摘要:筆者結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營情況,分析路橋過渡段產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象增加車輛運行的舒適性。
關鍵詞:路橋;過渡段;改善措施
橋頭跳車現象在高等級公路中非常普遍,嚴重影響到行車安全和舒適性,給養護部門帶來很大困難。橋頭跳車的癥結在於橋頭引道的路基路面和決定橋面標高的橋臺兩者在各自沉降後所形成的高差,引起橋頭線形突變,出現橋頭跳車,要完全消滅這個高差是不可能的,可通過分析研究和採取防治措施儘可能的減少,使其控制在設計行車速度下感覺不到跳車振動的範圍內,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。由於受自然因素影響和車輛自重荷載作用,引道路基將產生一定的壓縮變形;同時,橋頭路基填築高度較一般地段高,產生基底應力相對較大,可能易引起路基基底的沉降。
2、橋頭剛柔突變
橋臺結構一般採用鋼筋砼,屬於剛性材料;高等級公路路面一般採用瀝青砼,屬於柔性材料。鋼筋砼的彈性模量爲20000～35000 MPa,瀝青砼的彈性模量爲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衝擊效果。
3、臺背填料
壓縮沉降主要決定於填料性質、施工條件及橋(涵)頭防護工程的設置情況口。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。如果原地表連年乾旱少雨,水位下降,則會造成地基孔隙較大,經過長時間的固結沉降過程,路基會下沉變形。
4、設計不周
(1)基底設計未做必要的處理。
(2)爲了節省造價,設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)頭防護工程的設計強度不足,路堤填料的水平土壓力過大,導致防護工程產生水平位移,引起橋頭路基沉陷。
(4)大、中橋樑端部設計模數式伸縮裝置時,由於有一定寬度的橫縫引起車輛跳動,加大了橋樑引道的.外荷應力。
5、施工質量
(1)施工不符合要求,臺背填土速度過快,沒有充分固結,造成填土沉降加快,沉降時會對臺背擋土牆等構造物產生擠壓,若臺前護坡、擋牆等結構物砌築不及時,則可引起土體滑移,影響壓實效果,甚至危及橋基。
(2)臺背、尤其是臺牆後側及翼牆內側填土,因受施工作業面限制,不易使用大型壓實機械,難以達到規定壓實要求。
(3)臺背填築材料把關不嚴,施工時沒有嚴格按分層填築、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行施工等。
6、橋頭滲水
路堤與橋涵構築物的連接處,往往需設置伸縮縫,在伸縮縫使用過程中,雨水和融雪容易發生滲漏;再是河(渠)漲水時也易浸入橋頭引道,對路面結構層和路基產生侵蝕,造成各種細粒料的流失,增加了各結構層與地基土的含水量,使其強度下降,加劇了橋頭錯臺的發生和發展。
7、其它原因
車輛通過橋(涵)前,由於環境的變化,特別是當橋(涵)上有車輛和其他情況時,司機一般都採取剎車減速達到安全過橋(涵)的目的;當快要出橋(涵)的時侯,尤其是前方路面較平、視線較好時,司機則開始加速出橋。加速和減速對橋頭引道都產生一種複雜的外荷應力,產生很大的震動力,易導致橋(涵)引道下沉 。
二、路橋過渡段設計及施工採取的措施
1、合理設置橋涵構造物
(1)設置橋涵構造物應充分考慮橋頭填方路基的地質情況、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、跨徑及引道防護工程。
(2)高等級公路人工構造物的設計宜採用“寧暗勿明”的方針。以涵洞、通道爲例,能設計成暗涵的就不要採用明涵。
(3)儘量將橋樑的伸縮縫設計到橋的中部。
2、徹底處理橋頭填筑前的基底
地質勘察時,應對填土較高的橋頭引道進行詳細地質鑽探,測算地基承載能力。對承載能力不足的地基可採用超載預壓、換填法、水泥攪拌樁、旋噴樁等措施,提高地基的承載能力,以減小地基的工後沉降。
3、合理選擇橋頭路堤填料
施工中,擇優選用臺背填料。優先選用粗顆粒材料作爲路基的填料,有助於改善壓實性能、提高水穩性。設置穩定土結構層能夠使路基、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,以便充分發揮大型壓實機械的碾壓功能,使引道土方達到工後基本不沉降的要求,可大大降低橋頭跳車現象的發生。
5、伸縮裝置設置在橋的中間部位
將大、中橋樑的伸縮裝置設置在橋的中間部位,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。再是將橋樑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爲防止橋頭跳車,採取了提高地基土承載力、超載預壓、粉噴樁、等各種措施,在確保高速公路按期通車的同時,保證了工程質量。
1、提高地基承載力
由於威烏高速辛鄧段一合同所處黃河三角洲衝擊平原,地下水位較高、土壤屬典型的粉質鹼性土,CBR值較低,地基承載力不能滿足規範要求,全線所有大中小橋均採用了臺後水泥粉噴樁施工進行地基加固處理。粉噴樁成樁後取芯強度檢測合格後在樁頂位置做兩層石灰劑量爲10%單層厚20釐米的石灰改善土,形成受力均勻的地基加固體系,通車3年以來,未出現明顯的橋頭跳車現象。
2、超載預壓
對於大中小橋臺背填方全部採用8% 石灰土從原地面開始回填壓實,每層碾壓厚度不超過2Ocm,橋涵修好後,利用冬季對小橋涵、大中橋臺揹回填和部分高填路基段採用土方厚度爲2 m且壓實度≥90%的超載預壓方式來加速自然沉降,直至沉降趨於穩定。
四、結束語
由於威烏高速辛鄧段一合同採取措施得當,施工控制嚴格,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。經相關檢測,發現經過超載預壓的橋樑,目前沉降只有3～7mm,無明顯橋頭跳車。實踐說明,雖然橋頭跳車產生的原因是多方面的,但只要根據工程實際,採取適當的措施,就能將橋頭跳車病害降到最低程度。
參考文獻
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