崔建春
摘 要:伸缩缝能够用于建筑结构抵抗气候变化而引起的热胀冷缩,避免其结构受损,因此,其在公路桥头及桥梁建筑结构中广泛采用。本文介绍了由于公路桥头及桥梁采用伸缩缝结构,形成路面落差,导致车辆在行驶到伸缩缝处发生跳车的现象及危害,分析了造成该现象发生的可能因素,并给出了伸缩缝处发生跳车的防治措施。
关键词:伸缩缝;跳车;防治措施
1 引言
进入21世纪以来,我国的高速公路建设蓬勃发展[1],高速公路已形成覆盖平原、山区甚至河流的全国高速公路网络,公路桥梁的数量成倍的增加。但是,伴随着公路桥梁数目的增加,与公路桥梁相关的交通事故也屡有发生,并造成了严重的伤亡。纵观各起交通事故发生的原因,很多与公路桥梁建筑结构特点相关。由于车辆在进入到公路桥梁时,伸缩缝处的路面落差,会造成车辆突然颠簸,容易造成驾驶员操作失误,尤其是在驾驶员出现驾驶疲劳时。
车祸是惨痛的,而减少车祸,确保安全行驶是公路桥梁建设人员的工作宗旨。减少伸缩缝处的车跳,能够确保车辆平稳行驶,有效降低交通事故发生的概率。因此,该问题在公路桥设计和施工中受到了广泛关注。
2 公路桥头及桥梁伸缩缝处跳车的原因
产生伸缩缝处跳车的主要原因可以分为:设计结构考虑不周、设计裕量不足、结构老化、施工质量管控不力和突发变化等。
(1)设计结构缺陷。由于地形地质结果复杂多变,地基地质特性为基岩、非基岩或浸水等,而针对不同地质结构:在进行地基处理时,不仅要考虑桥台加固、还需要考虑后台填方,而在实际施工过程中,后台的处理常常由于工人疏忽,而被遗忘;在进行桥面处理时,由于桥面坡体在压平处理过程中,较难压实,而导致降雨或洪峰水流容易对桥面冲蚀,造成桥面结构变化,跳车现象逐渐加剧。
(2)设计余量不足。在桥梁设计中,由于桥梁需要承受负重车辆的冲击,尤其在车辆自重处在桥梁称重范围上限的时候,桥梁要避免出现过大的形变。因此,桥梁的设计承重都要大于车辆限重,需要折中考虑桥梁实际应用、设计与施工成本,而过多注重成本,则可能导致桥梁称重能力的下降。另一方面,在桥面铺装中,有些桥梁设计中所采用的伸缩装置,连接有限,容易脱落,而最终导致桥面混凝土失去粘接力,跳车现象加剧。
(3)结构老化。一些桥梁由于长期使用,其桥面结构逐渐磨损,产生形变,或是出现了铺装损坏的情况。由于建设成本的控制,在桥梁出现结构老化时,常常通过局部维修来有针对性的解决问题,较少采用推到重来的方案。这样,如果桥梁得不到及时的勘检时,有可能将普通跳车,转变为一场交通事故。
(4)施工质量管控中的问题。在桥梁伸缩装置安装的过程中,由于其需要对抗车辆的反复冲击,因此,如果在施工过程中对伸缩装置的设计要求不够重视、选用质量差的钢筋及锚固件,或是由于赶工期而放宽质量要求,存在侥幸心理,跨越质量红线,很有可能造成桥梁伸缩装置的损坏[2]。桥面、路面在维护和保养被忽视。在寒冷的冬季施工时,由于气温低,混凝土的凝结速度慢,又由于冬季的风速高、天气干燥、混凝土失水快,极易形成表面裂纹。夏季由于温度高,容易导致混凝土形成表面硬而内部软的结构,并形成通裂纹。在冬季和夏季施工时,上述问题会增加施工的难度,容易造成质量问题。
(5)突发变化。在突发强降雪、冰冻和洪峰等极端天气情况时,由于热胀冷缩,伸缩缝有可能相比正常条件变得更宽,在车辆经过时,会造成比较大的颠簸。
(6)维护问题。在公路桥使用中,需要面对超载的问题:桥梁在遇到超载时,会承受超负荷的疲劳应力,将会加剧桥梁损伤,导致桥梁损坏。超负荷应力将使得桥梁遭受不可逆损伤,导致桥梁安全性和耐久性降低。
早期的一些桥梁建设过程中有可能存在缺少资金、施工方案落后、质量标准滞后和技术管理落后的问题。但很多桥梁仍然沿用至今,其中一些桥梁已经出现了质量问题,直接影响着车辆行驶的安全性。
3 防治措施
(1)质量控制。按照中华人民共和国交通部发布的JTG/TF 50—2011《公路桥涵工程技术规范》施工质量管控。
[①]地基质量控制。进行地基承载力测试,对不符合项进行重填处理,并清除杂物,合理开挖台阶,在汛期后重复进行承载力试验。[②]回填材料控制。严格按照设计要求对回填材料进行选择,控制回填物的配比(如颗粒、含水量和含泥量等),推荐采用碎石、沙砾石等。[③]回填前的试验。按照要求,进行填筑碾压试验,并依据填料选用机械设备、碾压次数、含水量及工艺手段。[④]填筑厚度控制。选择薄层填压时,松铺20cm~30cm,人工打夯10cm~15cm。[⑤]盲区处理。将回填范围外推一定距离,直到路基的压实区,并采用人工辅助打夯手段,避免施工后的变形与沉降。
(2)伸缩装置的选择与安装。依据应用场景及成本开销要求,选择满足刚度和质量达标的伸缩装置:对于交桥,依据位移最大伸缩量进行选择;而针对斜桥,运动方向伸缩量所分解成的垂直和平行分量进行选择;关注车辆经过时的平稳性、噪音及振动状况;伸缩装置需要耐腐蚀、抗磨损和老化。施工过程中,需要便于安装和操作,方便进行维护和检查。还注意所设计的刚度和伸缩距离要求,以确保伸缩装置满足应用需求。
(3)填方处理。在填方过程中,可以采用拉伸强度高的填方处理方法(如:土工格栅),对保障填方能够抵御水浸,并提高地基的抗拉伸特性。在回填过程中,采用台背回填将地基和台背的刚度差异控制在一定范围。针对地基部分易发的垂直沉降,采用地基加固处理,以消除桥台和台后填方部分的沉降差异[3]。
(4)处理接头路面。根据接头所连接路面的不同进行不同处理:对于沥青路面,采用在桥台处铺设加厚的混凝土路面;对于水泥路面,采用变厚式面板。
(5)排水处理。桥头、路堤应具备良好的排水及防水措施,挡墙预留排水孔,并设置排水沟,将排水沟与路基合理衔接,在基地进行防水处理,使用黏土做拱,在台背后铺隔水层。地沟铺设塑料的排水管,并在排水管的四周用砂石填充,直至路基。
(6)维修措施。控制台阶的高度,当台阶的高度小于一定范围(如2cm)时,由于对车辆行驶的影响较小,只需进一步观测,不需要立即处理;当台阶高度大于一定的高度(4cm)时,需要重填台背材料,该材料对抗水浸性能需更加优良;换填路基上部材料,提高刚性;对于沥青路面下挖一定深度,提升路面粘结能力,施工长度15m。
针对伸缩缝损坏,需要更换新件,一面累积效应而引起损坏加剧。当局部修理无法满足使用要求,应立即更换。
4 结语
公路橋头及连接桥梁伸缩缝处的车跳问题,一直是公路桥设计和施工中需要重点考虑的,并无法回避的问题,这个问题涉及公路桥设计、施工及维护各个环节。解决这一问题需要理解产生该问题的本质原因,并认真分析梳理相关设计、施工及维护的整个流程,针对各个环节制定有针对性的预防措施,在设计环节,留足设计裕量,避免设计缺陷;在施工环节,从选材、安装、回填等环节的细节着手,在施工质量和工艺水平上下功夫;在桥梁维护阶段,做到定期勘测、立即上报、及时整改,将潜在的或已经出现的问题暴露出来,避免问题的聚焦放大,而造成严重后果。设计与施工单位的终极目标是要为广大驾乘人员提供一座放心桥。
参考文献:
[1] 姚艳艳,杜林林.我国高速公路紧急发展现状分析[J].商品与质量,2018(34):2.
[2] 宁高峰.公路桥头及桥梁伸缩缝处跳车原因及防治措施[J].山西建筑,2018(44):163~164.
[3] 郑宏明.公路桥头及桥梁伸缩缝处跳车的原因及防治[J].房地产导刊,2018(11):109+230.