桥头跳车病害的防治技术探讨
2015-06-30
一、桥头跳车现象与产生原因分析
桥头跳车成为公路建设与运营中普遍且复杂的问题，它涉及路堤沉降，引道填筑材料，桥台及其基础类型，桥梁的结构型式，桥梁与路基工程接缝段的处理，桥头搭板，路面以及施工方法等诸多因素的影响。在我国，每年修筑的桥梁成千上万座，而经调查，处于运营中的桥梁台后普通存在着搭板断裂和不均匀沉降，最终导致桥头跳车现象的产生，交通部门每年为解决桥头跳车的耗费相当惊人。桥头跳车产生的直接原因是刚性桥台结构物与柔性路堤连接处所产生的刚度差，以及在桥台台尾连接地段(过渡段)因行车荷载的反复作用，填土在固结沉降过程中产生了较大的差异沉降。过渡段区域所存在的刚度差及沉降差问题是导致桥头跳车的根本原因。1、刚度差的产生。桥台与台后填土连接刚度不同。由于桥涵结构物具有较大的刚性，而台后路基和路面组成的道路属于刚性或柔性结构;公路建成后，随着时间的推移，台后填土产生较大的固结变形，与其相比，桥台基础产生的沉降变形相对小得多。当二者的相对沉降差达到一定程度时，搭板出现沉降或断裂，在台后便出现跳车现象。2、沉降差的产生。由于路基与桥涵在施工及运营过程中的不均匀沉降，致使路面不平顺。在车辆经过时，桥头产生“跳车”现象，影响行车的安全舒适性，严重时将限制运行速度，危及行车安全。在松软及软土路基地段的路桥(涵)过渡段，因较大沉降差使过渡段的问题更为突出。
二、桥头跳车病害的防治技术
要解决桥头跳车问题，关键在于消除不均匀沉降。在长期的工程实践中，我们已经采用了各种可能的措施来加以应对。
1、加强路堤处理
由于所处的位置特殊，台背路堤通常较高，且一般都在桥台等构造物施工完毕才一开始回填台背部分填土，因此，受构造物的影响，大型的压实机械由于工作面较小难以展开压实工作;即使有足够的工作面可供大型压路机开展工作，在压实过程中大吨位机械振动力太大，出于对桥台的安全考虑，一般也不允许在桥台背部位使用大型的压实机械进行压实。因此，台背部位回填土的压实质量难以保证，加之该部位路堤施工又晚于其他正常路段路堤施工时间，相比较，没有足够的时间完成固结沉降，因而在自重的作用下路堤的压缩沉降一般也就比较大，这是引起路桥过渡段不均匀沉降的主要原因之一。由此可知，减少路桥过渡段不均匀沉降，台背路堤处治可从以下几方面入手:(l)合理安排施工工序和时间，设法尽早对路桥过渡段路堤进行施工，保证有足够的时间完成沉降;(2)设法提高台背回填区路堤的压实度，减少因填料自重和车辆荷载作用下压实度增加而产生的沉降;(3)在考虑经济性的前提下，合理选择填料，设法减少路桥过渡段路堤的自重作用，避免因自重过大而产生过大的压缩沉降;(4)设法提高台背路堤自身承载能力，譬如利用土工格栅予以加筋等，增加路堤填土的整体性，减少不均匀沉降的梯度。
2、强夯处理
强夯法是将重型夯锤从一定高度自由落下，对土体产生巨大的冲击能，冲击能一方面有效地提高土体的密实度，另一方面使路基附近的桥台等构造物受到振动冲击力的作用。因此，强夯加固桥台背路堤，一方面要研究强夯动力作用下对路基土的夯实效果;另一方面也要研究附近结构对强夯振动冲击波的承受能力，以及由于构造物的存在，对路堤强夯效果的影响。在工程应用中，为确保桥台的安全，施中应严格遵循以下注意事项:①对台背路堤的强夯处治宜在桥面铺装之前进行:将桥面板吊装后，在每块板与桥台间的伸缩缝中插入不少于两个预制的钢楔或木楔，从而使通道两侧桥台共同受力。待强夯处治完成后，取出钢楔或木楔，以恢复设计留有的伸缩缝。②采用强夯时，最好预先加工一个便于移动和固定的简易位移架，固定于桥台前中部位置处;沿台高安设三个百分表，用于观测桥台水平位移，以控制桥台顶位移小于5.Omm。也可在桥两侧台帽与桥面板间安装百分表进行观测。③强夯施工期间要注意观测台身混凝土是否产生裂缝。若出现裂缝，则应停止强夯施工。
3、土工格栅处治
土工格栅处治桥头跳车的原理是，在填土中沿路线方向分层平铺土工格栅，格栅层的一端固定于桥台，另一端与台背连接，利用土工格栅变形的连续性及其高强度、高弹性、大变形特性，将车辆荷载及上部土体的自重荷载部分地传递到桥台，在台背局部范围内，分层阻止填料沿台背沉降;与此同时，通过格栅与土体的相互作用，改善局部荷载作用下土体内部的受力状态，将荷载扩散到一个较大的范围内，从而达到减少外部荷载对土体的压缩沉降，延长沉降特征长度，使台背与填土交界部位的阶梯状沉降变为连续渐变沉降。注意事项有：①先砌好桥台台背和翼墙，砌筑时，台背和翼墙内侧表面应保证平整、规则，以便于膨胀螺钉的安装和土工格栅的锚固，待坞工砌体达到规定的强度后再进行台背填筑。②台背填筑禁止在雨天进行，台背填筑时，底层土工格栅下的级配碎石应分层摊铺并用振动式压路机振动压实。当土工格栅摊铺在碎石层上时，应先在碎石层上撒铺5cm厚的粗砂，以免格栅直接与碎石接触而被压断。③土工格栅应储存在不被阳光直接照射和被雨水淋泡处，根据工程进度和日用量按日取用。④运料车应设法避免在己摊铺并张紧定位好的土工格栅上直接行走，以免对格栅产生推移作用。
4、设置桥头搭板
为了避免不均匀沉降对行车造成的不良影响，目前在我国高等级公路建设中常用的方法是在桥台上设置桥头搭板]。桥头搭板一端支撑于桥台，另一端通过枕梁或直接与路基相连。桥头搭板设置把集中的不均匀沉降量分散在搭板长度范围内，使柔性路堤产生的较大沉降逐渐过渡至刚性桥台上，从而起匀顺纵坡的目的，使车辆通过时跳跃现象大为减少。合理设置的桥头搭板可有效地解决前述的局部沉陷和横坡变化的状况，但不能解决纵坡变化情况，因为当桥台和过渡段土体之间发生不均匀沉降后，搭板两端分别随两者下沉，即桥头搭板绕简支端转动，纵坡变化仍然存在。由于汽车荷载对路基的影响深度大约为路基顶部0—80cm范围内，因此，可在路基顶部以下设置二层水泥稳定碎石层，每层厚度20cm左右，长4m左右，使作用在枕梁上的汽车荷载通过水泥稳定碎石层以更大范围扩散到路基中，从而减少枕梁下的应力集中问题，避免搭板和路堤衔接部位出现局部沉降而影响搭板的处治效果。为了减少板底部弯拉应力，可以采取在板底设置一层或二层水泥稳定碎石层。水泥稳定碎石层改善了板底的局部沉降，为搭板提供了均匀支承、使搭板的受力更加均匀一致;同时，水泥稳定碎石层也改善了枕梁处应力集中的现象，进一步避免搭板和路堤衔接处出现局部沉陷，从而消除了因设置搭板而引起的二次跳车。
5、采用过渡性路面
根据桥涵的长度和路基的容许工后沉降值等，在桥头一定长度范围内铺设过渡性路面，待路堤沉降基本完成后，再改铺原设计永久性路面。过渡性路面可采用预制水泥混凝土六棱块、条石铺砌、半刚性过渡层或沥青表处过渡层等类型。其中水泥混凝土六棱块和条石铺砌仅适应于水泥混凝土路面，最大优点是翻修处理速度快;但不易铺砌平整，行车仍有抖动感觉，且其砌缝应采用防水材料，以防渗入雨水损害路基。值得推广的简便有效方法是沥青表处过渡层类型，其优点是当出现较大沉降时，可及时补充铺设一层沥青混凝土或沥青砂，便能确保行车畅顺，有效避免跳车现象。
三、结语
总之，由于各种因素综合作用，对于桥头跳车采用单一处治的作用与效果总是有局限性的。因此，为了解决桥头跳车病害或使防治作用更为有效，需要综合考虑，同时采用多种措施进行综合防治。
