公路桥头跳车成因及防治浅析

吕建波 李 超

近年来,我国的公路建设发展迅猛,公路的等级和标准不断提高,公路的通行保障能力和服务水平更是有了突飞猛进的发展。但公路在运营中也暴露出了一些问题,桥头跳车就是其中一个具有普遍性的问题,尤其在地质状况不好的地方更为严重。因此,对桥头跳车问题进行综合分析、探讨,提高公路行车舒适性和行车安全,仍是一个重要课题。为此笔者结合多年来的工程管理经验,粗浅地分析桥头跳车产生的原因,并从设计、施工、监理等方面进行分析和探讨,提出针对性的防治措施,达到减少桥头跳车、提高公路行车舒适性的效果。

1 桥头跳车产生的原因

1.1 工程技术方面的原因

1.1.1 地基土质不良造成的沉降

桥涵通常位于沟壑地段,地下水位较高,地基土质不良的情况较多,一般都具有天然含水量高、孔隙比大、压缩性强和抗剪强度低等特点,在其上填筑路基,便极易产生沉降(包括瞬时沉降、固结沉降和次固结沉降)。

1.1.2 台背填料压缩引起路基的沉降

台背填料在回填过程中因含水分,存在孔隙,施工中采取的工艺措施很难将填料颗粒间的孔隙完全消除。在路基、路面自重及车辆静载、冲击荷载共同作用下,台背填料颗粒间的孔隙被进一步压缩,密实度逐渐增大,孔隙率逐渐减小,便在一定期限内产生路基沉降。

1.1.3 刚柔突变引起的沉陷跳车

行驶车辆在刚度不同的路面结构交界处产生的振动效果不同,柔性材料对能量的吸收要比刚性材料大。由于结构物桥台一般采用刚性很大的坚石砌筑或钢筋混凝土浇筑而成,具有较大的整体刚度,属刚性体;而与结构物桥台相连的道路,具有刚性较小柔性较大的特性,属弹塑性体。显然,道路与结构物桥台之间存在着很大的刚度差,这个刚度差的存在必然引起道路与结构物桥台之间产生较大的塑性变形相对差和较大的刚度突变,加剧桥头跳车处(路面结构交界处)的振动破坏效果。

1.2 交通环境变化对桥头跳车的影响

近年来,我国公路交通量及客货运量的增长都非常大,重型运输车辆数量增长尤其迅猛,导致公路交通负荷不断增加。部分车主受利益驱使,超载运输情况屡禁不绝,进一步加剧了桥头跳车情况的出现。

1.3 设计、施工、监理等方面的影响

1)工程设计。桥头跳车虽然是一个困扰工程界多年的难题,但其在工程设计中被重视程度仍不够,设计方案审查中桥头部位的设计一般也不是审查重点。在确定设计标准和设计方案时如果没有针对工程项目的特点进行充分论证,就很难避免桥头跳车情况的发生。2)工程施工。台背回填工作面狭小,机械施工很难展开,因此加强工艺和质量控制是桥头跳车防治的关键。路基与桥梁施工如果不能同步进行,路基与台背的衔接部位就容易出现质量缺陷。有的施工单位将台背回填工程分包给协作施工队,管理上以包代管,容易形成质量隐患。3)工程监理。控制工程质量是工程监理人员的重要职责,因而工程监理人员是否尽职尽责,对确保设计意图的落实,对确保工程质量,对桥头跳车的发生具有非常重要的影响。

2 桥头跳车的防治措施

2.1 工程技术方面的措施

2.1.1 台后地基处理

1)高压旋喷法。该法属加固土桩类型,主要适应于软弱黏性土。一般借助于钻机钻至设计深度后,以高压射流通过钻杆下端的旋转装置向周围土体喷射加固浆液,强行使浆液与土切割搅拌。钻杆边喷边提升,在喷射有效范围内周围土体与浆液快速凝固成圆柱体(旋喷桩)。加固后的旋喷桩抗弯、抗剪能力较弱。2)砂桩加固桥头软基法。该法属粒料桩类型,适用于松砂地基、杂填土或软土,对地基土起置换作用、竖向排水作用和挤密作用。为加速地基固结,减少后期沉降,一般根据实际情况配合堆载预压法或超压施工,使地基强度显著提高,同时改善地基的整体稳定性。3)塑料排水板堆载预压法。该法属竖向排水体预压类型,主要适用于透水性低的软弱黏性土。塑料排水板是由芯体和滤套组成的复合体,或是由单一材料制成的多孔管道板带。为加速排水固结,减少后期沉降,一般都配合堆载预压法或超压施工,使地基土的有效应力增大、抗剪强度和承载力及稳定性都得以提高。其特点是施工简便快捷,造价较低,但效果比上述两种类型略差,仍存在少量工后沉降。

2.1.2 路基处理

1)采用轻质材料填筑路堤。使用轻质材料可以减轻路堤自重,有效降低地基应力,减少沉降并增大稳定安全系数。常用的轻质材料有粉煤灰等。2)排水与防护。软基处理路段的排水极为重要,边沟不通、排水不畅或边沟积水都会影响软基处理效果,施工时应将此作为质量控制的重点之一。3)台背回填处理方式。桥台台背回填宜选用内摩擦角大、强度高、透水性好的填料,如砾石、砂砾等。同时,内摩擦角大、透水性好的填料也有利于把从台背缝隙中渗入的雨水沿盲沟或泄水管顺利排到路基外,从而减缓雨水的危害;而且也有利于改善路基压实性能,使路基容易达到设计要求的密实度。回填施工时,一般在基底处沿路堤纵向长度距桥台背不小于2 m,且与路基相接处按不大于1∶1的坡度设置斜坡或逐层开挖台阶,每层填筑厚度应不大于15 cm。回填高度视路堤高度而定,一般为2 m～4 m。4)台背回填处的压实。为减少桥台结构物与两端路堤的相对沉降差,一般可先填筑路堤预压,让路基排水固结,待路堤沉降基本完成以后再开挖涵洞或桥台位置土方,然后再施工桥涵。台背填筑前,宜在处理后的基底顶面上设置横向泄水管或盲沟。台背回填的压实质量是影响台背回填沉降的一个重要因素。因此,台背回填施工时,台背后应预留填筑宽度最好能容下压路机的操作空间,压路机一般不采用强振,弱振即可,压路机碾压不到的边角地段,宜选用小型压实机具补充碾压,且严格控制每层填筑厚度(宜取10 cm～15 cm)和碾压遍数;对于机械夯实碾压不到之处,应及时采用人工补充夯实。

2.1.3 路面处理

1)设置桥台搭板。搭板设置可以使在柔性路堤产生的较大沉降逐渐过渡至刚性桥台上,使车辆通过时跳跃现象大为减少。桥头搭板长度设计应根据路基的容许工后沉降值计算确定,常取3 m～15 m(当超过8 m时,宜设计成两段式或三段式搭板)。搭板的近台端一般搁置在桥台前墙顶面或其牛腿上。当桥头引道为刚性路面时,搭板的纵坡可采用与路面设计纵坡平行的方式(称平置式搭板);而当引道为柔性路面时,则搭板的远台端常置于路面面层与基层之间(称斜置式搭板)。2)设置变厚式埋板。为避免二次跳车,常在搭板的尾端加设一段浅埋的变厚式埋板,其长度一般取3 m～5 m。对于水泥混凝土路面,也可将与搭板连接处的路面板改为变厚式板。在搭板、埋板或变更式板的下层,为保证与桥台连接部位的刚柔层次在水平和垂直方向均能渐次变化,建议采用强度及回弹模量均高于其他路段相对应的路面结构层材料,以提高该部位的整体受荷和抗冲击能力,有利于减小错台幅度,调整不均匀沉陷,改善桥头跳车或二次跳车现象。

2.2 积极应对交通环境的变化

交通环境的变化,主要是车辆保有量,特别是重型运输车辆数量、公路交通量及客货运量的增长,应通过改进设计方案来应对。主要是适当提高设计标准,有针对性地对设计方案进行设计、论证,同时通过对实际实施效果的总结来进一步优化设计。

2.3 加强全过程管理

桥头跳车的防治涉及到工程的各个方面,在做好各项技术措施的同时,还应从工程设计、施工、监理等方面加强管理和控制,切实搞好全过程质量监控。

3 结语

桥头跳车的防治是一个系统工程,需要设计、施工、监理等单位的密切配合,需要更多工程技术人员的研究、探索和总结。相信随着更多技术措施的应用,通过广大工程技术人员的努力,桥头跳车问题一定能圆满解决,更好地提高公路服务水平。

[1]JTG D30-2004,公路路基设计规范[S].

[2]JTJ 033-95,公路路基施工技术规范[S].

[3]赵卫国,杨 涛.高等级公路桥头跳车产生的原因及防治措施[J].山西建筑,2007,33(2):334-335.