一、橋頭跳車對工程及運管的主要危害
所謂跳車是由于公路橋頭及伸縮縫(橋頭引道)處的差異沉降或伸縮縫破壞而使路面縱坡出現臺階引起車輛通過時產生跳躍的現象,其主要危害有以下幾個方面:
第一,對行車安全和舒適度的影響。由于跳車的存在使車輛不得不降低車速,使公路的使用功能和通行能力受到很大影響;另外跳車使駕駛員和乘車者感到不適,心情不快易疲勞,所載貨物易損壞;嚴重跳車會造成翻車、追尾等交通事故,威脅人、車和財物的安全,造成生命、財產的損失。
第二,由跳車產生的水平和垂直沖擊力會對路面、路基和橋梁結構物產生進一步的損壞,從而增加了養護維修費用和管理的難度,并降低了公路使用性能。
第三,跳車時的沖擊力會對車輛產生不利反力,增加車輛的振動和機械磨損和輪胎的磨耗,油耗增大,縮短車輛使用年限,增加運輸成本。
第四,跳車時的振動和噪聲對駕駛員乘車者和公路兩旁的居民會產生噪聲污染,不利于人們身心健康,影響其正常的工作和生活。
二、產生橋頭跳車的成因分析
橋頭跳車臺階的產生和行成是多方面的,包括地基地面條件、填料、施工材料以及設計、施工等多方面的原因。
(一)橋頭及臺后填方地基的受力與沉降變形分析
我國地域遼闊,作為橋臺及臺后填方地基的地層巖性狀況也千差萬別,如基巖(巖漿巖、沉基巖、變質巖)地基、黃土地基、軟土地基、凍土地基、鹽漬土地基、膨脹地基等等,除基巖(指次堅石以上的巖類)地基外,其他類型的地基一般情況在橋臺及臺后填方的作用下,均要發生不同程度的沉降或豎向固結變形,所以對地基必須進行加固處理設計,如采用擴大基礎或樁基礎等,以保證地基的穩定性。
橋臺及臺后填方的地基一般情況為同一性質或同一類型的地層,但從目前情況看, 僅對橋臺地基進行加固處理設計,而對臺后填方路段下的地基一般不進行加固處理設計。橋臺和臺后填方是兩個性質不同的結構體,雖然橋臺作用在地基上的壓力大于臺后填方,但由于橋臺基礎一般都進行了加固處理,所以一般不發生豎向沉降變形。而臺后填方的基礎一般不進行加固其豎向沉降變形都有遠大于橋臺下的地基變形,由于地基的這種差異變形,反映到上部路面,就出現了橋臺灣省和臺后填方段的差異沉降。
(二)臺后填料受水浸侵蝕及變形分析
橋臺一般由漿砌片石和鋼筋砼砌筑,在橋臺和臺后填料之間或者錐坡部位,大氣降水易沿路面錐體下滲,下滲水對橋臺一般不產生破壞作用,但對土體填料易產生侵蝕和軟化,特別對于填方體壓實度不夠,產生侵蝕和軟化,降低強度,從而導致填方體變形。對砂礫石類填料,從填方橫斷面看一般填方體中部為砂礫石,兩側為土類,這種結構只利于水的下滲,而不利于水的橫向排泄。對不加固的地基來說,填方體中部壓力大,向兩面側邊坡的壓力逐漸減少,從而使地基產生凹形沉降變形,當水沿砂礫石下滲到地基后,下滲水不易快速排泄,從而軟化地基,并加速地基的變形。
(三)臺后填料壓實分析
靠近橋臺處填方體的壓實度很難達到設計規范要求,這也是一直困擾設計和施工的難點。目前在設計上和施工中主要采用強夯、人工夯實、填筑砂料等方法和措施。對于輕型橋臺,重型壓路機靠近橋臺進行壓實,但振動壓路機可能破壞橋臺的結構;而對于“U”型橋臺,重型壓路機難以靠近,從而使靠近橋臺部位的填方土體不易達到設計和壓實度要求,造成橋臺與臺后填方差異沉降。
三、橋頭跳車臺階產生的主要原因
通過以上分析,可得出產生橋頭跳車臺階的主要原因有:
(一)地基強度不同
橋涵通道與路基大都是同年平行進行施工的,橋涵是鋼性體,其地基強度一般都有較高的要求,并進行加固處理,沉降較小或不沉降(巖石地基)。而臺后填方段地基未進行加固處理,從而使橋臺和臺后填方產生差異沉降變形,以致形成臺階。
(二)設計不周
設計人員有時對施工過程如何便于碾壓考慮不周,對于填料的要求不嚴格,臺背排水考慮欠佳。橋涵結構物兩端的路堤,由于過水、跨線或通道的要求,一般填土都較高,低的3m左右,高的可達10m或更高,除了過水的橋涵兩側路堤往往浸淹,地基條件也較差,設計上對路基斷面結構和邊坡防護上有所考慮外,其它多數情況對高路基設計上并無特別的要求,如壓實指標均與一般路基無異。但由于路基較高,在填筑以后受到自重和行車荷載的作用,路基土必然要產生豎向變形值。
(三)臺后填料不當
施工時對橋臺臺后的回填土未能慎重考慮,施工人員用料不當、控制不嚴,未能達到要求。但需要特別指出,施工不良比材料不良更易造成構造物臺后填料的下沉。
(四)臺后壓實不足
施工時工期工序安排不當,以致橋頭填土處于工期未期,被迫趕工,不能很好地控制臺背填土的壓實度,致使填料壓實度不能滿足設計和規范要求,使填方體產生豎向固結變形,形成較大的工后沉降,在臺背與路基連接處造成沉陷形成臺階。
(五)地基浸水軟化
軟土地基、濕陷性黃土地基浸水等造成路基沉降。
(六)橋臺伸縮縫的破損
據上述分析,形成 橋頭臺階的原因很多,結構的差異、設計的不周和施工控制的不嚴等到綜合因素的作用導致了差異沉降的發生和發展。