淺析橋頭跳車病害的原因和防治
2013-06-06 來(lái)源：維普網(wǎng)
引言
隨著市政橋梁的發(fā)展，橋頭跳車的現(xiàn)象越來(lái)越引起橋梁工程技術(shù)人員的重視，成為成橋質(zhì)量控制的重點(diǎn)。橋頭跳車不僅影響行車的舒適感與安全度，在高速行駛中容易造成行車事故，而且高速行駛的車輛在橋頭由于跳車而產(chǎn)生強(qiáng)烈的沖擊，對(duì)橋梁及路面結(jié)構(gòu)產(chǎn)生附加的沖擊作用，會(huì)加劇橋頭路面、橋臺(tái)伸縮裝置的破壞，直接影響到市政橋梁的使用壽命。因此，合理解決市政橋梁的橋頭跳車問(wèn)題就顯得尤為重要。
1、橋頭跳車的原因分析
引起橋頭跳車的主要原因有結(jié)構(gòu)剛度差異、路堤的不均勻沉降、設(shè)計(jì)缺陷及施工質(zhì)量控制不到位等。首先，橋臺(tái)本身為剛體，橋臺(tái)自身的壓縮量小，屬?gòu)椥宰冃?，而路堤本身剛度極小，非彈性變形量大，路基自身壓縮量也較大，那么橋臺(tái)處路基自身壓縮沉降就會(huì)引起臺(tái)背處路面與橋面之間的錯(cuò)臺(tái)，地基的沉降也會(huì)引起錯(cuò)臺(tái)，錯(cuò)臺(tái)必然就造成橋頭跳車；其次，由于路面徑流水沖刷和交通荷載作用，逐漸在臺(tái)背形成空穴，以及橋頭路堤填料的流失，斜坡處的土壤側(cè)向位移，都將造成橋頭跳車；再次，錯(cuò)誤的橋頭搭板和不當(dāng)?shù)恼韷K設(shè)計(jì)，不合理的路基填料以及混凝土在交通荷載的反復(fù)作用下遭到破壞、磨損，也將影響車輛的正常行駛；最后，施工工藝質(zhì)量低劣、壓實(shí)度質(zhì)量不合格等因素，也會(huì)造成橋頭跳車。
1．1 剛度差異引起的沉降差
橋臺(tái)基礎(chǔ)一般為剛性基礎(chǔ)（如樁基礎(chǔ)、擴(kuò)大基礎(chǔ)等），其壓縮變形及沉降量很小，運(yùn)營(yíng)后的橋臺(tái)沉降可忽略不計(jì)。而橋頭路基為塑性體，臺(tái)背填土一般是在最佳含水量的情況下進(jìn)行填筑，并且不論施工中采取什么措施，也不可能完全消除填土顆粒間的空隙，在車輛行駛荷載的反復(fù)作用下臺(tái)背填土?xí)a(chǎn)生壓縮沉降，需待通車后較長(zhǎng)一段時(shí)間才能趨于穩(wěn)定。在工程實(shí)踐中，即使施工工序符合要求，壓實(shí)度達(dá)到要求，但由于臺(tái)后填土較高，隨著時(shí)間的推移，也不可避免地會(huì)產(chǎn)生沉降。有時(shí)臺(tái)后填土荷載對(duì)基底產(chǎn)生附加壓力，嚴(yán)重時(shí)會(huì)使橋臺(tái)向后傾斜，發(fā)生不均勻下沉，危及行車安全。例如池樟線上的南河大橋、新北河大橋引道，通車已達(dá)10年左右，養(yǎng)護(hù)部門(mén)每年都要進(jìn)行大中修，采用瀝青貫人式做調(diào)平層，但沉降量依然不可忽視。
1．2 路基土體的流失
路面水滲入路基，致使路基土軟化，水土流失造成橋臺(tái)路基引道下沉；回填不及時(shí)造成積水，導(dǎo)致橋頭回填土壓實(shí)度不夠。橋臺(tái)一般設(shè)有橋梁伸縮裝置，雨水會(huì)沿伸縮裝置滲透至臺(tái)背填料中，使得臺(tái)背的土類填料產(chǎn)生浸蝕和軟化，導(dǎo)致填方體變形，但是對(duì)橋臺(tái)的剛性基礎(chǔ)則不產(chǎn)生明顯的破壞作用。這樣，在車輛荷載的沖擊作用下，橋頭路基沉陷就成為必然。再則，如果路堤土兩側(cè)防水、排水工程不完善，排水不暢也容易引起路基土體的流失，造成路基土沉降和橋頭跳車。
1．3 設(shè)計(jì)不周
在橋臺(tái)與路堤連接部位有的設(shè)計(jì)接縫，有的設(shè)計(jì)為連續(xù)鋪裝，由于路基不均勻沉降的存在，必然造成在使用過(guò)程中形成裂縫。因此，在基底未做徹底處理而沉降又尚未穩(wěn)定時(shí)，應(yīng)周詳考慮橋臺(tái)結(jié)構(gòu)與引道銜接，在沒(méi)有質(zhì)量保證的情況下，不應(yīng)該直接澆混凝土板。例如廣東揭陽(yáng)榕華大橋兩側(cè)引道，由于榕江兩岸屬軟土地基，通車后兩側(cè)引道沉降是長(zhǎng)期的，如果先設(shè)過(guò)渡性路面，待路堤沉降基本完成后再改鋪原設(shè)計(jì)路面，情況會(huì)好一些。
在設(shè)計(jì)上一般對(duì)由于剛度變化引起的橋頭沉降差考慮較多，而對(duì)橋梁運(yùn)營(yíng)后沉降引起的引道縱坡變化注意不夠，造成橋頭段縱坡變化，在突變點(diǎn)就形成了臺(tái)降，導(dǎo)致跳車現(xiàn)象的出現(xiàn)。
1．4 施工質(zhì)量控制不嚴(yán)
一些施工單位為了追求施工進(jìn)度，不嚴(yán)格按照施工規(guī)程作業(yè)，不按照合理的工序進(jìn)行施工。例如橋頭路堤及錐坡范圍內(nèi)地基填前處理不徹底；臺(tái)背填筑速度過(guò)快，沒(méi)有足夠的時(shí)間充分固結(jié)；臺(tái)背填土層厚過(guò)大，壓實(shí)度達(dá)不到要求；采用機(jī)械壓實(shí)時(shí)，由于受地形、作業(yè)面及機(jī)械等的限制，臺(tái)墻后側(cè)及翼墻內(nèi)側(cè)填土難以達(dá)到壓實(shí)度的設(shè)計(jì)要求；在靠近橋面部分的填土平面形狀不規(guī)則，采用人工夯實(shí)時(shí)，壓實(shí)度達(dá)不到設(shè)計(jì)要求；臺(tái)前護(hù)坡或擋墻砌筑不及時(shí)，導(dǎo)致土體滑移，影響壓實(shí)機(jī)械作業(yè)效果，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)危害橋基；沒(méi)有嚴(yán)格按“三分法”（分層填筑、分層碾壓、分層檢測(cè)）施工，沒(méi)有嚴(yán)把填料質(zhì)量關(guān)，未做好排水措施，壓實(shí)度沒(méi)有達(dá)到要求。這些人為因素導(dǎo)致填土引道不穩(wěn)定，工后沉降大且不均勻，是造成橋頭跳車的主要原因之一。
2、橋頭跳車病害的施工質(zhì)量控制
2．1 做好地基處理
處理好臺(tái)后軟弱地基是控制橋頭跳車的重要措施。對(duì)軟弱地基的處理，現(xiàn)在國(guó)內(nèi)有換填法、超載預(yù)壓、塑料排水板、粉噴樁復(fù)合地基等常用方法。就目前情況來(lái)看，水泥粉噴樁復(fù)合地基加固軟土的效果明顯，施工工期短，但費(fèi)用高；超載預(yù)壓一般可利用施工荷載作為軟基預(yù)壓荷載，但施工工期較長(zhǎng)，剩余沉降量也大；塑料排水板法的加固效果好，工期較短，施工簡(jiǎn)單，而且施工經(jīng)驗(yàn)較為成熟，是目前處理軟基較為常用的方法。太原市南中環(huán)橋在設(shè)計(jì)時(shí)，為了保證路基的壓實(shí)度，采取了換填30 cm厚天然砂礫進(jìn)行地基處理。另外，考慮到橋頭填土較高，且工程地質(zhì)情況較差，局部采用了強(qiáng)夯聯(lián)合塑料排水板堆載預(yù)壓法施工。
2．2 嚴(yán)格控制填料質(zhì)量及填料材料選用
有針對(duì)性地選擇臺(tái)后填料，以提高橋頭路基的壓實(shí)度。橋臺(tái)后宜填筑內(nèi)摩擦角較大的透水性材料，以便控制壓實(shí)質(zhì)量，減小路基壓縮沉降，有利于臺(tái)背縫隙中滲入的雨水沿盲溝或泄水管排到路基外。例如可選用固結(jié)性能好、變形小的砂石料等。太原市南中環(huán)橋該標(biāo)段的填料有兩種：標(biāo)段外借運(yùn)天然砂礫和標(biāo)段內(nèi)的挖方取土。前者主要用于地基處理，后者在填筑前，按《公路土工試驗(yàn)規(guī)程》規(guī)定的方法進(jìn)行顆粒分析、含水量與密實(shí)度、液限和塑限、有機(jī)質(zhì)含量、承載比（CBR）試驗(yàn)和擊實(shí)試驗(yàn)。
2．3 橋頭路面做特殊結(jié)構(gòu)處理
橋臺(tái)到路基結(jié)構(gòu)是不同的體系?？紤]到二者在結(jié)構(gòu)、材料、剛度、脹縮性等方面存在的差異，一般可采取設(shè)置枕梁、搭板及設(shè)置變厚式埋板的措施，以保證縱向、橫向均能平順地逐漸過(guò)渡。例如在混凝土路面與橋梁相接處設(shè)置鋼筋混凝土搭板，搭板一端放在橋臺(tái)上，加設(shè)防滑錨固鋼筋并在搭板上預(yù)留灌漿孔。
橋頭不均勻沉降的原因很多，且難于根除，因此應(yīng)根據(jù)橋涵的長(zhǎng)度和接線填方長(zhǎng)度，在橋頭一定長(zhǎng)度范圍內(nèi)鋪剛性過(guò)渡層或?yàn)r青過(guò)渡層，對(duì)橋頭路面接縫進(jìn)行處理。
2．4 嚴(yán)格控制施工
合理安排好施工計(jì)劃，嚴(yán)格執(zhí)行施工工序，是有效減少橋頭跳車的關(guān)鍵。應(yīng)遵循“早開(kāi)工，精壓實(shí)，足沉降”的原則。首先，要重視橋頭地基處理，采用先進(jìn)的施工工藝，選用合適的壓實(shí)機(jī)具，保證足夠的臺(tái)前預(yù)壓長(zhǎng)度，確保臺(tái)背及時(shí)回填，回填壓實(shí)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求。其次，選擇合適的填料，保證填料質(zhì)量?？刂坪妹繉拥奶钪穸群湍雺罕閿?shù)，并對(duì)每層的填筑質(zhì)量實(shí)施檢測(cè)，特別是要控制好壓實(shí)度。后臺(tái)連接處填土應(yīng)盡量與橋臺(tái)砌筑協(xié)調(diào)進(jìn)行，盡量使這些不易碾壓的地方密實(shí)度達(dá)到要求。臺(tái)后最好設(shè)置泄水盲溝，溝底用黏土夯實(shí)，以利于排水。最后，連續(xù)進(jìn)行沉降觀測(cè)，保證橋頭沉降速率達(dá)到規(guī)定要求后再進(jìn)行卸載，轉(zhuǎn)入下一道工序的施工。
3、結(jié)語(yǔ)
橋頭跳車的預(yù)防和治理是一項(xiàng)長(zhǎng)期而艱巨的工作。對(duì)于橋頭跳車病害，應(yīng)以預(yù)防為主，在施工和設(shè)計(jì)過(guò)程中，通過(guò)合理設(shè)計(jì)、提高施工質(zhì)量進(jìn)行有效地預(yù)防，才能最大限度地減少路基的工后沉降量。在太原市南中環(huán)橋的施工過(guò)程中，由于建設(shè)、監(jiān)理、設(shè)計(jì)、施工單位的相互配合，從而保證了工程的施工質(zhì)量，通車至今已兩年時(shí)間，未出現(xiàn)明顯的跳車現(xiàn)象。
