所屬欄目:交通運輸論文 發布日期:2011-05-04 17:23 熱度:
摘要:橋頭跳車問題是軟土地區的通病,對臺后軟基進行有效處理、合理選擇臺背填料、嚴格控制壓實度以及設置弧形搭板,做到綜合處治,才是標本兼治的好辦法。
關鍵詞:橋頭跳車,危害,原因,綜合處治
橋頭跳車問題是軟土地區的通病,尤以江浙地區較為嚴重。于是有“車子跳,浙江到”的調侃,意思是說:如果你在車上打盹,當汽車的顛簸將你驚醒時,那么浙江就到了。這話未免有些夸張,但也說明了我省橋頭跳車現象的普遍性和嚴重性。
一、橋頭跳車的危害
1.正如本文開頭所講,車輛顛簸降低了行車的舒適性。
2.行駛速度越高,顛簸就越強烈。嚴重時,還可能造成車輛失控,降低了行車的安全性。
3.顛簸造成車輛不同程度的受損,以及由于行駛速度不穩定所增加的油耗,都提高了車輛的運營成本。
4.車輛跳動產生的沖擊荷載,加速了臺背、伸縮縫的破損,增加了橋梁的維修與養護費用。
5.為維持良好的使用狀況,補平不斷出現的臺階,耗費了大量的人力、物力和財力。
二、橋頭跳車的主要原因
1.橋臺的沉降微小
江浙地區水網縱橫交錯,地質普遍較差,以粘土和淤泥質粘土為主,土的側壁摩阻力在20~40kPa之間,中小橋鉆孔灌注樁的樁長普遍在40米左右。由于樁長較長,在使用中,樁的沉降微乎其微,一般只有幾個毫米。
2.橋頭路堤的沉降較大,且持續時間長
橋頭路堤的沉降來源于臺背填料的壓縮和天然土基的下沉。
①填料的壓縮
臺背填料多采用透水性好的宕渣、砂礫,空隙較多。且臺背施工空間狹窄,大型壓實機具的使用受到限制,壓實效果不理想。在路堤的自重和車輛荷載的作用下,臺背填料的空隙率逐漸降低,密實度逐漸增大,路堤被逐漸壓縮。
此外,我省的路堤填高一般在2米左右,橋頭段的路堤往往更高,研究表明,路基填料的壓縮量大約為路基填筑高度的1%,即路堤越高,壓縮量越大。
②天然土基的下沉
軟土地基具有高壓縮性和高含水量,在路堤和車輛荷載的重壓下,原有天然土基下沉。
填料的壓縮和天然土基的下沉,使得路基的沉降量不斷累積,達到幾厘米、十幾厘米甚至幾十厘米。
正是這樣的差異沉降,造成在橋與路的銜接處形成臺階,是橋頭跳車的主要原因。
三、橋頭跳車的綜合處治
橋頭跳車現象是多種因素共同作用的結果,因此應從工程的實際出發,結合以下幾種方法,進行綜合處治。
1.臺后軟土地基的處理
對臺后軟土地基進行有效地處理,防止天然土基下沉,是治本的好方法。常用的方法有:深層攪拌樁、超載預壓、塑料排水板、土工格柵等。
①深層攪拌樁
它利用水泥、石灰作為固化劑,利用攪拌機械,在地基深處,將軟土和固化劑強制拌和,使軟土硬結成具有整體性、水穩定性和一定強度的優質復合地基,非常適合加固飽和、粘性軟土地基。
目前我省使用最多的是水泥攪拌樁,樁長在10米左右,水泥摻入量15~20%,采用梅花形布樁,有效地防止了天然土基的下沉。
②超載預壓
它是在填筑好的路堤上,堆置砂石等外加荷載,在路堤和外加荷載的重壓下,地基加速沉降,待沉降基本穩定后,除去外加荷載,修筑路面。
超載預壓法比較經濟,只是預壓需要時間,而我國的公路建設期相對較短,路基往往沒有足夠的沉降時間。如果工期允許,它是一個不錯的選擇。
③塑料排水板
塑料排水板一般長15~20米,板頂露出原地面,埋入30厘米厚的砂墊層,利用毛細現象將地下水排出,以加速地基固結。
2.合理選擇臺背填料、嚴格控制壓實度,以有效減少臺背填料的壓縮。
臺后填料應采用透水性好、內摩擦角大的材料,如清宕渣、碎石、砂礫,并嚴格控制填料粒徑,以減少空隙率。石灰、粉煤灰碎石具有質量輕、水穩性好、強度高和剛度大等優點,也是臺背填料不錯的選擇。
高速公路、一級公路臺背填料的壓實度標準為95%,其他公路為93%,壓實度越高,空隙率就越小,荷載作用下的壓縮變形也就越小。受臺后作業面限制時,可采用小型壓路機配合夯實機或人工夯實,并嚴格控制分層厚度和碾壓遍數。
3.設置弧形搭板
對于消除路橋銜接處的臺階,設置搭板理應是最直接有效的。但搭板有兩個不足:一是價格高;二是存在“二次跳車”問題。
搭板的長度宜大于5米,搭板越長,橋頭接坡的縱坡就越小,但費用也隨之增加。而且,橋梁的跨度越小,搭板所占造價的比例也就越高。以單跨10米的橋梁為例,橋面板厚45厘米,并設有空心;搭板厚35厘米,長6米,分別設置于橋梁的兩側,搭板的混凝土用量甚至超過了橋面板。
搭板的前端擱在橋梁的臺背上,后端擱在路基的枕梁上,就像是一塊跳板,一端接的是橋,一端接的是路。但也正因如此,造成了它有兩道接縫,兩個折角,消除臺階的同時,使得橋頭接坡的縱坡增大,并在枕梁附近多了一處跳車,常被工程人員戲稱為“二次跳車”。這就是傳統直線型搭板的弊端。
能否消除因設置搭板產生的枕梁附近的跳車?實踐證明設置弧形搭板是個不錯的選擇。弧形搭板的前端擱在橋梁的臺背上,后端擱在埋于原地面中的枕梁上,第一道接縫的處理和直線形搭板一樣。所不同的是,它是半拱形的,而非直線形,后端逐漸下垂,深埋于路基中。
弧形搭板03年開始被用于市政橋梁。05年,我嘗試在一些公路橋梁的設計中,使用弧形搭板。經過近五年的沉降觀測,使用效果理想,其優點在于:
①傳統直線形搭板的枕梁設置在路基頂,它的沉降量是填料壓縮和地基下沉的相加值;而弧形搭板的枕梁則參照拱橋基礎,埋置于原地面下,它的沉降量僅反映地基的下沉。這樣的處理,減少了弧形搭板工后的縱坡變化。
②弧形搭板并不能減小最大沉降量,但它可以有效地減緩沉降變化的趨勢。弧形搭板與路基沒有明顯的分界,起到了緩和段的作用,利用模糊理論處理了第二道接縫。
③弧形的設計,受力近似拱圈,有效防止了搭板脫空的現象。
文章標題:橋頭跳車的綜合處治
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