桥头跳车原因及台背填土的施工控制.doc

桥头跳车原因及台背填土的施工控制傅仁安(抚州市公路局 抚州 344000）摘要：本文根据公路建设的实践，分析了桥头跳车的原因，从施工的角度阐述了桥涵台背填土的施工与控制措施。关键词：桥梁工程；桥头跳车；原因分析；施工控制720 前 言桥头跳车就是由于桥涵通道等构造物两侧与路堤填土衔接处产生沉降差与刚度差，使得路面出现显著的纵坡变化和刚度变化，从而导致高速行使的车辆产生跳跃的现象。随着公路建设的迅速发展，汽车行使速度的提高，对行车舒适性要求也越来越高，但桥头跳车的问题却是制约多年的通病。尤其我国南方江河水系发育，桥涵通道等构造物数量众多，施工稍有不慎，构造物两端很容易形成高低不等的台阶，引起行使通过的车辆跳跃颠簸，导致乘车不适或车辆减速。由于桥台基础刚度大、沉降量小，而路堤的基础为地基，存在一定的沉降变形。按现行规范要求，高速公路、一级公路的桥台与路堤相邻处的容许工后沉降为10cm，涵洞或通道处为20cm，二级公路的桥台与路堤相邻处的容许工后沉降为20cm，涵洞或通道处为30cm。而对高速公路上行使的车辆来说，100120kmh的速度，只要2cm的高差就会产生跳车，5cm的高差就会严重跳车并可能引发安全事故。因此，即使满足规范要求，也可能存在桥头跳车的问题。206国道金黄段二级公路改建工程全长26.791公里，有中桥1座，小桥7座，涵洞134道。该工程2002年12月底建成通车，2003年5月通过交工验收，质量评定等级为优良。据公路养护部门2004年底调查，改路段桥涵构造物多处桥头跳车明显，有些在行车作用下还引起桥头水泥混凝土面板断裂，降低了行车舒适性，影响了经济效益、社会效益和行车安全。1 桥头跳车产生的主要原因1.1路基与桥涵结构上的差异由于路基与桥台本身所用材料的不同，决定了它们的竖向位移、塑性变形以及对外部环境改变的相应差异，桥台要比路堤小很多。路桥过渡段作为柔性路堤与刚性桥台的结合部位，在结构上是塑性变形和刚度的突变体，而由散体材料组成的柔性路提发生变形是不可避免的，因此，必须从过渡段的地基条件、软基的处理方法、填料的选择、压实标准、质量检测上采取措施，以减少两者间的塑性变形差，实现平稳过渡。1.2地基强度的差异桥涵通道与路基大都是同年平行进行施工的。桥涵是刚性体，其地基强度一般都有较高的要求，并进行加固处理。而台后填方段地基未进行加固处理，因而路桥过渡段的地基和桥梁的工后沉降是不同的，在路桥过渡处必然有沉降差。路桥过渡段由于其结构的原因，桥头路基的填筑高度较大，产生的基础应力也较高，地基在路桥过渡段产生的沉降较其他路段要大一些。所以，地基工后沉降是地基造成桥头跳车的成因。1.3 桥涵台背路堤填料1.3.1桥涵台背路堤填料一般全是填土 由于施工的原因，往往作业面相对狭小，碾压质量不易控制，其压实度达不到设计要求。即使施工时压实度全部达到设计要求，但因运营时路堤填土本身的自重和动荷载的作用，也将使路堤填土进一步压缩变形，使得路桥过渡处出现沉降差。1.3.2桥涵台前的防护工程由于受到水平土压力的作用，将产生一定的水平位移。这一水平位移将会导致路桥过渡处路堤出现沉降变形。1.3.3路桥过渡处常会产生细小的伸缩裂缝，经过地表水或雨水的渗透后，会使路堤填土出现病害，强度降低，产生沉降；或由于水的渗透流动带走填料中的细颗粒土，使得路桥过渡处出现沉降变形。1.4设计考虑不周设计时路桥过渡区段的施工碾压过程考虑不周，对填料的要求不严，台背排水设计考虑欠佳。桥涵结构物两端的路堤，由于过水、跨线或通道的要求，一般填土都较高，低的3m左右，高的可达10m甚至更高，除了过水的桥涵两侧路堤往往受水浸淹，地基条件也较差，设计上对路基断面结构和边坡防护上有所考虑外，其他多数情况对高路堤设计上并无特别的要求，如压实度等指标与一般路堤无异。但由于路堤较高，在填筑以后受到自重和行车荷载的作用，路堤填土必然要产生竖向变形值。1.5施工方面的原因1.5.1台背回填处基坑清理不彻底，有杂物、浮土等。没有将基坑水抽干、晒干就开始回填。1.5.2回填材料选用不当 台背回填土不加选择，路堤填筑用什么材料台背回填就用什么材料，有些比路堤填料还要差。1.5.3台背回填范围不够，究竟台背回填从底到上填筑的范围须多大，没有定数。台背回填与路堤连接是以台阶，还是以斜坡衔接没有明确规定，实际施工五花八门，一部分施工单位依其预留缺口顺势填筑。1.5.4回填材料每层填筑太厚，往往台背回填施工时，构造物桥台和路堤填筑都已完工或完成了相当高度，台背回填实际上是构造物与路堤之间的一个缺口，一些施工单位将回填料由汽车直接卸入这个缺口，填筑厚度无法控制。1.5.5回填材料的压实度远远不够 由于台背回填处于构造物与路堤之间的缺口处，大吨位压路机又不能靠近构造物激震，只能用小型打夯机夯实或压路机静压，如果不选择易于压实的材料，要达到规范规定的95%压实度是很难的。1.5.6质量控制难度大 首先，台背回填施工具有结构层次较多的特点，如回填高度为3m时，每侧回填20层，一个构造物两侧回填就有40层，层层检查，工作量确实很大，实际上存在很多漏检现象；其次，台背回填压实度检测方法滞后，加之填料不够均匀，或变化很大，其最大干密度难以控制，造成压实度数据失真严重；第三，缺少对台背回填整体内在质量快速、准确的检验方法和标准。1.5.7施工时工期或工序安排不当，以致桥涵台背填土处碾压工作安排在工期末期，被迫赶工期，不能很好地控制台背填土的压实质量，致使填料压实度不能满足设计和规范要求，使填方体产生竖向固结变形，形成较大的工后沉降，在台背与路基连接部造成沉陷形成台阶。2 桥涵构造物台背填土的施工与控制措施2.1设置横向泄水管或盲沟2.1.1台背路基填筑前，在原地基土拱上设置泄水管或盲沟 具体做法是，在基底上，先对基底进行必要的处理，然后填筑横坡为3%4%的夯实粘土土拱，再在土拱上挖一条成双向坡的地沟（地沟尺寸一般宽4060cm，深2050cm）。然后在台背后全宽范围铺一层隔水材料（可用油毡或下垫尼龙薄膜上盖油毡）。在地沟内四周铺设有小孔的硬塑料管（管径一般不小于10cm，其上小孔孔径为5mm，布成梅花形，间距控制在10cm以内）。塑料泄水管的出口应伸出路基外，然后在硬塑料管四周填筑透水性好、粒径较大的砂石材料，分层填筑台后透水性材料直至路基顶面。2.1.2横向盲沟的设置同上 取消泄水管，以渗透系数较大的透水性材料填筑地沟（如大粒径碎石）。用土工布包裹盲沟出口处，并对其做必要的处理。2.2台背填筑材料的选择与施工2.2.1台背填料的选择 桥头跳车产生的原因，主要是路基压缩沉降和地基沉降引起的，台背处填筑内摩擦角较小的材料（如土方），加之压实质量影响，路基的压缩沉降量一般较大。为保证台背处路堤的稳定，现行路基设计规范规定了回填土压实度从基底到顶均为95%，且须选用内摩擦角值较小的砾（角砾）类土、砂类土填筑。如岩渣、砂砾、碎石等能较好地减少路基的压缩沉降，同时也有利于台背缝隙中渗入的雨水沿盲沟或泄水管顺利排出路堤外。2.2.2台背填土的范围 台背填土的范围直接影响着台背填土刚度和变形的平稳过渡，范围太长，成本增加，范围太短，达不到要求。为了在满足技术要求下力争缩短回填范围，节约施工成本，台背填土需考虑以下几个要素：首先，要考虑施工作业的方便，考虑压路机的压实宽度；其次，要考虑台背填土与已填路堤良好结合所需长度。通常情况下，台背填料须路线方向长度顶部为翼墙尾端不小于台高加2m，底部距基础内缘控制长度不小于2m，拱桥台背填土长度不应小于台高的34倍，涵洞填土长度每侧不应小于2倍孔径长度。透水性材料的填筑高度，从路堤顶面起向下计算，在冰冻地区一般不小于2.5m，无冰冻地区填至高水位处。台背与路基接壤处，为保证连接质量，一般留一斜坡，斜坡坡度不大于1:1。笔者经多年的公路实践摸索，提出如下较经济合理的参考尺寸，供参考。台背回填底长不少于2m，以便于压路机碾压，对于台背填土路基原状土相接部分采用1:1坡度相接，对于路基为回填土部分采用1:1.5坡度相接。为确保良好结合，宜采用挖台阶形式与路堤相接，每级台阶高度宜不大于60cm。根据这些参数就能很好地确定台背填土的范围。2.2.3台背回填施工2.2.3.1施工工序 台背回填施工工序：材料试验和选择基坑排水、回填及验收挖台阶确定台背填土范围层次标记材料回填整平检验松铺厚度和含水量碾压成型检验各项质量指标进行下一层施工完工后弯沉测定交工验收2.2.3.2施工质量控制要点 严格控制填料质量，填料的细料含量不宜过多； 填筑前，应在土拱上设置泄水管或盲沟； 台背填筑透水性材料前，桥涵的台前防护工程及构造物盖板或梁已安装完毕，并且构造物已达到规定的龄期和强度； 严格控制回填料松铺厚度，一般情况下松铺厚度不宜超过20cm(高速公路15cm)，可根据试验确定； 要用大吨位压路机碾压，但振动不宜过大，以免破坏构造物。涵台胸腔部分或检查井周围压不到的地方用小型压路机具压实后，方可用机械进行大面积回填； 控制压实遍数，可由试验确定，并及时检测压实度，透水性材料以干容重或空隙率控制。路基顶部080cm土层，高速公路、一级公路压实度宜为98%，其他各层和其他各级公路压实度为95%； 台背填筑应按构造物两侧对称分层回填压实。对桥梁构造物，亦应做到两端对称施工，桥台背后填土与堆坡填土同时施工，以取得更佳效果；台背填土与路堤填土尽量同时进行，也可滞后于路堤填筑，但不能超前路堤填筑。3 桥头跳车的治理尽管在设计与施工中采取了措施来防止桥头跳车，但在实际工作中由于操作不到位，还有可能出现个别跳车现象。对这种情况的处理，除传统的开挖法外，可采用灌浆法治理。这种方法既不对公