浅谈高速公路路桥过渡段跳车原因及改善措施论文
摘要:笔者结合国家重点公路威乌高速公路辛邓段第一合同段施工和运营情况,分析路桥过渡段产生不均匀沉降的原因及提出路桥过渡段的施工改善措施,以减少路桥间的不平顺,从而防止或避免桥头跳车现象增加车辆运行的舒适性。
关键词:路桥;过渡段;改善措施
桥头跳车现象在高等级公路中非常普遍,严重影响到行车安全和舒适性,给养护部门带来很大困难。桥头跳车的症结在于桥头引道的路基路面和决定桥面标高的桥台两者在各自沉降后所形成的高差,引起桥头线形突变,出现桥头跳车,要完全消灭这个高差是不可能的,可通过分析研究和采取防治措施尽可能的减少,使其控制在设计行车速度下感觉不到跳车振动的范围内,以满足快速、安全和舒适的行车要求。
一、路桥过渡段跳车原因分析
1.桥台与路堤的沉降量差异
桥台的沉降只随地基的沉降而产生,沉降量很小;而桥头路基的沉降则由路面沉降、路基沉降和地基沉降三部分组成。由于受自然因素影响和车辆自重荷载作用,引道路基将产生一定的压缩变形;同时,桥头路基填筑高度较一般地段高,产生基底应力相对较大,可能易引起路基基底的沉降。
2、桥头刚柔突变
桥台结构一般采用钢筋砼,属于刚性材料;高等级公路路面一般采用沥青砼,属于柔性材料。钢筋砼的弹性模量为20000～35000 MPa,沥青砼的弹性模量为1000～2000Mpa,二者弹性模量相差较大形成刚性突变,而刚性不同的材料对能量的吸收能力不同,这就会增加桥头跳车的振动冲击效果。
3、台背填料
压缩沉降主要决定于填料性质、施工条件及桥(涵)头防护工程的设置情况口。一般透水性好的土、级配较好的砂石料,其压缩沉降小;施工符合程序、压实符合要求时,压缩沉降小。如果原地表连年干旱少雨,水位下降,则会造成地基孔隙较大,经过长时间的固结沉降过程,路基会下沉变形。
4、设计不周
(1)基底设计未做必要的处理。
(2)为了节省造价,设计时过分压缩桥孔尺寸,致使桥头路堤过高,自由沉降加大。
(3)桥(涵)头防护工程的设计强度不足,路堤填料的水平土压力过大,导致防护工程产生水平位移,引起桥头路基沉陷。
(4)大、中桥梁端部设计模数式伸缩装置时,由于有一定宽度的横缝引起车辆跳动,加大了桥梁引道的.外荷应力。
5、施工质量
(1)施工不符合要求,台背填土速度过快,没有充分固结,造成填土沉降加快,沉降时会对台背挡土墙等构造物产生挤压,若台前护坡、挡墙等结构物砌筑不及时,则可引起土体滑移,影响压实效果,甚至危及桥基。
(2)台背、尤其是台墙后侧及翼墙内侧填土,因受施工作业面限制,不易使用大型压实机械,难以达到规定压实要求。
(3)台背填筑材料把关不严,施工时没有严格按分层填筑、分层碾压、分层检测的“三分法”施工,没有选择合适的气候条件进行施工等。
6、桥头渗水
路堤与桥涵构筑物的连接处,往往需设置伸缩缝,在伸缩缝使用过程中,雨水和融雪容易发生渗漏;再是河(渠)涨水时也易浸入桥头引道,对路面结构层和路基产生侵蚀,造成各种细粒料的流失,增加了各结构层与地基土的含水量,使其强度下降,加剧了桥头错台的发生和发展。
7、其它原因
车辆通过桥(涵)前,由于环境的变化,特别是当桥(涵)上有车辆和其他情况时,司机一般都采取刹车减速达到安全过桥(涵)的目的;当快要出桥(涵)的时侯,尤其是前方路面较平、视线较好时,司机则开始加速出桥。加速和减速对桥头引道都产生一种复杂的外荷应力,产生很大的震动力,易导致桥(涵)引道下沉 。
二、路桥过渡段设计及施工采取的措施
1、合理设置桥涵构造物
(1)设置桥涵构造物应充分考虑桥头填方路基的地质情况、填方高度、路堤长度、填料来源及路基沉降等问题,选择合适的桥涵位置、跨径及引道防护工程。
(2)高等级公路人工构造物的设计宜采用“宁暗勿明”的方针。以涵洞、通道为例,能设计成暗涵的就不要采用明涵。
(3)尽量将桥梁的伸缩缝设计到桥的中部。
2、彻底处理桥头填筑前的基底
地质勘察时,应对填土较高的桥头引道进行详细地质钻探,测算地基承载能力。对承载能力不足的地基可采用超载预压、换填法、水泥搅拌桩、旋喷桩等措施,提高地基的承载能力,以减小地基的工后沉降。
3、合理选择桥头路堤填料
施工中,择优选用台背填料。优先选用粗颗粒材料作为路基的填料,有助于改善压实性能、提高水稳性。设置稳定土结构层能够使路基、路面的整体刚度有所提高,从而减少局部沉陷。
4、超前修建桥头引道路基
在桥(涵)施工前,最好先完成引道路基施工,以便充分发挥大型压实机械的碾压功能,使引道土方达到工后基本不沉降的要求,可大大降低桥头跳车现象的发生。
5、伸缩装置设置在桥的中间部位
将大、中桥梁的伸缩装置设置在桥的中间部位,一方面使桥头更加坚实;另一方面可减轻车辆通过伸缩缝时的跳动对引道造成的影响。再是将桥梁的端部由活动支座变成固定支座,能增加桥头的坚固性,对桥头跳车也能起到一定的抑制作用。
三、综合防治桥头跳车实例
威乌高速公路辛邓段一合同为防止桥头跳车,采取了提高地基土承载力、超载预压、粉喷桩、等各种措施,在确保高速公路按期通车的同时,保证了工程质量。
1、提高地基承载力
由于威乌高速辛邓段一合同所处黄河三角洲冲击平原,地下水位较高、土壤属典型的粉质碱性土,CBR值较低,地基承载力不能满足规范要求,全线所有大中小桥均采用了台后水泥粉喷桩施工进行地基加固处理。粉喷桩成桩后取芯强度检测合格后在桩顶位置做两层石灰剂量为10%单层厚20厘米的石灰改善土,形成受力均匀的地基加固体系,通车3年以来,未出现明显的桥头跳车现象。
2、超载预压
对于大中小桥台背填方全部采用8% 石灰土从原地面开始回填压实,每层碾压厚度不超过2Ocm,桥涵修好后,利用冬季对小桥涵、大中桥台背回填和部分高填路基段采用土方厚度为2 m且压实度≥90%的超载预压方式来加速自然沉降,直至沉降趋于稳定。
四、结束语
由于威乌高速辛邓段一合同采取措施得当,施工控制严格,通车近3年来,全线路桥过渡段平整度良好,无明显桥头跳车。经相关检测,发现经过超载预压的桥梁,目前沉降只有3～7mm,无明显桥头跳车。实践说明,虽然桥头跳车产生的原因是多方面的,但只要根据工程实际,采取适当的措施,就能将桥头跳车病害降到最低程度。
参考文献
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