论城市道路桥头跳车的原因及防治措施

发表时间:2019/4/4   来源:《防护工程》2018年第35期   作者:宋冠冠
[导读] 对桥梁发生桥头跳车现象的原因及对应防治措施进行分析,得出结论供同行参考借鉴。

慈溪市土地勘测规划设计院有限公司  浙江慈溪  315300
        摘要:随着国家经济快速发展,城市道路建设取得了突飞猛进成绩,在已使用的道路中,桥头跳车现象已成为一大质量通病,直接影响了行车的速度、舒适和安全。结合城市道路桥梁运行现状,对桥梁发生桥头跳车现象的原因及对应防治措施进行分析,得出结论供同行参考借鉴。
        关键词:城市道路 桥头跳车 原因分析防治措施
       
       
由于桥梁与路基的刚度差异性以及路基沉降的原因,会导致路基和桥梁之间产生沉降差而导致路面不平顺,是出现桥头跳车的主要原因。根据工程地质条件,做好路桥过渡段地基处治,提高地基的承载力和刚度,对过渡段进行适当的结构设计,对桥梁和路基之间的沉降和刚度进行缓和过渡,并加强施工组织设计,控制过渡段结构施工的各个环节以及每道工序的工程质量和工作质量,从客观上制定一套科学的管理程序,是避免桥头跳车的主要措施。
        一、桥头跳车原因分析
        所谓“桥头跳车”是指桥涵两端一定范围内路面相对桥面整体下沉,产生台阶,引起通过车辆跳起颠簸的现象。桥头跳车的根本原因是桥梁结构物与路基间的沉降差超过某个限值所致。究其根源,主要有以下几个方面:
        1.1 路与桥的刚度差别
        桥梁是刚性结构物,而道路是路面(柔性或刚性)与路基(柔性)的组合,结构物桥台一般采用刚性的坚石砌筑或用钢筋混凝土整体浇注,具有较大的整体刚度,力学性质为刚性体。路基路面一般具有柔性较大的特性,力学性质为弹塑性体。这两种力学性质相差较大的结构,
        在路桥过渡段完成了刚柔衔接作用。因此,桥跨结构刚度较大,变形很小且基础以下部分不会产生明显变形,而作为路基填料的土基部分在自身重力和外部荷载的作用下,会产生弹性变形和永久变形。
        1.2 地基土质不良
        土质不良,产生沉陷是桥头跳车的主要原因。桥涵通常位于沟壑地段,地下水位较高,且多属软土,由于软土有天然含水量大、压缩性高、空隙比大、抗剪强度低等特点,一旦受到荷载影响,则极易沉降,再加上桥头路基填筑高度较大,基底应力也大,在车辆荷载作用下更容易引起地基沉陷,且变形稳定历时往往持续数年乃至更长的时间。
        1.3 台背填料的影响
        台后填料一般为渗透性材料,存在着多孔隙,加上施工时受施工作业方面影响,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,孔隙率降低,在短时间内产生压缩沉降,造成跳车。
        1.4 设计存在的问题
        桥头引道路堤边坡防护措施设计欠妥,桥台后的排水设计考虑不周,台背填料设计考虑的标准太低等,从而导致台背填土流失、路基强度降低,引起桥头跳车。
        桥头引道路基工程中,搭板结构采用较多。然而,设置搭板以后的桥头跳车现象仍然严重,桥头搭板断板现象较为普遍,分析其设计原因,有下述情况。根据桥梁的长度,桥头设置搭板长度划分为:大中桥,搭板长度为 8m ,小桥、填土高度小于 0.5m 的通道以及涵洞,搭板长度为 5m 。然而,桥头引道路堤处于高填方路段,软基路段桥涵结构与桥头路堤相对沉降量大,由于搭板长度不够而起不到顺接作用,车辆行驶通过时必然出现桥头跳车现象。
        1.5 施工质量控制不严
        施工单位对桥梁伸缩装置施工工艺要求重视程度不够,未能严格按照施工工艺标准和安装工序进行施工,造成伸缩装置损坏。施工工序不符合要求,若台背填筑速度过快,沉降也较快,对台背挡土墙等构造物的挤压相对较大。如果台前护坡或挡墙砌筑不及时,则可能引起土体滑移,影响压实机械作业效果,严重时还会危害桥基。台背填土时施工面窄而工期要
        求又较紧,靠近桥面部分的填土平面形状不规则,如果缺乏适当的压实机具,采用人工夯实,则密实度难达要求。
        二、桥头跳车的防治措施
        2.1 减少刚度差的技术措施
        (1)桥头搭板,用钢筋水泥混凝土制成的搭板将桥台与路堤衔接处进行刚柔缓和过渡,从而消除桥头跳车。
        (2)柔性桥台,柔性桥台类似于加筋土挡墙,能使路基与桥台衔接处刚度差缩小,固结沉降均匀过渡。
        2.2 地基处理
        处理好桥头软弱地基是控制桥头跳车病害的关键。目前对桥头软弱地基处理,国内通常采取换填法、塑料排水板堆载预压法、深层搅拌法等措施。



        2.3 路基处理
        2.3.1 台背回填处理方式
        桥台背后宜选用摩擦角大、强度高、可压缩性小、压实快、透水性好的填料,如岩渣、砾石、砂砾等,并要求填料级配适当。桥头回填处理的另一方式是在路基上部(约 50cm 范围内)设置水泥稳定料改善层次,使路堤的刚度有所提高。
        2.3.2 台背回填处的压实
        由于台背回填处位于路基和桥台衔接的特殊位置,成为碾压的薄弱环节,压路机难以碾压到位,距离太近时对桥台有影响,故要求台背回填每层松铺厚度不得大于 20cm ,压实度必须达到 95% ,回填材料最大粒径不大于 5cm 且有良好的级配和透水性,压实机械宜选用小型机具分层压实。对于碾压不到之处要人工夯实,直至符合要求。
        2.3.3 采用“填筑路堤预压”的施工方法
        为减少桥涵两端路堤的工后沉降,从而使桥涵两端路堤与桥台结构物的相对沉降尽量小一些,一般可采用填筑路堤预压的施工方法,让路基排水固结,待路堤沉降基本完成以后再开挖涵洞或桥台位置土方,然后再施工桥涵。
        2.3.4 设置完善排水设施及防水工程,做好桥头路堤的排水
        2.4 路面处理
        2.4.1 设置桥台搭板
        桥台搭板可以使柔性路堤产生的较大沉降逐渐过渡至刚性桥台上,使车辆通过时跳跃现象大为减少。搭板的长度可根据台后填土破坏板件的长度来确定,与道路路堤填筑高度成正比,并与土基状况有关。
        2.4.2 设置变厚式埋板
        为避免二次跳车,常在搭板的尾端加设一段浅埋的变厚式埋板,其长度一般取 3~5m 。对于水泥混凝土路面,可将与搭板连接处的路面板改为变厚式板.
        2.5 加强过渡段的施工组织设计
        路桥过渡段的施工组织设计应该按有利于减少路桥间的工后沉降差进行设计。在桥台结构完成后,尽快安排过渡段路堤与一般填土路堤的施工,并使用具有同等压实度能量的压实机械将过渡段路堤与一般路堤的碾压面按大致相同的高度进行填筑碾压。在路堤与桥台连接部位,路堤与锥坡预压填土应同步填筑与碾压,使用大型机械碾压困难时,可改用小型振动压实机械进行充分压实。此外,对一些路基工后沉降可能大的工点,如深层的软土地基和桥头高路堤,除了采用一切必要的地基处治措施外,必须优先安排施工,进行静置预压直至符合规范要求为止。设计时也应处理好桥梁与引道路面接缝问题,避免接缝损坏而造成跳车。
        2.6 严格控制施工质量
        合理安排好施工计划,按规范、规定严格施工,控制好填料质量,尽量采用轻型材料,渗水性好填料。控制好每层填筑厚度,碾压遍数,并对每层填筑质量实施检测,特别是控制好压实度。
        三、桥头跳车的技术创新
        为彻底解决桥头跳车的问题,必须要研究新技术,推广新理念打开未来新局面。
        3.1 新型“武器”——路面冷铣刨机
        路面冷铣刨机,用来专门对付因桥头沉降而导致的桥头跳车。这种新型机械能非常精确地控制路面铣刨的深度和宽度,极大地提高了工作效率和质量。并在一定程度上缩短路面修复的工期,还能将铣刨的沥青废渣回收利用,即节能又环保。
        3.2 解决“桥头跳车”问题的方法——高压喷射注浆
        高压喷射注浆法就是利用钻机钻孔,把带有喷嘴的注浆管插至土层的预定位置后,以高压设备使浆液成为20M pa以上的高压射流,从喷嘴中喷射出来冲击破坏土体。在能量和速度的作用下,呈脉动状的浆液喷射动压超过土体结构内部压力时,土粒便从土体上剥落下来。部分细小的土料随着浆液冒出水面,其余土粒在喷射流的冲击力,离心力和重力等作用下,与浆液搅拌混合,并按一定的浆土比例有规律地重新排列。浆液凝固后便在土中形成一个固结体,从而提高路基承载力,减少基础的变形,达到路基加固的目的。
        3.3 强夯法
        强夯法广泛的应用于地基沉降处治工程中。强夯法一般采用100-400kN 的重锤,从 6-40m 的高处自由落下,对地基土施加强大的冲击能,在地基中形成冲击波和动应力,将地基土压密、振实,以加固地基土,达到提高地基强度、降低其压缩性的目的。通过强夯处治可以提高承载能力、减少不均匀沉降、缩短工期。
        结束语
        总之,解决桥头跳车的问题是一项比较复杂的系统性工程,桥头跳车历来是公路建设中较为常见的一种路基病害问题。随着我国经济快速持续增长,预防和治理桥头跳车是一项长期而艰巨的工作,需要设计、施工、监理和管理等各个单位共同努力才能完成。另外,应用各种新工艺、新设备、新材料、新技术,针对不同原因,提出方案,才能有效地避免桥头跳车病害产生,不断地改善行车条件,促进经济发展。
       

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