浅谈桥头跳车的成因及处治-论文网

目前 ,我国高等级公路建设正处在非常重要的发展阶段 ,投入运营的高等级公路越来越多。但从使用情况上看 ,许多高等级公路在开放通车后很短时间内即发生桥头跳车 ,这一现象已成为公路工程的一大质量通病。本文将根据城八线改扩建工程的施工经验，分析桥头跳车的成因出发 ,将有代表性的传统治理方法与用土工格栅治理桥头跳车的方法进行分析与比较 ,提出用土工格栅治理桥头跳车的方法是有效可行的 ,值得推广。
桥头跳车的成因
1、刚度差异
一般而言，桥台属于刚性结构，基础设置在较好的持力层上，采用扩大基础或桩基础，沉降几乎为零。对于桥头引线来说，无论采用的是刚性路面结构还是柔性路面结构，其路基都属于柔性的。在车辆的交变荷载作用下，不但会产生弹性变形，而且会产生较大的不可恢复的塑性变形。此种塑性变形随着时间的不断积累，往往会大大超过桥台的沉降而产生二者的差异沉降，从而导致桥头跳车。
2、地基下沉
由于地基土质不良而造成的地基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，此类土天然含水量大于液限，天然孔隙比大，常含有机质，压缩性高，抗剪强度低，一旦受到扰动，天然结构易受破坏，强度便显著降低。桥头路基填筑高度一般较大，会产生较大的基底应力，在路堤自重和车辆荷载作用下，更容易引起地基沉陷，且变形稳定历时往往持续数年乃至数十年。就是在一些稳定地基，在外荷作用下，也无可避免出现这个问题。
3、填料选择不当
施工单位对台背填料不加选择，没有严格按施工规程作业，台背填土速度过快，没有充分时间固结，没有按分层填筑、分层碾压、分层检测“三分法”施工，用料没有把好质量关。台后填料含有水份,存有空隙,施工中的任何措施也不能将填料颗粒间的空隙完全消除, 一般情况下，路桥过渡段的施工是在桥涵与路基施工之后进行的。由于结构物的存在所导致的施工作业面狭小，同时也是为了保证结构物本身的安全，使得大型压实机具难以启用，而小型设备又很难达到较好的压实效果，这就不可避免地造成此段压实度不足，甚至存在压实盲区，不能将填料颗粒间孔隙完全消除，在材料自重及车辆荷载的作用下,空隙率逐渐降低,台后填料在一定期限内产生压缩沉降，造成跳车。工程实践表明,压缩沉降主要决定于填料性质、施工条件及台前、台背防护工程的设置情况。一般透水性好的土及级配较好的砂石料,其压缩沉降小;施工符合工序、压实符合要求、压缩变形小,台前、台背设置有挡土墙、护面墙等防护构造物时,其压缩沉降也较小。台后填土荷载对基底产生附加压力，严重时会使桥台向后倾斜，发生不均匀下沉，危及行车安全。
4、施工措施不当
对于软弱地基上的桥梁、涵洞等结构物 ,在设计中一般要求先填筑路堤 ,随后开挖修建结构物 ,其目的是为了减少路基的工后沉降。但在实施过程中 ,往往由于受工期的限制 ,更多的则是先修桥梁、涵洞等构造物 ,然后进行台后填料 , 这样势必造成路堤的沉降量大 ,桥(涵)台沉降量小。
5、压实度达不到标准
台背回填过程中工作面相对较小，特别是埋置式柱式桥台台帽周围，一般压路机无法作业，只能用小型压实机械进行施工，这就导致台背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。
6、设计原因
建设单位往往受造价限制 ,压缩孔径 ,大河面、大沟堑采用小跨径 ,使桥涵构造物尺寸偏小甚至不到河面宽度的 1/2 ,这样就会导致桥头路堤过长、过高 ,而大多处于排水不良、土质较弱的地基上 ,而施工时对基底又未作必要的处理 ,或处理不当 ,留下工后沉降的隐患。另外 ,在桥台结构与路面的衔接问题上 ,有的设置搭板以调节不均匀沉降 ,但由于桥台与路堤相邻处的沉降差仍造成桥台路面裂缝 ,纵坡不顺 ,或在突变点形成错台 ,导致跳车。部分桥头路面没有做拦水缘石,容易造成雨水从中央分隔带或边坡、锥坡下渗，对填料易产生冲刷，导致部分填料被雨水带走，形成空洞，特别是处在超高段桥头搭板部分的路面拦水缘石尤为重要。
处治桥头跳车的方法与措施
一般要求
所有结构物背后填筑，应尽量与路基填土协调进行。结构物施工所需场地，尽量不占用路基填土范围；确实需要者，应空出一段满足路堤大型机械施工所需的最小作业段，并应加宽背后填土的宽度，以便压路机横向碾压(U型桥台内及两侧锥心填土，应采取加强夯等特殊措施，杜绝人工夯实)。对于柱式或肋板式桥台，立柱、肋板施工完成后，先回填台背后再进行台帽(桥台盖梁)施工，以便压路机通过柱(肋)间压实回填料。台帽施工可不设支架，在填方顶面直接架设模板浇注混凝土。锥坡填土应适当加宽，并削除多余土方，以保证浆砌片石护坡的坚实稳定。与已完成的路堤相结合部位，应复查其压实是否合格，若在预留的结合部位压实度不合格，则台背回填应延长至结合部位合格范围，然后挖成台阶。台阶高度小于30cm，长度应大于50cm。?桥涵等结构物处填土，在施工中要防止雨水流入，对已有积水应排除并作相应处治。
1、地基处理
对于长年积水或受地表、地下水浸泡而形成淤泥质的地基，若厚度小于2m，应采用与台背回填相同的材料置换，厚度超过2m者，作为特殊情况研究采用其它经济可行的方案，对于含水量和孔隙比均较大，且富含有机质的粘性土层亦应进行换填处理。对于含水量大的一般粘性土，可开挖翻晒后回填利用。当填土高度小于4m时，其挖深可取0.6m；当填土高度大于4m时，开挖深度可大于1m。翻晒利用回填后，其上60cm范围利用石灰稳定土填筑。若遇雨季翻晒土困难时，则全部采用石灰土改良处理(有透水性材料料源时，应优先采用)。　　2、填料选择
条件许可时，首先应选择板体性好、可压缩性小、压实快、透水性强的材料，如卵砾石、碎石土及砂砾土等，并要求填料级配适当。采用非透水性土，当为粘土或粉质亚粘土时，应掺入剂量不小于6％的Ⅲ级以上石灰进行改良；当为塑性指数较小的砂土、亚砂土或粉土时，应掺入灰剂量不小于3.5％的标号325以上的普硅水泥进行稳定，也可以采用强度较高的工业废渣，如粉煤灰等，必要时还可采用土工合成材料加筋处理，但施工中应严格按《公路路基施工技术规范》、《公路粉煤灰路堤设计与施工技术规范》和《公路土工合成材料应用技术规范》方法进行填筑。
　　3、施工措施
（1）涵、通道、拱桥其上填土包括路面厚度小于2m者可填至盖板顶，以上可与路堤相同的填料填筑。?
（2）压缩河床的桥梁、位于河滩内的引道路堤若桥位附近有河卵石土，其回填范围应延长至河滩内路堤全长。填挖交界处距回填处理的末端较近时，亦应考虑全部处理，并保证结合紧密。
4、压实度控制
(1)结构物台背填筑范围内压实度标准提高至95％；涵顶至路床顶面填土高小于2m者，涵预区压实度按95％要求，涵顶至路床顶面填土高大于2m者，涵顶以上50cm处开始按所属设计压实区标准执行。? (2)结构物背后回填处，应尽量使用大型压实机具，对于压路机无法到达的区域，应采用小型振动式压路机分层碾压。渗水性材料每层压实厚度不应超过25cm，稳定类材料每层压实厚度不应超过15cm，并应摊铺平整、分层压实，严禁采用堆栈法。对于台背不易被压实机械碾压的“死角”，也可采用强夯方法处理，以保证压实度要求。
5、在桥头设置过渡段
在路堤和桥梁结构物的连接段上，考虑结构的差异，设置一定长度的过渡段。过渡段可以分为两种:一种是路面类型过渡,桥梁两端路基施工时，在一定长度范围(该长度可以考虑与路堤高度成比例)内铺设过渡性路面，待路基沉降基本完成以后改铺原设计的路面，这种措施对水泥混凝土路面比较适合。另一种是搭板过渡。设置搭板可以使在柔性结构路段产生的较大沉降，通过搭板逐渐过渡至桥梁结构物上，车辆行驶不致于产生跳跃。目前设计的搭板，长度从3-8m不等。搭板的使用，在一段时间内效果尚好，但是在路堤一侧搭板搁置在路基上，路基的沉降可能在该处形成凹陷，还有可能导致搭板坍落。可在搭板的端部设置一定宽度和厚度的枕梁,以减少路基一侧搭板的沉降。
6、土工格栅
土工格栅作为一种新型的土工合成材料 ,具有高强度、高弹模、大变形及抗腐蚀、耐老化的特性 ,在欧洲、北美、日本等地已广泛应用于桥头跳车的治理 ,我国近年来也对其进行了大量的研究和试验 ,取得了积极的成果。土工格栅治理桥头跳车的机理就是让土工格栅与土一起作为整体承受内外部荷载作用。
(1)由于土工格栅与土体之间的磨擦作用 ,扩大荷载沿土体深度方向的扩散范围 ,从而达到减少外部荷载对土体的压缩沉降作用 ,起到刚性桥台和柔性路堤间过渡层的作用。
(2)利用锚固在台背上的土工格栅一端的张拉作用 ,在台背局部范围内 ,分层阻止填料顺台背沉降 ,并改善填土路基的支承刚度 ,使差异沉陷变为渐变沉降。
(3)由于土工格栅的网眼结构能对土体产生较大的嵌锁作用力 ,约束了土体的侧向变形 ,从而提高了土体承载力和抗剪强度 ,并且由于土工格栅的良好弹性 ,减小了反复荷载作用下土体产生的累积变形。
桥头跳车是高速公路开放通车后的质量通病之一。在众多的治理对策中 ,用土工格栅法治理桥头跳车无论是经济上还是治理效果上都比较令人满意 ,值得推广 ,但我们在应用的过程中还必须注意以下几点:
(1)为了保证土工格栅处理桥头跳车的有效性与高标准 ,必须充分保证采用高强度、高弹模的土工格栅 ,另外在条件许可的情况下尽量采用灰土或加 NCS固化剂的回填料 ,因为它们比回填素土的效果显著。
(2)在回填土中 ,采用土工格栅并不能提高地基的承载力 ,也不能有效地阻止地基的沉降 ,所以当地基承载力不够时 ,应先采用有关地基处理的方法处理地基。
(3)目前对土工格栅治理桥头跳车的设计还比较粗略 ,规范中对影响桥头差异沉降的几个重要因素(土工格栅的规格、填料的类型和地基条件)都没有考虑 ,所以设计过程还有待进一步的研究和完善。
桥头跳车是公路工程中最常见的病害之一，消除或减轻桥头跳车,对营运后减少养护费用支出和改善行车条件都有着重要意义。治理桥头跳车关键在于控制与桥台相邻的填土路堤的沉降。因此只有加强对路桥结合部位路基填筑段落的设计、施工的控制与研究，不断地总结经验，才能尽量消除或减小公路桥头跳车病害对公路行车的影响，提高公路的运营效益。