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淺析橋頭跳車病害的原因和防治
2013-06-06 來源:維普網
引言

  隨著市政橋梁的發展,橋頭跳車的現象越來越引起橋梁工程技術人員的重視,成為成橋質量控制的重點。橋頭跳車不僅影響行車的舒適感與安全度,在高速行駛中容易造成行車事故,而且高速行駛的車輛在橋頭由于跳車而產生強烈的沖擊,對橋梁及路面結構產生附加的沖擊作用,會加劇橋頭路面、橋臺伸縮裝置的破壞,直接影響到市政橋梁的使用壽命。因此,合理解決市政橋梁的橋頭跳車問題就顯得尤為重要。

  1、橋頭跳車的原因分析

  引起橋頭跳車的主要原因有結構剛度差異、路堤的不均勻沉降、設計缺陷及施工質量控制不到位等。首先,橋臺本身為剛體,橋臺自身的壓縮量小,屬彈性變形,而路堤本身剛度極小,非彈性變形量大,路基自身壓縮量也較大,那么橋臺處路基自身壓縮沉降就會引起臺背處路面與橋面之間的錯臺,地基的沉降也會引起錯臺,錯臺必然就造成橋頭跳車;其次,由于路面徑流水沖刷和交通荷載作用,逐漸在臺背形成空穴,以及橋頭路堤填料的流失,斜坡處的土壤側向位移,都將造成橋頭跳車;再次,錯誤的橋頭搭板和不當的枕塊設計,不合理的路基填料以及混凝土在交通荷載的反復作用下遭到破壞、磨損,也將影響車輛的正常行駛;最后,施工工藝質量低劣、壓實度質量不合格等因素,也會造成橋頭跳車。

  1.1 剛度差異引起的沉降差

  橋臺基礎一般為剛性基礎(如樁基礎、擴大基礎等),其壓縮變形及沉降量很小,運營后的橋臺沉降可忽略不計。而橋頭路基為塑性體,臺背填土一般是在最佳含水量的情況下進行填筑,并且不論施工中采取什么措施,也不可能完全消除填土顆粒間的空隙,在車輛行駛荷載的反復作用下臺背填土會產生壓縮沉降,需待通車后較長一段時間才能趨于穩定。在工程實踐中,即使施工工序符合要求,壓實度達到要求,但由于臺后填土較高,隨著時間的推移,也不可避免地會產生沉降。有時臺后填土荷載對基底產生附加壓力,嚴重時會使橋臺向后傾斜,發生不均勻下沉,危及行車安全。例如池樟線上的南河大橋、新北河大橋引道,通車已達10年左右,養護部門每年都要進行大中修,采用瀝青貫人式做調平層,但沉降量依然不可忽視。

  1.2 路基土體的流失

  路面水滲入路基,致使路基土軟化,水土流失造成橋臺路基引道下沉;回填不及時造成積水,導致橋頭回填土壓實度不夠。橋臺一般設有橋梁伸縮裝置,雨水會沿伸縮裝置滲透至臺背填料中,使得臺背的土類填料產生浸蝕和軟化,導致填方體變形,但是對橋臺的剛性基礎則不產生明顯的破壞作用。這樣,在車輛荷載的沖擊作用下,橋頭路基沉陷就成為必然。再則,如果路堤土兩側防水、排水工程不完善,排水不暢也容易引起路基土體的流失,造成路基土沉降和橋頭跳車。

  1.3 設計不周

  在橋臺與路堤連接部位有的設計接縫,有的設計為連續鋪裝,由于路基不均勻沉降的存在,必然造成在使用過程中形成裂縫。因此,在基底未做徹底處理而沉降又尚未穩定時,應周詳考慮橋臺結構與引道銜接,在沒有質量保證的情況下,不應該直接澆混凝土板。例如廣東揭陽榕華大橋兩側引道,由于榕江兩岸屬軟土地基,通車后兩側引道沉降是長期的,如果先設過渡性路面,待路堤沉降基本完成后再改鋪原設計路面,情況會好一些。

  在設計上一般對由于剛度變化引起的橋頭沉降差考慮較多,而對橋梁運營后沉降引起的引道縱坡變化注意不夠,造成橋頭段縱坡變化,在突變點就形成了臺降,導致跳車現象的出現。

  1.4 施工質量控制不嚴

  一些施工單位為了追求施工進度,不嚴格按照施工規程作業,不按照合理的工序進行施工。例如橋頭路堤及錐坡范圍內地基填前處理不徹底;臺背填筑速度過快,沒有足夠的時間充分固結;臺背填土層厚過大,壓實度達不到要求;采用機械壓實時,由于受地形、作業面及機械等的限制,臺墻后側及翼墻內側填土難以達到壓實度的設計要求;在靠近橋面部分的填土平面形狀不規則,采用人工夯實時,壓實度達不到設計要求;臺前護坡或擋墻砌筑不及時,導致土體滑移,影響壓實機械作業效果,嚴重時還會危害橋基;沒有嚴格按“三分法”(分層填筑、分層碾壓、分層檢測)施工,沒有嚴把填料質量關,未做好排水措施,壓實度沒有達到要求。這些人為因素導致填土引道不穩定,工后沉降大且不均勻,是造成橋頭跳車的主要原因之一。

  2、橋頭跳車病害的施工質量控制

  2.1 做好地基處理

  處理好臺后軟弱地基是控制橋頭跳車的重要措施。對軟弱地基的處理,現在國內有換填法、超載預壓、塑料排水板、粉噴樁復合地基等常用方法。就目前情況來看,水泥粉噴樁復合地基加固軟土的效果明顯,施工工期短,但費用高;超載預壓一般可利用施工荷載作為軟基預壓荷載,但施工工期較長,剩余沉降量也大;塑料排水板法的加固效果好,工期較短,施工簡單,而且施工經驗較為成熟,是目前處理軟基較為常用的方法。太原市南中環橋在設計時,為了保證路基的壓實度,采取了換填30 cm厚天然砂礫進行地基處理。另外,考慮到橋頭填土較高,且工程地質情況較差,局部采用了強夯聯合塑料排水板堆載預壓法施工。

  2.2 嚴格控制填料質量及填料材料選用

  有針對性地選擇臺后填料,以提高橋頭路基的壓實度。橋臺后宜填筑內摩擦角較大的透水性材料,以便控制壓實質量,減小路基壓縮沉降,有利于臺背縫隙中滲入的雨水沿盲溝或泄水管排到路基外。例如可選用固結性能好、變形小的砂石料等。太原市南中環橋該標段的填料有兩種:標段外借運天然砂礫和標段內的挖方取土。前者主要用于地基處理,后者在填筑前,按《公路土工試驗規程》規定的方法進行顆粒分析、含水量與密實度、液限和塑限、有機質含量、承載比(CBR)試驗和擊實試驗。

  2.3 橋頭路面做特殊結構處理

  橋臺到路基結構是不同的體系。考慮到二者在結構、材料、剛度、脹縮性等方面存在的差異,一般可采取設置枕梁、搭板及設置變厚式埋板的措施,以保證縱向、橫向均能平順地逐漸過渡。例如在混凝土路面與橋梁相接處設置鋼筋混凝土搭板,搭板一端放在橋臺上,加設防滑錨固鋼筋并在搭板上預留灌漿孔。

  橋頭不均勻沉降的原因很多,且難于根除,因此應根據橋涵的長度和接線填方長度,在橋頭一定長度范圍內鋪剛性過渡層或瀝青過渡層,對橋頭路面接縫進行處理。

  2.4 嚴格控制施工

  合理安排好施工計劃,嚴格執行施工工序,是有效減少橋頭跳車的關鍵。應遵循“早開工,精壓實,足沉降”的原則。首先,要重視橋頭地基處理,采用先進的施工工藝,選用合適的壓實機具,保證足夠的臺前預壓長度,確保臺背及時回填,回填壓實度達到設計要求。其次,選擇合適的填料,保證填料質量。控制好每層的填筑厚度和碾壓遍數,并對每層的填筑質量實施檢測,特別是要控制好壓實度。后臺連接處填土應盡量與橋臺砌筑協調進行,盡量使這些不易碾壓的地方密實度達到要求。臺后最好設置泄水盲溝,溝底用黏土夯實,以利于排水。最后,連續進行沉降觀測,保證橋頭沉降速率達到規定要求后再進行卸載,轉入下一道工序的施工。

  3、結語

  橋頭跳車的預防和治理是一項長期而艱巨的工作。對于橋頭跳車病害,應以預防為主,在施工和設計過程中,通過合理設計、提高施工質量進行有效地預防,才能最大限度地減少路基的工后沉降量。在太原市南中環橋的施工過程中,由于建設、監理、設計、施工單位的相互配合,從而保證了工程的施工質量,通車至今已兩年時間,未出現明顯的跳車現象。
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