2009-08-10 09:00 【大 中 小】【打印】【我要糾錯】
福建省的山地丘陵面積約占全省面積的80%,水量充沛,溝谷縱橫,林區(qū)公路上的橋梁眾多,在林區(qū)交通運輸中產生的負面效應也隨著增多,其中橋頭跳車就是一個不可忽視的問題。
林區(qū)公路橋頭跳車是指與橋涵兩端緊相鄰的路面相對橋面整體下沉產生的臺階式明顯的縱坡變化,導致行駛的車輛在通過這一區(qū)段時產生顛簸跳躍的現象。由于車輛的重載和高速行駛,所造成的跳車必然對橋梁和路面產生附加的沖擊荷載,導致橋臺構造物和連接路面的非正常破壞,不同程度地縮短了橋梁和道路的使用壽命,同時也加速了車輛設備的損壞,縮短其使用周期。它極大地影響著交通運輸的平穩(wěn)和安全,已成為林區(qū)公路養(yǎng)護部門的一個難題,由此可見,研究分析林區(qū)公路橋頭跳車的機理并采取積極的防治措施是十分必要的。
1 橋頭跳車的機理分析
引起橋頭跳車的因素很多,主要可歸納為設計因素、施工因素和自然因素三個方面。
1.1 設計因素的影響
好的橋梁設計可使車輛橋頭跳車大大減輕,甚至可以達到幾乎不損壞橋梁、道路的硬件結構和不影響車輛正常運行的程度,但在具體設計中,由于不重視以下問題,達不到減輕橋頭跳車的目的。
1.1.1 橋臺臺后的防水和排水的設計
臺后所填的土體在遇水后含水量增大,密實度降低,導致其抗壓和抗剪強度的不同程度的下降,在車輛的荷載下產生壓縮和剪切破壞,土體的水平位移導致其基礎下沉。在設計時如果充分考慮橋臺的防水和排水問題,可以減輕基礎下沉所造成的影響。
1.1.2 搭板設計
搭板可分散車輪的荷載,均勻減少土體的壓力,并可將臺后土體沉降產生的交差引化到搭板的一段長度上,防止產生縱坡突變,還能防止由于剛性的不同而形成的路面凹坑。
1.1.3 橋臺基底的處理設計
如果基底為一般土質或軟基,處理不當的情況下,極容易在巨大荷載時產生路基沉陷。這樣的基底必須選擇合理的填料或進行加固設計。
1.1.4 過渡性路面的設計
為了保證橋臺與道路路面的良好銜接,一般可先設計過渡性路面,待路堤沉降基本完成后再修筑正式路面,尤其對于軟基地段更應重視此問題。同時應重視橋臺與引道路面搭接處的設計,以免事后由于接縫的損壞而加劇跳車現象的發(fā)生。
1.2 施工因素的影響
施工問題實際上是工程管理上的問題,具體的問題主要表現在以下幾方面。
1.2.1 臺背填土速度
臺背填土速度太快,未能按“三分法”進行施工,即分層填筑、分層碾壓和分層檢測,對地基造成擾動甚至破壞,使路堤缺失充分的固結時間,使擋土墻等構筑物的被擠壓力增大。這些因素將導致橋臺構造物與引道路堤之間差異沉陷的加劇。
1.2.2 臺背施工空間
臺背施工空間受限制,其棱、角等處大型機具未能碾壓到,又未進行小型機具或人工的輔助碾壓,造成壓實度不均勻,給日后留下隱患。
1.2.3 施工材料和工藝
對橋臺和道路銜接段的施工等同一般道路路基的施工,缺失專門的施工工藝和要求,尤其對于一般地基和軟土地基沒有采取特殊的處理,或者換填的材料達不到工程設計要求,導致無法壓實,必然造成不正常的沉陷。
1.3 自然因素的影響
由于自然因素的作用,即使在設計和施工方面做得都比較完善,橋臺與引道路堤間的差異沉陷還是不可避免的,當然在設計和施工方面盡量考慮周到的情況下,可以不同程度地減輕由自然因素所導致沉降的影響。
1.3.1 地基地質
地基土質不良,地下水位較高,這是林區(qū)公路路橋建筑中的一個特點。軟質土中含有大量的有機質,壓縮性大,抗剪強度低,一旦受到擾動,其天然結構極易破壞,抗力強度大大降低。因此在軟基上修筑路橋,極易產生沉降。又由于橋頭路基相對高度較大,產生的基底應力也大,在重力的作用下容易變形,在重載下便出現沉降。
1.3.2 填料
臺背填料一般為滲透性材料,孑L隙率較大,具有一定的含水率,在施工中采取任何措施都無法消除填料顆粒間的孑L隙度。在工程實踐中,即使壓實度達到要求,由于后臺填土高, 日后的沉降也是不可避免的。
1.3.3 橋臺構造
橋臺構造物由石砌或鋼筋混凝土構成,屬剛性體建筑物,而與橋臺相連的道路卻屬彈塑性建筑物。由于存在較大的剛度差,并且認為橋臺的沉降已經完成,所以造成道路與橋臺間較大的塑性變形和剛度突變,從而形成臺階式縱坡并加大。
2 橋頭跳車的防治方法與措施
目前,在技術上尚不能從根本上消除橋頭跳車的發(fā)生,但是只要精心設計、合理施工,橋頭跳車的程度是能夠最大限度地得到減輕的。
2.1 優(yōu)化設計方案
橋頭的設計要建立在對道路現場環(huán)境,尤其是土壤結構與水情的充分調查的基礎上,對擬建橋臺和連接路堤的沉降量進行精確的計算,建立沉降量 時間的關系曲線,采取相應的技術措施,選用合適的換填材料,選擇沉降差異較小的方案。
2.2 進行地基加固處理
對一般地基可用加固材料(水泥土、石灰土等)進行加固,對軟土、濕陷性黃土等應采取特殊的地基處理方法。林區(qū)公路橋涵地基多見軟土、河流相沖擊洪積物和濕陷性黃土結構性質,在施工中關鍵在于加固和排水。
2.3 橋頭設置過渡段
由于橋臺和引道路堤在結構、材料、剛性和脹縮率等方面存在較大的差異,橋頭設置過渡段能緩和沉降突變對行車的影響。橋頭設置過渡段可采用以下方法。
橋頭搭板是路面處理的一種常用方法。搭板的長度和寬度應合理,長度應根據路基的填高和土質情況確定,不能小于破壞棱體的長度;寬度則應考慮與防護工程良好的銜接的問題。中分帶也應設計搭板封閉,以防雨水滲入。
設置橋頭與引道路堤間的過渡性路面也是一種常用方法。
2.4 正確選用臺背填料
橋頭路堤的填料最好選用粗顆粒材料或者設置一定厚度穩(wěn)定土結構層。在任一高度的平面內不能用不同的填料填筑(不同層次允許選用不同材料)。
應禁止用高塑性黏土填筑橋頭路堤。臺背的回填(尤其是挖方地段)應選用本地的砂礫、石渣等優(yōu)質材料(濕陷性黃土區(qū)段應選用水泥、石灰穩(wěn)定土),禁止使用風化巖。對橋臺后填料的要求是透水性好,內磨擦角大,可壓縮性小等,使其易壓實,易達到密實度要求,而且穩(wěn)定。
2.5 臺背填方充分碾壓
發(fā)揮大型碾壓機的作用,充分壓實臺背填土,達到設計要求的密實度。對于邊、角、棱不易壓到的地方,可采用小型碾壓機和人工夯實的方法保證壓實度,碾壓層的厚度應控制在15~20 cm范圍。
2.6 完善排水設施
臺背后的填土在施工中和施工后易產生積水下陷,所以應保證施工中的排水坡度,設置地下的排水管路?稍跇蚺_與填土的結合處及過渡段的路面下設置墊層,防止路面下滲水進入填土層,同時可在填方體(中間砂礫,兩端土類填料)與加固地基的連接處設置一定長度的縱向集水管和橫向排水管, 以排泄下滲水。
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