进行加固处理,在搭板的端部设置宽0.4m、深1m的水泥稳定砂砾枕梁。
  2.2.3台背填料的选择
  施工中,台背填料应在现场择优选用。首先应选择强度高、压实快、透水性好的材料,应避免采用容易产生崩解的风化岩的碎屑。以免因填料风化崩解而产生下陷。填料要求级配得当,沿纵向的填筑长度在基底处不少于2m,并按1:1设置斜坡或台阶,保证在顶面的填筑长度与搭板长度相对应。
  2.2.4台背填方碾压方法
  施工过程中尽可能扩大施工现场,以便充分发挥一般大型填方压实机械的作用。当受场地限制时,可采用横向碾压法,尽量靠近台背进行碾压。对于压路机不能靠近的地方,可采用强夯处理方法。强夯机宜采用重100KN夯锤,提升高度一般为6~8m,即夯击能量为600~800KN·m。对于台背及耳墙附近,则应减小夯锤提升高度至2~3m和增加锤击次数,以免伤害桥台。
  2.2.5设置完善的排水设施
  填方的排水措施对填方的稳定极为重要,特别是靠近构造物背后的填料,在施工中及施工后易积水下陷。因此,在施工时,首先在基底上填筑横坡为3%~4%的粘土土拱。并进行夯实,然后在土拱上挖一条双向放坡的地沟,在台背后全范围内满撒一层隔水材料。
  2.2.6采用土工格栅加筋桥头填土
  此法是在桥头路基填土中采用土工格栅加筋的方法,此方法可起到提高路基的强度和稳定性、缓冲行车荷载及限制路基的工后沉降等作用。
  3结束语
  桥头跳车是一个很复杂的技术问题,需要设计单位、施工单位、监理单位共同努力,针对不同的地质条件,优化结构设计,制定相应的施工方案,强化施工质量管理,采取一系列切实可行的防治措施,尽最大努力减轻桥头跳车现象的发生。
 
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