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    公路橋頭跳車的成因與防治措施

    2009-03-14 06:59:52尼其宏
    關(guān)鍵詞:措施

    尼其宏

    摘要:隨著經(jīng)濟發(fā)展,公路建設(shè)取得了突飛猛進成績,投入營運高等級公路越來越多,但從使用情況上看,出現(xiàn)了橋頭跳車這個較為普遍問題,尤其在一些軟土地基地方更為嚴重,給養(yǎng)護部門帶來了很大困難。因此,探討橋頭跳車現(xiàn)象形成的原因,并分析其應(yīng)采取的措施,對我們公路建設(shè)具有較現(xiàn)實意義。

    關(guān)鍵詞:公路橋頭跳車 原因 措施

    0 引言

    橋頭跳車的危害主要表現(xiàn)為:影響行車安全、降低行車速度、影響車輛運營費用和加速橋梁及路面的病害,對道路橋梁的運行影響極大。如何解決高等級公路橋頭跳車問題,對于我國公路建設(shè)具有較現(xiàn)實意義。

    1 橋頭跳車產(chǎn)生的原因

    1.1 地基土質(zhì)不良造成的沉降 土質(zhì)不良,由此產(chǎn)生沉陷是橋頭跳車的主要原因。橋涵通常位于溝壑地方,地下水位較高,在南方地帶多有軟土,此類土天然含水量大于液限,天然孔隙比大,常含有機質(zhì),壓縮性高,抗剪強度低,一旦受到擾動,天然結(jié)構(gòu)易受破壞,強度便顯著降低,橋頭路基填筑高度較大,產(chǎn)生基底應(yīng)力相對較大,在車輛荷載作用下,更容易引起地基沉陷,且變形穩(wěn)定歷時往往持續(xù)數(shù)年乃至數(shù)十年。就是在一些穩(wěn)定地基,在外荷作用下,也無可避免出現(xiàn)這個問題。

    1.2 橋臺與臺背路面在結(jié)構(gòu)上存在著差異 從路面結(jié)橋組合可以看出,路面左右側(cè)是兩個不同性質(zhì)路面體系,左側(cè)是鋪設(shè)在橋臺背墻頂面柔性面層與剛性橋臺組成雙層路面體系,右側(cè)為柔性或半剛性多層路面體系,在車輛荷載作用下,墊層、基層密實度迅速增加,結(jié)構(gòu)層壓縮,而橋臺由于巨大建筑作用,加上基礎(chǔ)處理較好,一般認為沉降已經(jīng)完成,相對于路基而言,沉降可視為零,而鋪裝層壓縮也不大。這樣,兩側(cè)抗變形能力不同,相對沉降就不可避免出現(xiàn),使路面結(jié)構(gòu)破壞,造成跳車。

    1.3 采取的施工措施不當 當前一些施工隊盲目追求高速度,沒有嚴格按施工規(guī)程作業(yè),臺背填土速度過快,對地基造成擾動和破壞,沒有充分時間固結(jié),對臺背擋土墻等構(gòu)造物擠壓力大,施工時沒有按分層填筑、分層碾壓、分層檢測“三分法”施工。用料沒有把好質(zhì)量關(guān),排水措施沒有做好,壓實度沒有達到要求。這些人為因素使高填土引道不穩(wěn)定,工后沉降大,且不均勻,是造成跳車現(xiàn)象主要原因之一。

    1.4 臺背填料壓縮引起路基的沉降 臺后填料一般為滲透性材料,存在著多孔隙,加上施工時受施工作業(yè)方面影響,壓實機具不能過分靠近接觸臺背,不能將填料顆粒間孔隙完全消除,在車輛荷載和自身重力作用下,填料迅速壓縮,孔隙率降低,便在短時間內(nèi)產(chǎn)生壓縮沉降,造成跳車。在工程實踐中,就是施工時工序符合要求,壓實度達到要求,但臺后填土較高,隨著時間推移,也會產(chǎn)生不可避免沉降。有時臺后填土荷載對基底產(chǎn)生附加壓力,嚴重時會使橋臺向后傾斜,發(fā)生不均勻下沉,危及行車安全。

    1.5 設(shè)計不周 在基底未作徹底處理,而沉降還未穩(wěn)定時,應(yīng)周詳考慮橋臺結(jié)構(gòu)與引道銜接,在沒有質(zhì)量保證情況下,不應(yīng)該直接澆砼板。象榕華大橋兩側(cè)引道,由于榕江兩岸屬軟土地基,通車后兩側(cè)引道沉降是長期的,如先設(shè)過渡性路面,使路堤沉降基本完成后再改鋪原設(shè)計路面,情況會好一些。設(shè)計時也應(yīng)處理好橋梁與引道路面接縫問題,避免接縫損壞而造成跳車。

    2 橋頭跳車病害的防治措施

    2.1 地基處理 處理好橋頭軟弱地基,是控制跳車的關(guān)鍵。目前對橋頭軟弱地基處理,國內(nèi)有換填法、塑料排水板堆載預(yù)壓法、深層攪拌法等措施,下面介紹幾種行之有效的常用方法。

    2.1.1 采用深層攪拌法加固橋頭軟基 該法屬加固土樁類型,主要適應(yīng)于軟弱粘性土。深層攪拌法是借助于壓縮空氣,采用專門深層攪拌機械設(shè)備,從不斷回轉(zhuǎn)的中心軸端向四周被攪松的土中噴出漿體或粉體固化劑(如水泥等),經(jīng)葉片攪拌,并吸收周圍水份,在加固的深層軟土中進行一系列物理——化學反應(yīng),使軟土硬結(jié)成具有整體性和一定強度的優(yōu)質(zhì)復(fù)合地基,從而提高橋頭軟土地基承載力,減少沉降量(特別是工后沉降),縮短固結(jié)期,提高邊坡穩(wěn)定性。其主要施工工藝程序:整平原地面→鉆機定位→鉆桿下沉鉆進→上提噴粉(或噴漿)、強制攪拌→復(fù)拌→提桿出孔→鉆機移位。

    2.1.2 采用砂樁加固橋頭軟基 該法屬料粒樁類型,適用于松砂地基、雜填土或軟土,對地基土起置換作用、豎向排水作用和擠密作用,在本世紀30年代起源于歐洲。主要施工工藝程序:整平原地面→機具定位→樁管沉入→加料壓密→拔管→機具移位。為加速地基固結(jié),減少后期沉降,一般根據(jù)實際情況,配合堆載預(yù)壓或超壓施工,使地基強度顯著提高,同時改善地基的整體穩(wěn)定性。

    2.1.3 塑料排水板堆載預(yù)壓法 該法屬豎向排水體預(yù)壓類型,主要適用于透水性低的軟弱粘性土。塑料排水板是由芯體和濾套組成的復(fù)合體,或是由單一材料制成的多孔管道板帶,自1983年在天津塘沽新港施工試驗成功以來,在全國各地高速公路軟基處理都得以廣泛推廣應(yīng)用,其主要施工工藝程序:整平原地面→攤鋪下層砂墊層→機具就位→塑料排水板→穿靴→插入套管→拔出套管→割斷塑料排水板→機具移位→攤鋪上層砂墊層。為加速排水固結(jié),減少后期沉降,一般都配合堆載預(yù)壓或超壓施工,使地基土的有效應(yīng)力增大、抗剪強度和承載力及穩(wěn)定性都得以提高。其特點是施工簡便快捷,造價較低,但效果比上述兩種類型略差,仍存在少量工后沉降。

    2.2 路基處理

    2.2.1 臺背回填處理方式 橋臺后宜選用摩擦角大、強度高、可壓縮性小、壓實快、透水性好的填料,如巖渣、礫石、砂礫等,并要求填料級配適當。當采用非透水性土,當為粘土或粉質(zhì)亞粘土時,應(yīng)摻入灰劑量不小于6%的Ⅲ級以上石灰進行改良;當為塑性指數(shù)較小的砂土、亞砂土或粉土時,應(yīng)摻入灰劑量不小于3.5%的標號325以上的普硅水泥進行穩(wěn)定,必要時還可采用土工合成材料加筋處理。填料的鋪筑一般在基底處沿路堤縱向長度距橋臺背不小于2m,且與路基相接處按不大于1:1設(shè)置斜坡或臺階,回填高度視路堤高度而定,一般取2~4m。橋頭回填處理的另一方式是在路基上部(約50cm范圍內(nèi))設(shè)置水泥穩(wěn)定料改善層次,使路堤體的剛度有所提高。一般穩(wěn)定層結(jié)構(gòu)是沿路堤縱向距橋臺背約10m長,用一定劑量(如4%~6%)的水泥進行穩(wěn)定,并且遠橋臺端與路基相銜接處,采用1:1設(shè)置斜坡。上述兩種處理方式均能達到減少豎向變形和剛?cè)嵬蛔兊某尚АH鐑煞N方式同時考慮,則效果更佳。

    2.2.2 臺背回填處的壓實 由于臺背回填處位于路基和橋臺銜接的特殊位置,成為碾壓的薄弱環(huán)節(jié),壓路機難以碾壓到位,距離太近時對橋臺有影響,故要求臺背回填每層松鋪厚度不得大于20cm,壓實度必須達到95%,回填材料最大粒徑不大于5cm,且有良好的級配和透水性,壓實機械宜選用小型機具分層壓實,對于機械夯實碾壓不到之處,應(yīng)及時采用人工補充夯實。

    2.2.3 采用“填筑路堤預(yù)壓”的施工方法 為減少橋涵兩端路堤的工后沉降,從而使橋涵兩端路堤與橋臺結(jié)構(gòu)物的相對沉降盡量小一些,一般可采用填筑路堤預(yù)壓的施工方法,讓路基排水固結(jié),待路堤沉降基本完成以后再開挖涵洞或橋臺位置土方,然后再施工橋涵。

    2.3 路面處理

    2.3.1 設(shè)置橋臺搭板 搭板設(shè)置可以使在柔性路堤產(chǎn)生的較大沉降逐漸過渡至剛性橋臺上,使車輛通過時跳躍現(xiàn)象大為減少。橋頭搭板長度設(shè)計應(yīng)根據(jù)路基的容許工后沉降值計算確定,常取3~15m(當超8m時,宜設(shè)計成兩段式或三段式搭板)。搭板的近臺端一般擱置在橋臺前墻頂面或其牛腿上。當橋頭引道為剛性路面時,搭板的縱坡可采用與路面設(shè)計縱坡平行方式(稱平置式搭板);而當引道為柔性路面時,則搭板的遠臺端常置于路面面層與基層之間(稱斜置式搭板)。為預(yù)防搭板下沉,也可在搭板上先鋪設(shè)一層瀝青面層,通車后搭板若下沉時,則在其上加鋪瀝青混凝土或瀝青砂。

    2.3.2 設(shè)置變厚式埋板 為避免二次跳車,常在搭板的尾端加設(shè)一段淺埋的變厚式埋板,其長度一般取3~5m,對于水泥混凝土路面,也可將與搭板連接處的路面板改為變厚式板。在搭板、埋板或變厚式板的下層,為保證與橋臺連接部位的剛?cè)釋哟卧谒胶痛怪狈较蚓軡u次變化,建議采用強度及回彈模量均高于其它路段相對應(yīng)的路面結(jié)構(gòu)層材料,以提高該部位的整體受荷和抗沖能力,有利于減少錯臺幅度,調(diào)整不均勻沉陷,改善橋頭跳車或二次跳車現(xiàn)象。

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