公路橋頭跳車成因及防治淺析

呂建波 李 超

近年來,我國的公路建設(shè)發(fā)展迅猛,公路的等級(jí)和標(biāo)準(zhǔn)不斷提高,公路的通行保障能力和服務(wù)水平更是有了突飛猛進(jìn)的發(fā)展。但公路在運(yùn)營中也暴露出了一些問題,橋頭跳車就是其中一個(gè)具有普遍性的問題,尤其在地質(zhì)狀況不好的地方更為嚴(yán)重。因此,對(duì)橋頭跳車問題進(jìn)行綜合分析、探討,提高公路行車舒適性和行車安全,仍是一個(gè)重要課題。為此筆者結(jié)合多年來的工程管理經(jīng)驗(yàn),粗淺地分析橋頭跳車產(chǎn)生的原因,并從設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)理等方面進(jìn)行分析和探討,提出針對(duì)性的防治措施,達(dá)到減少橋頭跳車、提高公路行車舒適性的效果。

1 橋頭跳車產(chǎn)生的原因

1.1 工程技術(shù)方面的原因

1.1.1 地基土質(zhì)不良造成的沉降

橋涵通常位于溝壑地段,地下水位較高,地基土質(zhì)不良的情況較多,一般都具有天然含水量高、孔隙比大、壓縮性強(qiáng)和抗剪強(qiáng)度低等特點(diǎn),在其上填筑路基,便極易產(chǎn)生沉降(包括瞬時(shí)沉降、固結(jié)沉降和次固結(jié)沉降)。

1.1.2 臺(tái)背填料壓縮引起路基的沉降

臺(tái)背填料在回填過程中因含水分,存在孔隙,施工中采取的工藝措施很難將填料顆粒間的孔隙完全消除。在路基、路面自重及車輛靜載、沖擊荷載共同作用下,臺(tái)背填料顆粒間的孔隙被進(jìn)一步壓縮,密實(shí)度逐漸增大,孔隙率逐漸減小,便在一定期限內(nèi)產(chǎn)生路基沉降。

1.1.3 剛?cè)嵬蛔円鸬某料萏?/p>

行駛車輛在剛度不同的路面結(jié)構(gòu)交界處產(chǎn)生的振動(dòng)效果不同,柔性材料對(duì)能量的吸收要比剛性材料大。由于結(jié)構(gòu)物橋臺(tái)一般采用剛性很大的堅(jiān)石砌筑或鋼筋混凝土澆筑而成,具有較大的整體剛度,屬剛性體;而與結(jié)構(gòu)物橋臺(tái)相連的道路,具有剛性較小柔性較大的特性,屬彈塑性體。顯然,道路與結(jié)構(gòu)物橋臺(tái)之間存在著很大的剛度差,這個(gè)剛度差的存在必然引起道路與結(jié)構(gòu)物橋臺(tái)之間產(chǎn)生較大的塑性變形相對(duì)差和較大的剛度突變,加劇橋頭跳車處(路面結(jié)構(gòu)交界處)的振動(dòng)破壞效果。

1.2 交通環(huán)境變化對(duì)橋頭跳車的影響

近年來,我國公路交通量及客貨運(yùn)量的增長(zhǎng)都非常大,重型運(yùn)輸車輛數(shù)量增長(zhǎng)尤其迅猛,導(dǎo)致公路交通負(fù)荷不斷增加。部分車主受利益驅(qū)使,超載運(yùn)輸情況屢禁不絕,進(jìn)一步加劇了橋頭跳車情況的出現(xiàn)。

1.3 設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)理等方面的影響

1)工程設(shè)計(jì)。橋頭跳車雖然是一個(gè)困擾工程界多年的難題,但其在工程設(shè)計(jì)中被重視程度仍不夠,設(shè)計(jì)方案審查中橋頭部位的設(shè)計(jì)一般也不是審查重點(diǎn)。在確定設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計(jì)方案時(shí)如果沒有針對(duì)工程項(xiàng)目的特點(diǎn)進(jìn)行充分論證,就很難避免橋頭跳車情況的發(fā)生。2)工程施工。臺(tái)背回填工作面狹小,機(jī)械施工很難展開,因此加強(qiáng)工藝和質(zhì)量控制是橋頭跳車防治的關(guān)鍵。路基與橋梁施工如果不能同步進(jìn)行,路基與臺(tái)背的銜接部位就容易出現(xiàn)質(zhì)量缺陷。有的施工單位將臺(tái)背回填工程分包給協(xié)作施工隊(duì),管理上以包代管,容易形成質(zhì)量隱患。3)工程監(jiān)理。控制工程質(zhì)量是工程監(jiān)理人員的重要職責(zé),因而工程監(jiān)理人員是否盡職盡責(zé),對(duì)確保設(shè)計(jì)意圖的落實(shí),對(duì)確保工程質(zhì)量,對(duì)橋頭跳車的發(fā)生具有非常重要的影響。

2 橋頭跳車的防治措施

2.1 工程技術(shù)方面的措施

2.1.1 臺(tái)后地基處理

1)高壓旋噴法。該法屬加固土樁類型,主要適應(yīng)于軟弱黏性土。一般借助于鉆機(jī)鉆至設(shè)計(jì)深度后,以高壓射流通過鉆桿下端的旋轉(zhuǎn)裝置向周圍土體噴射加固漿液,強(qiáng)行使?jié){液與土切割攪拌。鉆桿邊噴邊提升,在噴射有效范圍內(nèi)周圍土體與漿液快速凝固成圓柱體(旋噴樁)。加固后的旋噴樁抗彎、抗剪能力較弱。2)砂樁加固橋頭軟基法。該法屬粒料樁類型,適用于松砂地基、雜填土或軟土,對(duì)地基土起置換作用、豎向排水作用和擠密作用。為加速地基固結(jié),減少后期沉降,一般根據(jù)實(shí)際情況配合堆載預(yù)壓法或超壓施工,使地基強(qiáng)度顯著提高,同時(shí)改善地基的整體穩(wěn)定性。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黏性土。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。為加速排水固結(jié),減少后期沉降,一般都配合堆載預(yù)壓法或超壓施工,使地基土的有效應(yīng)力增大、抗剪強(qiáng)度和承載力及穩(wěn)定性都得以提高。其特點(diǎn)是施工簡(jiǎn)便快捷,造價(jià)較低,但效果比上述兩種類型略差,仍存在少量工后沉降。

2.1.2 路基處理

1)采用輕質(zhì)材料填筑路堤。使用輕質(zhì)材料可以減輕路堤自重,有效降低地基應(yīng)力,減少沉降并增大穩(wěn)定安全系數(shù)。常用的輕質(zhì)材料有粉煤灰等。2)排水與防護(hù)。軟基處理路段的排水極為重要,邊溝不通、排水不暢或邊溝積水都會(huì)影響軟基處理效果,施工時(shí)應(yīng)將此作為質(zhì)量控制的重點(diǎn)之一。3)臺(tái)背回填處理方式。橋臺(tái)臺(tái)背回填宜選用內(nèi)摩擦角大、強(qiáng)度高、透水性好的填料,如礫石、砂礫等。同時(shí),內(nèi)摩擦角大、透水性好的填料也有利于把從臺(tái)背縫隙中滲入的雨水沿盲溝或泄水管順利排到路基外,從而減緩雨水的危害;而且也有利于改善路基壓實(shí)性能,使路基容易達(dá)到設(shè)計(jì)要求的密實(shí)度?；靥钍┕r(shí),一般在基底處沿路堤縱向長(zhǎng)度距橋臺(tái)背不小于2 m,且與路基相接處按不大于1∶1的坡度設(shè)置斜坡或逐層開挖臺(tái)階,每層填筑厚度應(yīng)不大于15 cm。回填高度視路堤高度而定,一般為2 m～4 m。4)臺(tái)背回填處的壓實(shí)。為減少橋臺(tái)結(jié)構(gòu)物與兩端路堤的相對(duì)沉降差,一般可先填筑路堤預(yù)壓,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(tái)位置土方,然后再施工橋涵。臺(tái)背填筑前,宜在處理后的基底頂面上設(shè)置橫向泄水管或盲溝。臺(tái)背回填的壓實(shí)質(zhì)量是影響臺(tái)背回填沉降的一個(gè)重要因素。因此,臺(tái)背回填施工時(shí),臺(tái)背后應(yīng)預(yù)留填筑寬度最好能容下壓路機(jī)的操作空間,壓路機(jī)一般不采用強(qiáng)振,弱振即可,壓路機(jī)碾壓不到的邊角地段,宜選用小型壓實(shí)機(jī)具補(bǔ)充碾壓,且嚴(yán)格控制每層填筑厚度(宜取10 cm～15 cm)和碾壓遍數(shù);對(duì)于機(jī)械夯實(shí)碾壓不到之處,應(yīng)及時(shí)采用人工補(bǔ)充夯實(shí)。

2.1.3 路面處理

1)設(shè)置橋臺(tái)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(tái)上,使車輛通過時(shí)跳躍現(xiàn)象大為減少。橋頭搭板長(zhǎng)度設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)路基的容許工后沉降值計(jì)算確定,常取3 m～15 m(當(dāng)超過8 m時(shí),宜設(shè)計(jì)成兩段式或三段式搭板)。搭板的近臺(tái)端一般擱置在橋臺(tái)前墻頂面或其牛腿上。當(dāng)橋頭引道為剛性路面時(shí),搭板的縱坡可采用與路面設(shè)計(jì)縱坡平行的方式(稱平置式搭板);而當(dāng)引道為柔性路面時(shí),則搭板的遠(yuǎn)臺(tái)端常置于路面面層與基層之間(稱斜置式搭板)。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(zhǎng)度一般取3 m～5 m。對(duì)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、埋板或變更式板的下層,為保證與橋臺(tái)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(qiáng)度及回彈模量均高于其他路段相對(duì)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擊能力,有利于減小錯(cuò)臺(tái)幅度,調(diào)整不均勻沉陷,改善橋頭跳車或二次跳車現(xiàn)象。

2.2 積極應(yīng)對(duì)交通環(huán)境的變化

交通環(huán)境的變化,主要是車輛保有量,特別是重型運(yùn)輸車輛數(shù)量、公路交通量及客貨運(yùn)量的增長(zhǎng),應(yīng)通過改進(jìn)設(shè)計(jì)方案來應(yīng)對(duì)。主要是適當(dāng)提高設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn),有針對(duì)性地對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行設(shè)計(jì)、論證,同時(shí)通過對(duì)實(shí)際實(shí)施效果的總結(jié)來進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計(jì)。

2.3 加強(qiáng)全過程管理

橋頭跳車的防治涉及到工程的各個(gè)方面,在做好各項(xiàng)技術(shù)措施的同時(shí),還應(yīng)從工程設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)理等方面加強(qiáng)管理和控制,切實(shí)搞好全過程質(zhì)量監(jiān)控。

3 結(jié)語

橋頭跳車的防治是一個(gè)系統(tǒng)工程,需要設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)理等單位的密切配合,需要更多工程技術(shù)人員的研究、探索和總結(jié)。相信隨著更多技術(shù)措施的應(yīng)用,通過廣大工程技術(shù)人員的努力,橋頭跳車問題一定能圓滿解決,更好地提高公路服務(wù)水平。

[1]JTG D30-2004,公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[2]JTJ 033-95,公路路基施工技術(shù)規(guī)范[S].

[3]趙衛(wèi)國,楊 濤.高等級(jí)公路橋頭跳車產(chǎn)生的原因及防治措施[J].山西建筑,2007,33(2):334-335.