邝 瑞(商水县公路管理局,河南 周口 466000)
浅谈桥头跳车的原因及防治措施
邝 瑞
(商水县公路管理局,河南 周口 466000)
由于道路与桥梁台背回填处之间的差距过大,出现沉降后导致车辆在通过桥梁时产生跳跃的现象,将其称之为桥头跳车。随着社会经济的迅速发展,人们对于公路服务质量的需求越来越高,桥头跳车问题的存在严重影响公路工程的开展,给行驶车辆带来严重危害,并成为公路工程的一大质量通病。本文将针对桥头跳车现象进行实际调查,分析其产生的原因和危害影响,提出相应的防治措施和维修方法,以期提高行车的舒适性安全性以及公路工程高质量低造价的施工建设。
公路;桥头跳车;防治措施
现如今,已经投入运营使用的公路存在一个普遍现象,即桥头跳车。桥头跳车在国内外公路中普遍存在,一直影响着公路工程的发展,且没有有效方法解决这一普遍现象,因自身危害性较高,制约高等级公路快速、舒适、安全性能的发挥,进一步发生严重的公路交通事故。
由于公路桥头和伸缩缝处的差异造成不同程度的沉降,或是桥梁台背回填处出现沉降导致桥头引道和台背路基之间产生一个较大的沉降差,促使路面纵坡出现台阶,呈现出一个较大的坡度变化进而破坏公路路面的平稳性,因此,车辆在通过该处时产生跳跃,这种现象将其称之为桥头跳车。桥头跳车现象是已经投入使用运营公路普遍存在的一个问题,是公路桥梁上的质量通病。随着高速公路里程的延长,乘驾人员对于行车舒适度的要求也越来越高,桥头跳车不仅对桥梁结构、路面和车辆产生较大冲击,加速三者的损耗以及维护费用的增加,而且影响公路交通通行,破坏乘驾人员行车时的舒适性和安全性,在较为严重的情况下还会发生交通事故。
2.1桥头跳车的形成原因
2.1.1沉降现象
桥头跳车主要是由于桥梁构造物与公路路基之间坡度较大的沉降差超过一定限定值,从而导致车辆在经过该处时车辆发生剧烈跳动、上下振动、摇摆颠簸的一种公路现象。当这种沉降差达到1.5cm后,就会降低乘驾人员的舒适感,制约高速公路快速舒适、安全平稳、道路通行能力、服务水平等整体功能的发挥。桥梁的基础一般都建立在良好的持力层上或是岩石上,人们相当重视桥梁的设计建造技术,因此,无论是从勘察设计还是施工建造,对于桥墩的需求远远高于台背路基,桥墩基础产生的沉降量较小。而台背路基长期承载着车辆荷载以及路基荷载,会产生较大的沉降量,且路基在填土施工的过程中本身含有水分、空隙,其压实度很难达到百分之百,不能完全保证施工的高质量,致使桥台与台背路基之间存在较大的差异,开始呈现纵坡变化,因而产生车辆在经过桥头时发生的跳跃现象。
2.1.2设计不合理
在公路建造施工之前,相关设计人员会对选址进行勘察,获取相关数据,针对性地进行设计。由于受到造价方面的限制,设计人员不得不压缩桥梁孔径,利用小跨径;且大部分桥头处在土质较弱、排水不畅的地基上,致使桥头路堤过高过长,设计不合理。有些设计人员考察不全面,在桥台结构与路面衔接方面虽设有搭板以防止沉降的不均匀,但过大的沉降差仍旧导致路面裂缝或产生错台,经过渗入的雨水侵蚀,冲刷路基土,造成沉降现象,产生桥梁路基病害。
2.1.3施工质量
在划分施工标段的过程中,业主不能充分协调施工单位的工作速度,一味地强调施工进度加快,导致施工人员对于填土或预压期的把握不足,不能完全保证施工质量,导致桥头路基沉降量较大。一些施工单位的施工要求不达标,在台背填土时施工不均匀,没有切实压实,很难达到既定要求,导致沉降速度过快,土体产生滑移现象,进而影响桥基。
2.2桥头跳车的直接原因
2.2.1沉降差较高
桥头地基地基土质较弱、排水不良因素的存在导致地基沉降幅度较大,在一般情况下,桥涵所处位置较地下水位高,天然结构中含水量高于液限值,压缩性较强,地基在受到干扰时,天然结构会产生破损,降低地基强度和稳定性,极易发生沉降差值较大的现象。在对台背进行填料时,需具备渗透性强、填料间空隙较大的特点,将压实度达到规定标准值,否则将会形成桥台与路堤之间的错台,长时间承受车辆荷载以及路基荷载作用下,沉降值逐渐加大,破坏公路的整体性、稳定性和舒适性。
2.2.2平整度较差
桥台一般是有钢筋混凝土浇筑而成,刚度较大,路堤则是一种柔性较大的弹塑性结构,刚度较小,二者之间刚度的差异较大,存在明显的刚度变形。路堤的固结沉降容易引起陆地水平位移,路堤边坡经过雨水的冲刷产生滑塌现象并逐渐软化,强度降低、稳定性能差,由于上部车辆荷载的反复作用下挤压破坏,致使土体水平位移并产生附加沉降,使得路面受力不均出现裂缝或高差。桥面、路面、伸缩缝等施工是分别进行的,从而形成施工时间不同的衔接面,其标高不能给予一个规定数值,致使其衔接不顺而导致平整度较差。此外,一些伸缩装置不利于桥头部位的平整度,容易发生凸起、凹陷、松脱现象,破坏平整度,造成不同程度的桥头跳车。
桥头跳车现象的产生是由于桥梁结构物与台背之间的不均匀沉降以及平整度的破坏造成路桥过渡段出现不同程度的台阶,严重危害公路的整体性和稳定性,降低乘驾人员的舒适度。
3.1影响行驶安全
由于路桥过渡段存在较大的沉降差,车辆很容易产生剧烈的跳动,导致车辆摇摆颠簸并偏离行驶的轨道,对驾驶人员造成不利的心理影响以及驾驶车辆时的错误操作,从而导致严重的交通翻车事故发生。
3.2降低行驶速度
车辆在行驶至路桥过渡段时,为了减少汽车颠簸带来的不适,驾驶员会被迫降低行驶速度,影响驱动力的传递,极易导致在桥头区域因降低行驶速度而引发严重的交通事故或造成交通拥堵;由于驾驶员在桥头降低行驶速度,也会降低公路的通行速度,减小公路的通行效率,进一步增大车辆及燃料的损耗情况,造成严重的资源浪费,污染环境。
3.3破坏舒适度
振动系统模式是车辆――人体――座椅,当车辆通过路桥过渡段时,由于桥头的沉降导致汽车跳车,产生颠簸振动,引起乘驾人员的不适感,破坏舒适度,并对驾驶员产生不利的心理影响,发生心率加快、血压升高等不良身体反映,形成较大的心理压力,影响驾驶员对车辆行驶的正确操作,进而引发严重的交通事故。
3.4增加养护成本
桥头跳车现象的产生,对路面、路基、桥基、桥台台背、桥头伸缩缝、车辆等形成强烈的冲击破损,增加了对于公路、汽车的维修养护成本。驾驶员为了减缓车辆的剧烈跳动而频繁减速,对汽车部件造成不同程度的损坏,又因频繁减速造成燃料的浪费以及废气排出,不仅增加汽车行驶时间,降低汽车使用寿命,而且提高汽车的运营成本以及养护成本,污染环境。公路由于桥头跳车现象对桥梁以及道路产生附加的冲击荷载,加速了桥台、支座、伸缩缝等的损坏程度,为了延长公路的使用寿命,只能经常对路桥过渡段进行及时的维修养护,不仅增加养护成本,也会产生一定程度的不利影响。
4.1地基处治措施
有效处理桥头的软弱地基时防止桥头跳车的处治关键。桥头台背部位的路基为了与桥梁平整连接,会设计较高的路基,如此设计反而进一步促使地基产生较大的地基变形,严重影响地基和路基的稳定性。因此,采用塑料排水板堆载预压法、深层搅拌法、换填法等方式增加地基刚度,减小地基变形。先进行塑料排水板堆载预压法达到排水加速固结、沉降减少的目的,而后依据公路的实际情况,紧密配合超压施工或堆载预压,其后采用变刚度设计原则使刚度平稳过渡,提高地基强度和整体的稳定性,增加有效应力、抗剪强度和承载力,减少桥头跳车现象的危害性。
4.2路基处治措施
桥头台背位置的路基较高,因此要加强对桥头路基的有效处治和控制,以减少汽车荷载的反复作用下产生较大沉降。处治路基一般采用控制台背路基填料选择和路基压实质量,使用轻质高强材料和土工合成材料对路基进行加筋,加强台背回填,尽可能缩小桥台结构物与桥涵之间的相对沉降值;对于有些路基可采用注浆加固等处理方式,增强路基刚度和稳定性,减小路基荷载和沉降值。
4.3路面处治措施
除了对地基、路基实施防治措施,还要对路面采取一定的处治措施,以期减小台背路基沉降值过大的不利影响。对于路面,可以采用桥台搭板、过渡性路面的方式,在施工时对桥头配备桥台搭板,减缓柔性路堤的沉降并逐渐过渡到刚性的桥台上,促使路面更为平稳。也可采用过渡性路面的处治方式,常使用沥青过渡路面,直到路基沉降稳定后再修筑正式路面,有效调整不均匀沉陷,改善桥头跳车的不利影响。
随着我国社会效益和经济效益的逐步提高,对于公路的养护也逐渐提高重视。桥头跳车作为较难处理的公路工程病害,需要做好桥台台背回填压实的核心工作,确保填料的压实度达到规定值,注重地基、路基和路面的处治措施,有效降低桥台和路基之间的沉降和平整度。本文通过对桥头跳车现象的理论含义、产生原因、存在的危害做出分析,并提出相关防治措施,针对性地进行防护治理,确保公路行车的安全舒适。
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10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.14.175