摘要:随着经济蓬勃发展,城市规模不断扩大,道路建设取得了突飞猛进的成绩。施工技术水平和工程质量也在不断提高,但是一些常见病害仍经常发生,成为一种“顽疾”,如桥头跳车问题,颇具代表性。随着使用时间增长,桥头跳车现象都不同程度地成正比增长,尤其在一些软土地基地方更为严重,给养护单位带来了很大困难,因此相关人员要加大对城市道路桥头跳车原因的分析,并采取一定的防治措施,为城市道路的建设的正常有序运行。
关键词:城市道路;桥头跳车;原因;防治措施
1.城市道路桥头跳车的机理及其危害
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。车辆通过桥头时腾空产生的跳动和冲击,又造成对桥梁和道路的附加荷载,加速了对路面、桥头搭板、支座及伸缩缝的损坏,同时也加剧了车辆机件的磨损,降低其使用寿命。此外,跳车时车辆颠簸,引起驾驶员和乘客的身体和心理不适,严重时会影响驾驶员的正常操作,造成行车事故。可见桥头跳车危害之大,必须高度重视。
2.城市道路桥头跳车产生的原因
2.1路与桥的刚度相差很大
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。
2.2地基土质不良
土质不良,由此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。
2.3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,便在短时间内产生压缩沉降,造成跳车。
2.4施工质量达不到要求
由于道路与桥涵接处的施工顺序是完成桥涵结构物建筑以后再填筑两端的路堤,因此在桥涵两端必然会留下一个填土较多、施工面窄、工期短暂的作业段。一方面,由于该作业段狭窄且填土形状不规则,大型压实机械很难作业,容易形成死角。当缺乏适宜的压实机具时,常利用人工夯实,因而密实度往往达不到设计要求。
2.5设计、管理和验收问题
一些工程设计时仅对桥台及台背地基进行加固处理设计,而对台前填方下的地基一般没有采取措施,或者是对地质资料了解不够充分,加固方法选择不当。台背路面排水设计考虑欠周到,部分桥头路面没有做拦水缘石造成雨水从中央分隔带或边坡、锥坡下渗,对填料易产生冲刷,填料强度降低,导致部分填料被雨水带走,形成空洞,特别是处在超高段桥头搭板部分的路面拦水缘石尤为重要。另外,管理不专业,验收不严格,也是造成桥头跳车的重要因素。
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3.城市道路桥头跳车的防治措施
3.1软弱地基处理
防治跳车现象发生最直接的办法就是处理好桥头的软弱地基。国内为控制这一现象发生,通常对软弱地基的处理方式要格外注意换填法、超载预压、塑料排水板、喷桩复合法等的常规常用方法。而其中的水泥粉喷桩复合方法对软土的处理更为有效,其施工周期较短,但是同样费用较高;而超载预压利用施工过程中对软基的预压荷载,实现处理控制好软基的施工效果,但是 同样施工周期较长,而相对塑料排水板加固其实行的加固效果更为明显,而且施工流程更为简单,因此,从综合成本利益上来看,此处理方式较为实用。
3.2路基处理,台背回填处理方式
台后还可选用摩擦角大、强度高、压实快、透水性好的填料,选用这些填料有利于渗入的雨水沿排水设施顺利排出,也有利于改善压实性能,使路基容易达到设计要求的密实度。填料的铺筑一般在基底处沿路堤纵向距桥台背不小于2m、且与路基相接处按不大于1∶1 设置斜坡或台阶,回填高度视路堤高度而定。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,使路堤体的刚度有所提高。一般稳定层结构是沿路堤纵向距台背约10m 段,用一定剂量(如4%~6%)的水泥进行稳定,并且远桥台端设置不大于1∶1 斜坡或台阶。上述两种处理方式均能达到减少竖向变形和刚柔突变的成效。银川至古窑子高速公路就是同时考虑以上两种方式,取得了良好效果。
3.3路面处理
桥台搭板的防治措施可以缓解跳车的现象发生,其简单原理为在柔性路堤与刚性桥体结构中起到一个缓冲、缓解作用,搭板的铺设可以使路堤的沉降幅度降低,即过渡到刚性桥台上;至于搭板长度是由桥体上通行的车速与填土的高度以及施工后的沉降差所决定的,常规选取3-15m。值得注意的是,在搭板铺设的同时,可能其受基层应力影响,基层接受面与垫层以及路基就会变形,而发生沉降,因此针对这种情况,笔者就此介绍以下两种的防治措施:
3.3.1台背填料中加设土工格栅
在桥头一定范围内的路基填料中按不同高度分层次的加设土工格栅。利用土工格栅抗拉能力强的优势,增加路堤的抗拉、抗剪强度,提高路堤的整体性、稳定性,减小路基的不均匀度,能有效防止搭板的倾斜,从而减少桥头连接段路基的不均匀沉降。
3.3.2搭板末端设置枕梁
在搭板末端设置枕梁支撑,并在枕梁下设置水泥搅拌桩,使枕梁及水泥搅拌桩共同参与搭板受力,防止或减小因搭板倾斜而造成的跳车现象。
3.4设置变厚式埋板
搭板尾端处理可以浅埋、加设后式埋板,从而在一定程度上可以实现避免二次跳车发生。埋板的长度可以设置加设为3-5m。沥青的路面直接在搭板的末端加设厚式水泥混凝土就行,而如果是水泥混凝的话,就可以在搭板尾端、末端的接触路面改成加厚式板;而在搭板、加厚式埋板以及埋板的下层,应采取荷载强度或者弹性量较高的结构建设材料,以保障桥台与连接的路面衔接的刚柔层得倾斜变化,即水平与垂直方向的变化,从而提高桥体路面与结构之间的荷载能力与抗冲能力,进一步减少沉陷可能,规避缓解桥头跳车以及二次跳车现象发生。
结束语:总之,桥头跳车是比较难解决的问题,需在以后的工作中结合本地实际情况探索研究,提出新的方案,使之即经济又实用,还能保证质量。引起桥头跳车的原因是多方面的,解决的办法各不相同,但归集方法大多是从原因入手,解决桥头跳车问题。在解决这一课题中,应全面考虑引起桥头跳车的各方面因素,在确定质量的前提下,我们应从经济的角度来考虑工程造价,并综合采取各种防治措施。
参考文献
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[3]傅桂帆.城市道路桥头跳车问题的分析与研究[J].城市建设理论研究.2016(13).
论文作者:赵俊
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第21期
论文发表时间:2018/1/3
标签:桥头论文; 路基论文; 填料论文; 桥台论文; 路堤论文; 路面论文; 荷载论文; 《建筑学研究前沿》2017年第21期论文;