1 引言
隨著交通運輸事業的發展,高等級公路建設日益增多,在橋梁結構物兩端行車時出現了一種普偏的病害現象—橋頭跳車。橋頭跳車問題不僅降低汽車行駛速度,還影響行車舒適度,加速橋梁、路面的損害,嚴重的會造成行車事故。因此,分析和探討橋頭跳車的成因并提出處理措施,對于公路建設有著重要的現實意義。
橋頭跳車是指橋頭構造物與引道路堤填土銜接處產生較大差異沉降,使得路面形成臺階式顯著縱坡變化,導致高速行駛的車輛在這一段產生顛簸跳躍現象。
高速行駛的車輛跳躍時不僅乘車舒適性不能保證,而且行車安全性大大降低。因沉降形成臺階面不得不在橋頭頻繁減速、加速,既影響交通的迅速流動,又增加了車輛損耗和廢氣的排放。此外,還給橋頭處有關構造物造成破壞。
2 橋頭跳車的原因分析
橋頭跳車的根本原因是橋梁結構物與路堤間的沉降差超過某個限值所致。主要有以下幾個方面:
2.1路橋的剛度相差很大
橋梁結構物本身剛性較大,而道路是路面(柔性或剛性)與路基(柔性)的組合,由于剛度的不同,在外部荷載及自身重力作用下,無論是基礎以下還是結構本身相對產生的壓縮(或沉降)都會完全不同。橋跨結構剛度較大,變形很小,橋梁的基礎往往作用在地基中的巖石部分上,基礎以下部分不會產生明顯變形。而作為路基填料的土基部分則不同,它是一種柔性結構,會產生彈性變形和永久變形,穩定性較差。
2.2 施工質量不宜達到要求 來源:www.examda.com
由于路橋相接處的施工順序是完成橋涵結構物以后再填筑兩端的路堤,因此在橋涵兩端必然會留下一個填土較多、施工面窄的作業段。容易形成死角,常利用人工夯實,密實度達不到施工要求;由于在路基分層攤鋪、分層碾壓的施工過程中,當填土過高時,會在壓實過程中產生表皮硬殼現象,檢測的密實度只是表土層的,而檢測不出施工中的漏洞,這樣的路堤極易產生較大的沉降而形成臺階。另外,由于在公路修建時,先將橋修好,路與橋的斜街部位最后修,這樣,自然沉實的時間短,因而臨近橋頭的填方體不密實,易引起錯臺。 采集者退散
2.3橋頭軟土地基處理不好
在軟弱地基,下臥層含水量大,甚至達十幾米,由于土壤組成的復雜性,取樣擾動及試驗樣品和手段等原因,提供設計的數據可靠性較低,軟土地基上路與橋的沉降不同,會出現臺階,導致跳車現象。
此外,自然因素如雨、雪水的沖刷和滲透,使路基表面松軟,產生泥水流失,會加劇臺階的形成。 來源:www.examda.com
3 防治橋頭跳車的措施
無橋臺斜腿剛架橋是去掉橋頭兩端的橋頭改用邊斜桿代替,并在橋頭兩端設置搭板,針對橋頭跳車產生的原因,找到了一些防治措施。來源:考試大
3.1對橋頭路堤填土的要求
在橋頭2L(L為搭板長度)的范圍內,要求用沙礫料填筑橋頭路堤。如有困難,亦應在橋頭搭板下45°范圍內填筑沙礫料,其余部分則可填變形較小的碎石土、砂類土等。
3.2對橋頭路堤填土壓實度的要求
在橋頭至少2L的范圍內,不論是原狀土,還是新填土,其壓實度均不得低于98%,無橋臺斜腿剛架橋的搭板長度常采用6m左右。
3.3 設置橋頭搭板
無橋臺斜腿剛架橋的搭板是放在主梁端部的牛腿上,搭板與主梁變形一致。為了減少因橋頭填土下沉后引起路面的轉折,在搭板施工時,宜設置適當的反坡(預拱度)。預拱度(cm)可按以下公式估計:預拱度=0.008h h為橋頭搭板枕梁下的填土厚度,cm.常在搭板端部設枕梁,枕梁與搭板連成整體,枕梁設在距板端1m左右,這樣,枕梁如同加勁橫梁,使搭板不易破壞;枕梁有縱向支撐作用,使搭板順橋向的計算跨徑減小;搭板在路堤方向有1m左右的短懸臂,可緩解搭板的下沉。另外,橋頭搭板應當跨越橋頭路堤的破壞棱體。
3.4采用無縫式伸縮縫
現代高等級公路一般采用柔性路面,因而采用無縫式伸縮縫,可使路面連續無剛度突變。無縫式伸縮縫主要有彈塑性體和T形搭板鋼板組成。彈塑性體不僅要有一定的強度,還要有足夠的反復變形能力和與瀝青砼路面良好的粘結性能,若這些性能不能保證,則無縫式伸縮縫就不具備緩解橋頭跳車的作用。
在無橋臺斜腿剛架橋中,T形搭板鋼板的肋靠近橋頭搭板安放,與橋頭搭板端部留0.5cm空隙既可。因為水平位移主要來自梁端,而搭板端部的水平位移很小,不能像有些伸縮縫那樣將T形搭板鋼板的肋居中安放。
綜上所述,引起橋頭跳車的因素是多方面的,防止橋頭跳車可采用多種方法綜合治理。實踐證明,采用上述措施是能夠緩解橋頭跳車的。
4 防止產生橋頭跳車對策實例
4.1 上海龍陽路立交橋防止橋頭跳車實例
該立交橋橋頭地段,地表1.6m以下有厚約20m的淤泥質粉質粘土,故采取以下處理措施,以避免橋頭跳車。本文來源:考試大網
(1)在路面底至地面垂直距離H≥1.5m處,采用粉煤灰填筑路堤。因粉煤灰質輕,透水性好,后期強度高,可有效降低地基應力,減少軟土地基沉降。同時路堤竣工后沉降量小,使橋頭的沉降差減小。
(2)在≥3m的橋頭高路堤地基中做水泥加固粉噴樁。根據地基強度及路堤(或擋墻)完工后容許的剩余沉降量要求,確定樁長9~15m,間距1.5m.考試大論壇
(3)橋頭設置搭板,橋頭路堤剩余沉降量雖控制在10cm內,但仍出現與橋頭錯臺,因此經在橋頭設55m長鋼筋混凝土搭板通車三年后營運情況良好。
4.2(北)京石(家莊)公路某立交橋
該橋為樁基重力式橋臺,摩擦樁長25m,臺后路堤設計高度5.5m.施工時臺后預留底寬9m,頂寬15m的缺口,架橋后用級配砂礫石填料并經振動碾壓回填,其路堤先于缺口5~6個月填筑完成。
當臺后路基將填筑到設計高度時,離臺面1~2m處出現有若干0.5~1.5cm寬、貫通路基并繼續發展的橫向裂縫。原因是在其地表1.0m以下有新近沉積厚約2.5m的高壓縮性淤泥質粘土。因其變形量大,沉降持續時間長,缺口處路堤完工后沉降將超過10cm,遂決定采取處理措施。
基于靠近路基下臥軟土層的厚度相對不大,填料系屬透水性材料,采用超載預壓。
(1)根據地基、路堤穩定性允許的堆載時間,超載比取50%.
(2)由確定的超載比反算地基和路堤的穩定性,得出最小安全系數K=1.18.
(3)超載預壓設邊樁、沉降板進行觀測,15h后測得路基堆載總沉降量12~13cm,因此采用措施產生了效果。
(4)分格計算沉降觀測數據,得出剩余沉降量約為2.1cm,確定橋臺背設置8m長搭板,可以調整沉降差異。通過上述處理措施該橋通車至今無跳車現象。
4.3寧波外環線城西路某橋梁
該橋與路線正交,原設計橋臺背采用5m鋼筋混凝土搭板一端置于橋臺蓋梁,另端擱置路基枕梁與水泥路面相接的處理方法,但效果不理想,仍存在跳車。為此先后考慮采用以下方案進行補救。
(1)預設枕梁處計算沉降量,抬高枕梁標高、施工,以待其下沉回復,但竣工運營一年未能如愿。分析原因在于沉陷數據計算難于與施工實際中質量控制因素相吻合。
(2)擬在枕梁下預設安放千斤頂的空間,搭板按設計標高施工,待其完成后在日后沉陷時將千斤頂置入枕梁下的預留空間頂起填塞,使梁恢復設計標高,但如此實施難度較大,且預計處理后的路面平整度較差。
(3)仍按設計標高完成搭板施工,在其上鋪筑瀝青面層,如此若日后枕梁下沉,只需加鋪瀝青混凝土或瀝青砂,簡單易行,利于養護。