桥头跳车的原因及预防

浅谈桥 涵头跳车原因及预防浅谈桥 涵头跳车原因及预防 Introduction to bridge culvert head trip reasons and prevention 2 摘要摘要 公路桥涵两端跳车现象十分普遍 如何有效解决桥头跳车问题 实现桥 涵与路基结合处的完美顺接 是我们路桥人不断努力的方向 关键词关键词 桥头跳车 原因 防治措施 3 Abstract Trip is common on both ends of the highway bridge how to effectively solve the problem of vehicle dumpping achieve perfect bridge and roadbed junction and it is our continuous efforts in the direction of the bridge people Key words car bump The reason Prevention and control measures 4 目录 摘要 2 Abstract 3 一 引言 5 二 桥头跳车的成因 5 2 1 由于桥台与其后路基沉降不均匀 5 2 2 台背使用了刚度小的材料如粘性土作回填材料 5 三 不均匀沉降产生的原因 6 3 1 桥头路堤及锥坡范围内地基处理不彻底 6 3 2 压实度达不到标准 6 3 3 路面渗水 6 3 4 台后填土含水量大 6 3 5 施工原因 7 3 6 设计原因 7 四 桥头跳车的预防处理 7 4 1 地基处理 7 4 1 1 一般地基 7 4 1 2 软土地基 8 4 1 3 湿陷性黄土地基 8 4 2 严格控制桥头路堤的压实度 8 4 3 合理选择路堤填料 8 4 4 严格控制填料质量及填筑施工 9 5 4 5 设置桥头搭板 10 4 6 桥头路面作特殊结构处理 10 4 6 1 设置枕梁和搭板 10 4 6 2 设置变厚式埋板 11 4 6 3 路面类型过渡 11 4 7 台背压浆 12 4 8 设置 预拱度 12 五 结束语 12 参考文献 13 一 引言 桥头跳车问题一直是困扰桥梁工程技术人员的难题之一 特别是近几年 来随着我国高等级公 路的迅速发展 桥头跳车现象较为普遍 它直接影响行车 速度 也影响了行车的舒适与安全 甚至造成行车事故 同时由于车辆的高速 行驶在桥头产生跳动和冲击 对路面和桥梁产生附加的 冲击荷载加速桥台 桥 头路面及桥梁伸缩装置的破坏 也加快了车辆本身的损坏 直接影响了公路的 使 用寿命和社会效益 因此如何解决高等级公路桥头跳车问题已成为刻不容缓 的大事 本文对几种 有代表性的处治方法进行了探讨 二 桥头跳车的成因 桥头跳车产生的根本原因是构造物与其两端接线路堤间的沉降差 事实上 完全消灭沉降差几乎是不可能的 我们采取防治措施的目的是减少沉降差 使 其控制在设计行车速度下 以满足使用要求 沉降差产生的具体原因主要有以下几个方面 2 1 由于桥台与其后路基沉降不均匀 当沉降差超过 2cm 以上时 将使此处的路面断裂 从而使行车产生明显的 颠簸和不适 公路桥台一般采用桩基础 桩尖落到持力层 其沉降量甚小 设 计控制工后沉降一般为 2 3cm 而其后的台背回填因地基沉降和台后填料本身 的压缩变形 使桥台和路基产生不均匀沉降 造成路面和桥台的高程突变 路 面变形在竖向上将不是一条平顺的曲线 这是形成桥头跳车的主要原因 2 2 台背使用了刚度小的材料如粘性土作回填材料 刚度小的材料虽然达到规范规定的压实度要求 也未产生竖向沉降 但在 较大荷载作用下产生的塑性变形较之于强度大 刚度大的材料也要多得多 车 辆从路基到台背形成了刚度上的突变 因此柔性填土与刚性构造物衔接处的刚 度差是桥头跳车的另一重要原因 7 三 不均匀沉降产生的原因 3 1 桥头路堤及锥坡范围内地基处理不彻底 桥头路堤及锥坡一般位于天然地基上 如果在填土前不做处理或处理不彻 底 在路堤土的重力作力下其将产生极大变形 而桥梁构造物多采用桩基础或 经地基处理的扩大基础等 其沉降量很小 若桥头路堤土重力产生的变形不能 在桥头路面铺筑时基本完成 将产生桥不沉而路沉的现象 造成跳车 3 2 压实度达不到标准 由于引道填土在压路机碾压时工作面小 特别是埋置式柱式桥台台帽周围 一般压路机无法作业 这就导致桥头引道及锥坡的填土压实度达不到标准 造 成这部分填土下沉 引起跳车 3 3 路面渗水 路面水渗入路基或路面积水沿台背渗入路基 造成路基土软化 水土流失 引起桥头引道路基下沉 造成跳车 桥头路基两侧排水不畅 防水工程不完善 也极易引起路基土的流失 引起沉降和跳车 3 4 台后填土含水量大 如果桥头引道是在春夏之交填筑的 路基土的含水量适中 桥头跳车不明 显 而在雨季用未经彻底晾晒的含水量高的粘性土填筑的 虽然在填土中也掺 入了石灰 并设置桥头搭板 但最终还是因填土达不到压实度标准引起较大的 变形 通车一两年就出现非常明显的跳车现象 3 5 施工原因 1 台背填土时 施工面窄而工期要求又较紧 靠近桥面部分的填土平面形状 不规则 如果缺乏适当的压实机具 采用人工夯实 则密实度难达要求 8 即便有压实机械 由于地形 便道 作业面及机械的限制 桥头填土压实 密度 很难达到要求 特别是台墙后侧及翼墙内侧填土 达到压实密度要 求确有一定的难度 2 施工队盲目追求高速度 没有严格按施工规程作业 未严格分层填筑 分 层碾压 分层检测施工 3 防排水工程不完善或桥头路基两侧排水不畅 路面积水沿台背渗入路基 造成路基土软化 水土流失 引起桥头引道路基下沉 3 6 设计原因 1 对当地水文 地质 地形条件调查不清楚 软土路基段未设地基处理工程 或采用高填方案 2 桥台基础位置选择不当 桥台基础恰好位于不良地质地段 3 为节约工程费用台背填料未作手特殊设计 过去对桥台背路基填土大多未 做特殊设计 最多在大 中桥台背中放一些土工合成材料或要求用砂砾夯 填 而小桥台背的路基设计则利用调运的路基土方填筑 很少另列费用 4 纵坡设计时桥涵位于竖曲线的底部 增大了行车对桥台的冲击力 四 桥头跳车的预防处理 4 1 地基处理 4 1 1 一般地基 挖除桥头路堤边坡及锥坡 护坡 坡脚外 2m 范围内的腐植土 耕植土 淤泥 等 对基底进行压实 压实度不小于 85 另加 2 个百分点 回填土应分层压 实 压实度也按规范提高 2 个百分点 4 1 2 软土地基 桥头路堤地基要针对软土层的厚度和软弱程度采用不同的处治方法 当浅 层软土厚度小于 2m 时宜全部挖除 再进行基底压实 换填颗粒较粗的填料 如天然砂砾 碎石 工业废渣等 压实度要求同一般地基 9 当软土层较厚全部挖除有困难时 应采用粉喷桩 旋喷桩 碎石桩 排水 板等方法进行处治 并设置砂砾垫层 在垫层顶面铺设土工布 坡脚处设排水盲 沟及时将路基水排除 路基土填筑时还应控 制其填土速率 按规范要求 4 1 3 湿陷性黄土地基 对桥头路堤边坡和锥坡坡脚外 2m 范围内的地基 明挖扩大基础桥台的基底 进行强夯处理 压实度不低于 85 另加 2 个百分点 同时满足桥台基底承载 力的要求 处理后的基底标高在桥台 桥头路堤范围内应在同一水平面上 并 用石灰土或水泥土封闭 防止地基浸水 对湿陷性黄土地基还应做好防水 排 水工程 防止地表水渗入路基 造成沉陷 4 1 4 对季节性冻融地区的桥头地基遇有饱和细粒土或含水土层时 应全部挖除 换填透水性土 压实后再填路基 4 2 严格控制桥头路堤的压实度 桥头路堤及锥坡应用小型振动式压路机分层碾压 每层碾压厚度不超过 20cm 或用强夯机夯实 方法同前 对台背及柱式 肋板式桥台的台身周围和 桥头引道填土的压实度按设计规范再提高 2 个百分点 分层取样测定其压实度 并由试验得出桥头路堤的工后沉降量 以此来确定以后工序所应采取的措施 如 自然沉降 预留变 位值等 以便于桥头搭板长度所适应的工后沉降差相一致 4 3 合理选择路堤填料 对软土地段采用粉煤灰等轻质材料填筑路堤 选用透水性良好 易压实 沉降完成快 后期变形小的砂砾填筑路堤或用 石灰稳定土处理桥头路堤 或用物理力学性能比较高的流态粉煤灰水泥混 合料作为桥台回填料 不准采用高塑性粘土填筑桥头路段 在桥头路堤任一高度的平面内不应采用不同填料填筑 不同层次可用不同的 填料 季节性冻融地区的桥头路基上部采用水稳性好冻融性好强度高的粗粒土填 10 筑 填筑深度应不小于最大冻深 包括路面结构层厚度 以防冻胀时路面产 生有害变形冻融时路床承载力下降 易受地表水 地下水影响的矮路基地 段 除做好路基 路面排水进行路基全防护外 还应将路侧边沟远离路基 以减少水对路基的影响 4 4 严格控制填料质量及填筑施工 众所周知 桥头跳车原因主要是路基压缩沉降和地基沉降 由于填土的 内摩擦角较小 加之压实质量的影响 所填路基的压缩沉降一般较大 因此桥 台后宜填筑内摩擦角较大的透水性材料 如岩渣 碎石等 同时 选用内摩擦 角较大的填料也有利于从台背缝隙中渗入的雨水沿盲沟或泄水管顺利排到路基 外 台背填筑透水性材料 还应满足一定长度和宽度的要求 通常情况下基底 处长度 42 0m 与路基衔接 处一般应留 1 1 的斜坡或台阶形式 填筑透水性材料 施工应掌握以下几点 1 控制填料质量 其细料含量不宜过大 2 台背填筑前 在地基处理后的土拱上须设置泄水管或盲沟 3 台背填筑透水性材料前 应完成台前防护工程及桥梁上部结构 4 应注意结构物两端对称填筑施工 5 严格按有关规程作业 控制每层填筑厚度和碾压遍数 并对每层填筑质 量实施检测 透水性材料采用孔隙率控制其施工压实质量 其一般不宜大于 15 若透水性材料来源困难 可采用细粒土填筑 并执行有关规定 土质不好 含水量高的必要时可掺小剂量石灰 水泥或土壤离子稳定剂等进行处理 在桥涵施工中 注意桥台砌筑与路基填高相结合并分层压实到路基处理高 度 要达到压实度标准 4 5 设置桥头搭板 在桥头设置搭板是防治桥头跳车的一项主要辅助措施 搭板的一端支承 在台背上 用锚栓固定 另一端 可直接置于石灰稳定土或路面基层上 不设 11 枕梁 搭板长度依据设计行车速度 路堤填土高度及预计的桥台与台后填土的 工后沉降差的大小来确定 可选用 4m 6m 8m 10m 12m 几种长度 搭板 的受力形式多种多样 在顶 底面配置足够数量的受力钢筋 搭板的下面设不 小于 2m 厚的石灰稳定土或碎砾石垫层 石灰稳定土或碎砾石垫层应在两则铺 至边坡面处 并顺路方向铺至搭板外 2 3m 路径 3m 的明涵和暗式涵洞通道 可不设桥头搭板 但台背填料应选用砂砾或石灰土 由挖除表土后的地面起进 行填筑至路基顶 可选用小型振动式压路机碾压 压实度同前 4 6 桥头路面作特殊结构处理 考虑桥台与台背路面在结构 材料 刚柔 胀缩等方面存在的差异 为了 在其纵 横向都能平顺逐渐过渡 可采取以下措施 4 6 1 设置枕梁和搭板 枕梁和搭板根据不同情况应采取不同的布设方式 桥梁为正交时 搭板预制安装 板顶浇 6cm 厚 30 号钢筋或钢纤维砼铺 装层 在搭板与砼路面相接处设置胀缝 在与搭板邻近的 2 3 块路面的板缝连 续设置胀缝 桥梁为斜交时 除用钢筋砼搭板和铺装层整体现浇完成以外 还另设钢 筋砼渐变板 渐变板的块数视桥梁斜交角度大小而定 大于 70 70 45 和小于 45 时分别设 1 2 3 块板或以上 并考虑受力关系 其 短边应 5m 长边 10m 搭板按简支计算配筋 渐变板按构造钢筋位于板面 下 1 3 1 2 板厚范围 实践证明采用此措施还应考虑到 搭板 的长度确定至关重要 一般采用 5m 长搭板为佳 且其长度与路 堤填高成正比 并与土基状况有关 搭板 按简支板进行内力优化并配筋 面层按构造钢筋配筋 但在荷载作 用于搭板时 板下路基会起到一定的 支承作用 尤其当枕梁下沉时 部分搭板 更受到路基支撑 使板顶产生局部拉应力 对这种复杂的受力过程 设计时难 以确定 故配筋与实际会有出入 枕梁按弹性地基梁计算 其关键问题在于确 12 定地基 路基 反力 的分布规律 而截止到目前关于弹性地基结构计算的各种理 论都只是部分地 不同程度地反映地基的实际性 质 只在一定范围内比较符合 实际 故对于不同计算方法的适用范围应予特别注意 搭板顶面设置何种铺 装层 设计时应考虑当其出现沉陷时需要使用的修 补材料 修补方法 并结合实际情况及相关问题 进行 处理以达到满意效果 4 6 2 设置变厚式埋板 对沥青砼路面 在桥台连接处增设变厚式水泥砼埋板 对水泥砼路面 则 将连接处的路面板改为变厚式 在搭板 埋板或变厚式板下 为保证连接部位 的刚柔层次在水平和垂直方向均渐次变化 宜采用强度及回到弹模量均高于土 基的路面结构层材料 以提高该部位的整体受荷和抗冲能力 利于减小错台幅 度 调整不均匀沉陷 4 6 3 路面类型过渡 桥头不均匀沉降原因多 且难于根除 为此应根据桥涵的长度和接线填方 长度在桥头一定长度范围内铺刚性过渡层或沥青过渡层 对桥头路面接缝进行 处理 桥梁与沥青路面的接缝 往往由于该处沥青路面难以碾压密实产生沉陷 错台或沥青路 面受推移造成拥包 水泥路面与沥青路面间的接缝 亦可采用类似处理措施得到解决 严格质量管理 确保合格工程 严格质量管理 关键在于建设单位及其 主管部门 特别 是设计施工单位的协调努力 共同遵照设计施工规范 施工程 序 技术标准和操作规程以及严格的质量 和监理 以确保合格工程才能避免桥 头跳车病害发生 4 7 台背压浆 台后填土和搭板施工