路橋過(guò)渡段是道路病害的多發(fā)地段艘儒,“橋頭跳車”作為其直觀表現(xiàn)形式,一直是困擾公路建設(shè)的難題。
存在的主要問(wèn)題
隨著高等級(jí)公路的大量建設(shè)彤悔,雖然管理單位和工程設(shè)計(jì)人員對(duì)橋頭跳車的危害己經(jīng)有了比較清晰的認(rèn)識(shí)和足夠的重視,在具體的工程設(shè)計(jì)中也采取了不少處治措施索守,取得了一些成功的實(shí)例晕窑。但從實(shí)際情況看,橋頭跳車現(xiàn)象不僅在舊的橋頭路堤存在卵佛,在許多新建的高等級(jí)公路上也較普遍杨赤。
究其原因,主要有:對(duì)橋頭路堤缺乏比較詳盡的地質(zhì)和水文調(diào)查截汪,沒(méi)有針對(duì)引起橋頭跳車的主要原因而對(duì)癥下藥疾牲;只注重于橋頭跳車處治方法的工程實(shí)踐,較少進(jìn)行系統(tǒng)的研究衙解;路橋過(guò)渡段作為一個(gè)復(fù)雜體系阳柔,橋頭跳車的處治應(yīng)突出“綜合處治”的思想。
路橋過(guò)渡段處治措施研究
1蚓峦、設(shè)置橋頭搭板
采用橋頭搭板來(lái)防止橋頭跳車現(xiàn)象是目前一種比較常見(jiàn)的處治方法舌剂。為了達(dá)到消除沉降差的目的,避免產(chǎn)生行車的不舒適感暑椰,一般認(rèn)為霍转,最有效的橋臺(tái)搭板長(zhǎng)度為足以保持其坡度在3‰~6‰以下且能承受全部行車荷載的搭板。
因此一汽,若假設(shè)工后沉降為10cm避消,坡度按5‰計(jì),則板的長(zhǎng)度需要20m以上召夹,這對(duì)于高速公路中的大部分中小橋來(lái)說(shuō)岩喷,是很不經(jīng)濟(jì)的。由于實(shí)際施工中搭板長(zhǎng)度都較短(≤10m)监憎,因此均驶,設(shè)置橋頭搭板對(duì)于較大的差異沉降仍舊無(wú)能為力。另外枫虏,從已建高速公路的大量調(diào)查資料顯示妇穴,橋頭搭板對(duì)于過(guò)渡較小的沉降差效果明顯,但較多的情況又增加了一些新的病害:
盡管在路堤橋臺(tái)銜接處無(wú)明顯跳車隶债,但沉降差從橋臺(tái)處轉(zhuǎn)移到路基與搭板之間或在枕梁處發(fā)生局部下沉而引起“二次跳車”現(xiàn)象腾它。
重交通荷載作用下的搭板由于脫空而發(fā)生折斷,不僅未消除跳車現(xiàn)象死讹,而且導(dǎo)致路面開(kāi)裂雨水下滲使土基受到破壞瞒滴。
搭板在與橋臺(tái)的銜接端拱起也會(huì)使路面破壞。
2、土工格網(wǎng)加筋
利用土工加筋處治橋頭跳車妓忍,國(guó)外從20世紀(jì)80年代開(kāi)始研究虏两,已進(jìn)行了大量室內(nèi)和室外試驗(yàn),取得了良好效果世剖。
研究表明定罢,土工網(wǎng)鋪網(wǎng)長(zhǎng)度由下而上按1:1的坡率增加,最上一層不宜小于9m旁瘫,鋪面層間距以50cm左右為宜祖凫,土工網(wǎng)格應(yīng)張拉錨固于橋臺(tái)背,填土的壓實(shí)度以85%~90%比較有效酬凳。填料以礫石土惠况、碎石土為宜;同時(shí)宁仔,土工隔網(wǎng)必須具有較高的抗拉剛度稠屠。
近幾年,通過(guò)上工合成材料加筋來(lái)處理橋頭跳車的方法正越來(lái)越多地受到人們的重視翎苫,并不乏成功的范例完箩。但土工格網(wǎng)作為一種平面結(jié)構(gòu),其對(duì)路基剛度的提高有限拉队,但對(duì)填料的要求卻比較高弊知,更重要的是由于土工網(wǎng)的錨固作用只能阻止橋頭較短距離內(nèi)路堤填土的沉降,而對(duì)橋頭路堤其它區(qū)域只能減小部分的路基壓縮變形粱快,不能消化由于地基沉降所產(chǎn)生的變形量秩彤,而地基沉降在大多數(shù)橋頭跳車中起著主要作用。
因此事哭,土工網(wǎng)對(duì)于減小由于橋頭壓實(shí)度偏低造成的附加變形較為有效漫雷,其適用于地基條件較好情況下的橋頭跳車處理。目前鳍咱,設(shè)計(jì)部門較多采用的是將搭板與土工格柵加筋結(jié)合的方式處治橋頭跳車降盹。
3、軟弱地基處理
橋頭軟弱地基在路堤填上荷載作用下產(chǎn)生的較大工后沉降是導(dǎo)致橋臺(tái)與路堤沉降差的主要因素谤辜。通過(guò)多年的工程實(shí)踐和總結(jié)蓄坏,現(xiàn)在高速公路的軟基處理中常用的有兩類:一是排水固結(jié)法,二是復(fù)合地基法丑念。
排水固結(jié)法包括袋裝砂井涡戳、塑料排水板、超載預(yù)壓脯倚,真空堆載預(yù)壓等渔彰,復(fù)合地基法包括水泥攪拌樁嵌屎、粉噴樁、鋼渣樁等恍涂,兩類方法各其適應(yīng)性和特點(diǎn)宝惰,排水固結(jié)法工程造價(jià)較低,但預(yù)壓工期較長(zhǎng)再沧,工后沉降較大尼夺,而攪拌樁復(fù)合地基可以大大減小地基總沉降量,并能使之在較短時(shí)間內(nèi)趨于穩(wěn)定产园,但其工程造價(jià)較高汞斧,且施工質(zhì)量不能完全保證夜郁。
實(shí)踐證明什燕,軟土地基沉降引起的橋頭跳車在大多數(shù)高速公路上并沒(méi)有很好地得到解決。究其原因竞端,一是由于工程造價(jià)和施工工藝的原因屎即,橋頭地基處治,沒(méi)有打穿軟土層事富,從而導(dǎo)致軟弱下臥層產(chǎn)生較大的工后沉降技俐;二是軟土地基路基堆載時(shí)間不充分。
我國(guó)的高速公路建設(shè)统台,一般工期在三年以內(nèi)雕擂,往往一旦開(kāi)工就要求提前竣工,軟土地基孔隙水壓力沒(méi)有得到充分消散贱勃,固結(jié)過(guò)程沒(méi)有完成井赌,從而導(dǎo)致過(guò)大的工后固結(jié)變形和次固結(jié)變形。因此贵扰,對(duì)于橋頭軟基處治而言仇穗,保證合理的工期,讓軟土地基在加載(超載)預(yù)壓情況下有更長(zhǎng)的時(shí)間固結(jié)沉降至關(guān)重要戚绕。
4纹坐、臺(tái)背換填
根據(jù)“剛?cè)徇^(guò)渡”原理選用半剛性材料(灰土和水泥改良土)進(jìn)行臺(tái)背回填,回填尺寸為:底長(zhǎng)最短為2米舞丛,對(duì)于臺(tái)背填土與路基原狀土采用1∶1坡度相接耘子,對(duì)于路基土為回填土部分采用1∶1.5相接,并從設(shè)計(jì)球切、施工拴还、監(jiān)理等方面給出了經(jīng)驗(yàn)參考。
臺(tái)背一定范圍內(nèi)采用模量比較大欧聘,容易壓實(shí)片林、排水性能好的材料進(jìn)行換填,例如級(jí)配碎石、砂粒等是一種應(yīng)用廣泛的臺(tái)背填筑方法费封,從作用機(jī)理看焕妙,它也屬于剛?cè)徇^(guò)渡原理的一種。這些填料經(jīng)過(guò)壓路機(jī)壓實(shí)后弓摘,壓縮模量大焚鹊,水穩(wěn)定好,可以大為減小路基的壓縮變形韧献,但很多地區(qū)尤其是西部地區(qū)末患,換填材料比較缺乏,從而導(dǎo)致造價(jià)偏高而不便應(yīng)用锤窑。
由于路堤的沉降由路基沉降和地基沉降構(gòu)成璧针,通過(guò)臺(tái)背回填可以減小路基自身的變形,但其不能消化地基所產(chǎn)生的沉降渊啰,因此臺(tái)背回填方法需結(jié)合其它處治方法才能較好地過(guò)渡橋臺(tái)與路堤的沉降差探橱。
5、采用輕質(zhì)填料
采用泡沫聚苯乙烯EPS材料绘证。EPS用于填筑路堤可顯著減小地基的附加應(yīng)力隧膏,從而減小地基的沉降量,且其具有足夠的承載力嚷那,能滿足上部路面結(jié)構(gòu)層和行車荷載作用的強(qiáng)度要求胞枕,并且符合剛度要求。
采用粉煤灰魏宽。粉煤灰和一般細(xì)粒上相比腐泻,具有自重輕、強(qiáng)度高湖员、壓縮性小贫悄,透水性能良好等特點(diǎn)。在一定的工藝條件下娘摔,可形成具有一定強(qiáng)度的整體性材料窄坦。用其填筑路堤,可有效減小橋頭路堤的總沉降凳寺。
6鸭津、擠密樁復(fù)合地基
采用擠密復(fù)合地基的方法來(lái)處理路基填土,是利用在填筑完畢的路基上成孔肠缨,通過(guò)擠密作用逆趋,使路基土密實(shí)度提高,然后在孔內(nèi)填入材料并振動(dòng)壓實(shí)成樁晒奕。隨著路基向橋臺(tái)的靠近闻书,可通過(guò)樁變長(zhǎng)或減小樁間距的方式名斟,使路橋過(guò)渡段剛?cè)岬玫竭^(guò)渡。
由于樁的擠密和置換作用魄眉,路堤填土的密實(shí)度提高砰盐,應(yīng)力減小,路堤整體剛度增大坑律,從而減小了路堤的壓縮變形岩梳。常用的擠密樁有砂樁、土和灰土樁及二灰土樁等晃择。雖然土樁的材料較為低廉冀值,但其需要一整套打入樁施工設(shè)備,故在經(jīng)濟(jì)上代價(jià)較高宫屠。
7列疗、設(shè)置柔性橋臺(tái)
從作用機(jī)理看,柔性橋臺(tái)基本等同于加筋土擋墻激况。采用柔性橋臺(tái)結(jié)構(gòu)來(lái)降低橋臺(tái)的剛度作彤,縮小橋臺(tái)和路堤的剛度差膘魄,使其銜接處的行車荷載壓縮變形和填土固結(jié)沉降均勻過(guò)渡乌逐,達(dá)到消除路面縱坡突變防止橋頭跳車的產(chǎn)生。
國(guó)外也有這種柔性橋臺(tái)的報(bào)道创葡,甚至有多跨的橋墩也用加筋土做成柔性橋墩浙踢,但柔性橋臺(tái)一般適用于個(gè)別簡(jiǎn)單橋梁結(jié)構(gòu)形式,而且施工難度大灿渴。對(duì)路面進(jìn)行拋高處理等來(lái)減小橋頭的縱坡突變?cè)诖蠖鄶?shù)高等級(jí)公路中只能是作為其它處理方法的輔助措施洛波。
要減少或消除路橋過(guò)渡段病害--“橋頭跳車”,必須根據(jù)實(shí)際情況骚露,充分調(diào)查橋頭路堤的地質(zhì)和水文蹬挤,及路堤所處環(huán)境,考慮路堤填筑高度棘幸、公路等級(jí)焰扳,結(jié)合公路經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo),積極采取以上一種或多種措施误续,對(duì)路橋過(guò)渡段進(jìn)行綜合處治吨悍,才能達(dá)到公路工程施工技術(shù)質(zhì)量要求,從而提高道路行車舒適性及公路建設(shè)質(zhì)量蹋嵌。