桥头路基处理
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摘要:随着经济发展,公路建设取得了突飞猛进的成绩,投入营运高等级公路越来越多,但从使用情况上看,出现了桥头跳车这个较为普遍的问题,尤其在一些软土地基地方更为严重,给养护部门带来了很大困难。
因此,本文通过分析产生桥头跳车的因素,指出常规处理措施的局限性,提出利用轻质材料填筑台背和提高台后地基承载能力来解决桥头跳车的施工措施,并就加强桥头排水设计提出了建议。
关键词.桥头跳车;轻质材料,地基承栽力;回填
高等级公路(包括高速公路)在使用后不久,普遍存在一个问题:路面在台背回填处出现不同程度的沉降断裂(沉降值一般为10~30 cm,有的甚至超过60cm),使车辆通过时产生跳跃和冲击,从而对桥涵和路面造成附加的冲击荷载,使司机和乘客感到颠簸不适,甚至造成车辆大幅度减速,严重的可导致交通事故(特别是车辆机械事故)。
因此,桥头跳车问题已成为高等级公路的工程质量和造价的重要影响因素。
一常规处理措施的局限性
1、利用粒料等透水性材料填筑台背。
此类设计常见于南方多雨地区的常规设计,其主要作用有三:一是防止雨水进入台背路基而引起填料软化;二是借用其较大的内摩擦角而减轻对台背的水平推力;三是基于就地取材的理由(例如山区地带),减少处理费用。
2、利用灰土填筑台背。
从原地面开始,在台背一定长度内的路基中掺入6%-8%的石灰,使其形成一定板体,从而避免活载作用下路基的局部受力和减少台背水平推力。
这一措施的局限性在于只将着眼点放在路基本身,而对地基的整体负担并没有明显减少。
3、加强桥台基坑回填质量。
例如利用流态粉煤灰填筑基坑,其主要用意是防止由于基坑回填部分的下沉而引起地面以上部分路基的松动变形。
这一措施有必要,但仍属局部举措,因为桥头搭板的作用也是不可忽视的。
4、提高台背回填的压实质量。
高速公路现行设计和施工规定,往往要求台背压实度从地面开始就必须达到96%的压实度标准,其出发点也是防止(或减少)填料自身的压缩而已。
至于是否有必要提出如此高的要求,则是一个值得探讨的问题,如果联想一下地面以下土壤的密实度和车轮荷载的扩散机理,便可以得到感性答案。
5、增加桥头搭板长度。
从设计规定而言,工后容许下沉量桥台为10CM,台后一带为20CM,一般路基为30CM,而利用搭板对桥台和台背的沉降差进行过渡很有必要。
为了提高行车的舒适性,当然搭板越长越好,但过长又会增加没必要的投资,在目前的设计中,往往将大型构造物的搭板设的长一些,小型构造物设的短一些,对于搭板长度的设计仍是一个有待研究的课题。
6、对桥头一带的边坡设置垒防护。
按照正常设计,台后10M长的边坡设计成全防护形式,其主要作用在于防止雨水的浸入,边坡被冲刷,这在多雨地区是必要的,也起到了一定的美化作用。
但是从防水的角度而言,则不应区分构造物的大小,而应以回填土高度作为衡量标准,因为降水是没有区别的。
二桥头跳车病害防治措施探讨
1、处理好台后地基
处理好台后软弱地基是控制桥头跳车的重要措施。
就目前情况看,目前对桥头软弱地基处理,国内已有加固土桩法、料粒桩法、竖向排水体预压法、堆载预压法和浅层处治法等措施。
(1)采用深层搅拌法加固桥头软基
该法属加固土桩类型,主要适应于软弱粘性土。
其主要施工工艺程序:整平原地面→钻机定位→钻杆下沉钻进→上提喷粉(或喷浆)、强制搅拌→复拌→提杆出孔→钻机移位。
施工过程中路基填土速率不受限制,且无振动、无污染,对周围环境及建筑物无不良影响。
其最大优点是工后沉降小,缺点是造价较高。
(2)采用砂桩加固桥头软基
该法属料粒桩类型,适用于松砂地基、杂填土或软土,对地基土起置换作用、竖向排水作用和挤密作用。
主要施工工艺程序:整平原地面→机具定位→桩管沉入→加料压密→拔管→机具移位。
为加速地基固结,减少后期沉降,一般根据实际情况,配合堆载预压或超压施工,使地基强度显著提高,同时改善地基的整体稳定性。
(3)塑料排水板堆载预压法
该法属竖向排水体预压类型,主要适用于透水性低的软弱粘性土。
其主要施工工艺程序:整平原地面→摊铺下层砂垫层→机具就位→塑料排水板→穿靴→插入套管→拔出套管→割断塑料排水板→机具移位→摊铺上层砂垫层。
其特点是施工简便快捷,造价较低,但效果比上述两种类型略差,仍存在少量工后沉降。
2、对接头处路面进行处理
我们认为桥台到路基结构是不同体系。
因此,如何消除和减少结构突变影响,使两个对接性质不同路面体系在抗垂直形变上能平顺过渡,是我们考虑主要方面。
对连接沥青路面,则在桥台处增设增变厚式水泥混凝土埋板,对连接水泥混凝上路面,则将连接处路面板改为变厚式。
我们还应注意,混凝土路面同桥梁相接处,最好是设置钢筋混凝土搭板。
搭板一端放在桥台上,并加设防滑锚固钢筋和在搭板上预留灌浆孔,如为斜交桥,尚应设置钢混凝上渐变板。
为避免二次跳车,常在搭板的尾端加设一段浅埋的变厚式埋板,其长度一般取3~5 m,对于水泥混凝土路面,也可将与搭板连接处的路面板改为变厚式阪。
在搭板、埋板或变厚式板的下层,为保证与桥台连接部位的刚柔层次在水平和垂直方向均能渐次变化,建议采用强度及回弹模量均高于其它路段相对应的路面结构层材料,以提高该部位的整体受荷和抗冲能力,有利于减少错台幅度,调整不均匀沉陷,改善桥头跳车或二次跳车现象。
3、对路基进行的处理
一般采用超轻质材料作路堤,铺设轻质材料可以减轻路堤自重。
有效降低地基应力,减少沉降并增大稳定安垒系数,常用的轻质材料如粉煤灰等。
在桥台后宜选用摩擦角大、强度高、压实快、透水性好的填料,如岩渣、砾石、砂砾等。
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,从而减缓雨水的危害,而且也有利于改善压实性能,使路基容易达到设计要求的密实度。
为减少桥涵两端路堤的工后沉降,从而使桥涵两端路堤与桥台结构物的相对沉降尽量小一些,一般可选填筑路堤预压,让路基排水固结,待路堤沉降基本完成以后再开挖涵洞或桥台位置土方,然后再施工桥涵。
4、严格控制施工
合理安排好施工计划,施工时符合规定,是有效减少桥头跳车的关键,应遵循“早开工,工期长一点”原则进行,控制好填料质量,尽量采用轻型材料,渗水性好填料。
控制好每层填筑厚度,碾压遍数,并对每层填筑质量实施检测,特别是控制好压实度。
后台连接处填土应尽量与桥台砌筑协调进行,尽量使这些不易碾压地方密实度达到要求,台后最好按一坡度设置泄水盲沟,沟底用粘上夯实,以利排水。
这样,才能更好减少病害。
对桥头跳车问题讨论,大家都有很见解,个人认为设计部门、施工部门和养护部门尽力协调,针对不同原因,提出方案,合理缩小造价和缩短施工期,才能有效地避免桥头跳车病害产生,有效地改善行车条件,促进经济发展。
【摘要】对公路工程桥头跳车问题进行分析,并提出有效的防治措施,以达到施工质量控制的目的,提高行车的安全系数和舒适度。
【关键词】桥头跳车;原因分析;控制措施
1. 前言
随着公路建设的发展,投入运营的高速公路越来越多,但是,从目前路况上看,桥头跳车是个较为普遍的问题,其软土地基尤为突出,给养护部门带来了很大的困难,同时也增加了后期的养护费用。
2. 桥头跳车的原因分析
桥头跳车危害主要表现为:影响行车安全、降低行车速度、影响车辆运营费用和加速桥梁及路面的病害,对道路桥梁的运行影响极大。
桥头跳车是一个普遍的问题,形成的原因很复杂,影响因素也很多,如:路堤沉降、路基填料、桥台形式、搭板长度等等。
主要从以下几个方面进行分析:
2.1 地基沉降。
路堤填土因其固有的压缩徐变性质,即使经充分压实也很难以避免因土基固结等因素造成的沉降。
通车后,随着时间的变化,地基缓慢固结,剩余沉降逐渐完成,这部分沉降造成了路基与桥台的沉降差,形成跳车。
在车辆动荷载反复作用下,地基的颗粒间的粘滞蠕变以及土体侧向的变形,导致路面高程下降,也是造成桥头跳车的主要原因之一。
2.2 路基填料及压实度。
由于土质不良产生的沉陷是桥头跳车的主要原因。
桥涵通常位于沟壑地方,地下水位较高,再加上填料的天然空隙比大,常含有机质,压缩性高,抗剪强度低,一旦受到扰动,天然结构破坏,强度显著降低。
由于桥头路基填筑高度较高,产生基底应力较大,在车辆荷载反复作用下,更容易引起地基沉降。
从施工难度上来看,由于台背施工空间狭窄,大型压实机具的使用受到限制,使靠近桥台背后的填土很难达到要求的压实度,通车后,这部分路堤的变形较大。
另外,路基填土在最佳含水量下才能达到最佳压实效果,即干密度最大。
2.3 排水不畅及填土流失。
由于在桥涵与路堤的链接部位存在缝隙,雨水会沿缝隙向下渗透,下渗水对桥台一般不会产生破坏作用,但对土类填料易产生侵蚀和软化,特别对填方体压实不够,更容易产生侵蚀和软化,减低其强度,导致填方体变形。
在外部车辆荷载冲击作用下,必然造成桥头路基下沉。
2.4 施工过程中质量控制不严。
施工工序不符合要求,若台背填筑速度过快,自然沉降也较快,对台背挡土墙等构造物的挤压相对较大。
如果台前护坡或挡墙砌筑不及时,则可能引起土体滑移,影响压实机械作业效果,严重时还会危害桥梁基础。
台背填土时,施工面狭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,若缺乏适当的压实机具,采用人工夯实,则密实度很难达到要求;即使有压实机械,由于受地形、便道、作业面及机械等的限制,桥头填土压实密度也很难达到要求,特别是台背后侧及翼墙内侧填土,达到压实度要求就更有一定难度。
没有严格按照“分层填筑、分层碾压、分层检测”施工,没有严把填料质量关也会引起桥头跳车。
3. 桥头跳车病害的防治及质量控制
3.1 加固处理台背填筑的地基。
处理好台背软弱地基是控制桥头跳车的重要措施。
对软基处理目前国内已有不少处理方法,如排水固结法、换土法、震动碎石桩法等,都是行之有效的方法。
可以根据实际情况应用,以改善地基性能,提高地基承载力,减少沉降,缩小桥台与路堤的沉降差,避免错台。
同时考虑到桥头大多为高填筑施工,故在桥头可考虑采用材质较轻的粉煤灰填筑,而且应控制好填筑宽度,严禁因填筑宽度不够进行贴坡,导致遇雨期间引起滑坡,出现桥头路基不稳定而沉降。
3.2 对于特殊地质的填方措施。
对于现场地质差、水位高、施工质量控制难的桥头部分,可考虑在桥头10~15米范围内,采用D0.5米得水泥搅拌桩(梅花形布置)进行桥头接坡处理,同时填方材料可用道碴间隔土进行“三分”回填。
3.3 严格控制施工。
合理安排好施工计划,施工工期符合规定要求,是有效减少桥头跳车关键,应遵循“早开工,工期长一点”原则进行,控制好填料质量,尽量采用轻型材料,渗水性好填料。
台背后填筑透水行材料,应满足一定的长度、宽度和高度要求。
台背与路基接壤处,为保证连接质量,一般路基留一斜坡,斜坡坡度不大于1:1(可采用台阶形式连接)。
对于台背压实度应严格控制,当基底不能使用大型压实机械时,应减小压实厚度,加强薄弱环节的压实遍数,保证密实。
施工过程中,要配备足够有经验的专业试验人员来加强检测过程控制,在检测中,应严格按照设计和规范要求进行各项指标的检测,保证施工质量。
4. 结束语
对于桥头跳车的防治和治理,施工质量的控制是一项长期而艰巨的工作,不仅严格按照施工规范进行施工,而且还需要建设单位、设计单位、监理单位及其它相关单位共同努力才能完成,希望通过大家的共同努力,真正使桥头跳车问题得到进一步的控制。