福建省的山地丘陵面積約占全省面積的80%,水量充沛,溝谷縱橫,林區(qū)公路上的橋梁眾多,在林區(qū)交通運(yùn)輸中產(chǎn)生的負(fù)面效應(yīng)也隨著增多,其中橋頭跳車就是一個(gè)不可忽視的問(wèn)題。

  林區(qū)公路橋頭跳車是指與橋涵兩端緊相鄰的路面相對(duì)橋面整體下沉產(chǎn)生的臺(tái)階式明顯的縱坡變化,導(dǎo)致行駛的車輛在通過(guò)這一區(qū)段時(shí)產(chǎn)生顛簸跳躍的現(xiàn)象。由于車輛的重載和高速行駛,所造成的跳車必然對(duì)橋梁和路面產(chǎn)生附加的沖擊荷載,導(dǎo)致橋臺(tái)構(gòu)造物和連接路面的非正常破壞,不同程度地縮短了橋梁和道路的使用壽命,同時(shí)也加速了車輛設(shè)備的損壞,縮短其使用周期。它極大地影響著交通運(yùn)輸?shù)钠椒(wěn)和安全,已成為林區(qū)公路養(yǎng)護(hù)部門的一個(gè)難題,由此可見(jiàn),研究分析林區(qū)公路橋頭跳車的機(jī)理并采取積極的防治措施是十分必要的。

  1 橋頭跳車的機(jī)理分析

  引起橋頭跳車的因素很多,主要可歸納為設(shè)計(jì)因素、施工因素和自然因素三個(gè)方面。

  1.1 設(shè)計(jì)因素的影響

  好的橋梁設(shè)計(jì)可使車輛橋頭跳車大大減輕,甚至可以達(dá)到幾乎不損壞橋梁、道路的硬件結(jié)構(gòu)和不影響車輛正常運(yùn)行的程度,但在具體設(shè)計(jì)中,由于不重視以下問(wèn)題,達(dá)不到減輕橋頭跳車的目的。

  1.1.1 橋臺(tái)臺(tái)后的防水和排水的設(shè)計(jì) 

  臺(tái)后所填的土體在遇水后含水量增大,密實(shí)度降低,導(dǎo)致其抗壓和抗剪強(qiáng)度的不同程度的下降,在車輛的荷載下產(chǎn)生壓縮和剪切破壞,土體的水平位移導(dǎo)致其基礎(chǔ)下沉。在設(shè)計(jì)時(shí)如果充分考慮橋臺(tái)的防水和排水問(wèn)題,可以減輕基礎(chǔ)下沉所造成的影響。

  1.1.2 搭板設(shè)計(jì)

  搭板可分散車輪的荷載,均勻減少土體的壓力,并可將臺(tái)后土體沉降產(chǎn)生的交差引化到搭板的一段長(zhǎng)度上,防止產(chǎn)生縱坡突變,還能防止由于剛性的不同而形成的路面凹坑。

  1.1.3 橋臺(tái)基底的處理設(shè)計(jì)

  如果基底為一般土質(zhì)或軟基,處理不當(dāng)?shù)那闆r下,極容易在巨大荷載時(shí)產(chǎn)生路基沉陷。這樣的基底必須選擇合理的填料或進(jìn)行加固設(shè)計(jì)。

  1.1.4 過(guò)渡性路面的設(shè)計(jì)

  為了保證橋臺(tái)與道路路面的良好銜接,一般可先設(shè)計(jì)過(guò)渡性路面,待路堤沉降基本完成后再修筑正式路面,尤其對(duì)于軟基地段更應(yīng)重視此問(wèn)題。同時(shí)應(yīng)重視橋臺(tái)與引道路面搭接處的設(shè)計(jì),以免事后由于接縫的損壞而加劇跳車現(xiàn)象的發(fā)生。

  1.2 施工因素的影響

  施工問(wèn)題實(shí)際上是工程管理上的問(wèn)題,具體的問(wèn)題主要表現(xiàn)在以下幾方面。

  1.2.1 臺(tái)背填土速度

  臺(tái)背填土速度太快,未能按“三分法”進(jìn)行施工,即分層填筑、分層碾壓和分層檢測(cè),對(duì)地基造成擾動(dòng)甚至破壞,使路堤缺失充分的固結(jié)時(shí)間,使擋土墻等構(gòu)筑物的被擠壓力增大。這些因素將導(dǎo)致橋臺(tái)構(gòu)造物與引道路堤之間差異沉陷的加劇。

  1.2.2 臺(tái)背施工空間

  臺(tái)背施工空間受限制,其棱、角等處大型機(jī)具未能碾壓到,又未進(jìn)行小型機(jī)具或人工的輔助碾壓,造成壓實(shí)度不均勻,給日后留下隱患。

  1.2.3 施工材料和工藝

  對(duì)橋臺(tái)和道路銜接段的施工等同一般道路路基的施工,缺失專門的施工工藝和要求,尤其對(duì)于一般地基和軟土地基沒(méi)有采取特殊的處理,或者換填的材料達(dá)不到工程設(shè)計(jì)要求,導(dǎo)致無(wú)法壓實(shí),必然造成不正常的沉陷。

  1.3 自然因素的影響

  由于自然因素的作用,即使在設(shè)計(jì)和施工方面做得都比較完善,橋臺(tái)與引道路堤間的差異沉陷還是不可避免的,當(dāng)然在設(shè)計(jì)和施工方面盡量考慮周到的情況下,可以不同程度地減輕由自然因素所導(dǎo)致沉降的影響。

  1.3.1 地基地質(zhì)

  地基土質(zhì)不良,地下水位較高,這是林區(qū)公路路橋建筑中的一個(gè)特點(diǎn)。軟質(zhì)土中含有大量的有機(jī)質(zhì),壓縮性大,抗剪強(qiáng)度低,一旦受到擾動(dòng),其天然結(jié)構(gòu)極易破壞,抗力強(qiáng)度大大降低。因此在軟基上修筑路橋,極易產(chǎn)生沉降。又由于橋頭路基相對(duì)高度較大,產(chǎn)生的基底應(yīng)力也大,在重力的作用下容易變形,在重載下便出現(xiàn)沉降。

  1.3.2 填料

  臺(tái)背填料一般為滲透性材料,孑L隙率較大,具有一定的含水率,在施工中采取任何措施都無(wú)法消除填料顆粒間的孑L隙度。在工程實(shí)踐中,即使壓實(shí)度達(dá)到要求,由于后臺(tái)填土高, 日后的沉降也是不可避免的。

  1.3.3 橋臺(tái)構(gòu)造

  橋臺(tái)構(gòu)造物由石砌或鋼筋混凝土構(gòu)成,屬剛性體建筑物,而與橋臺(tái)相連的道路卻屬?gòu)椝苄越ㄖ。由于存在較大的剛度差,并且認(rèn)為橋臺(tái)的沉降已經(jīng)完成,所以造成道路與橋臺(tái)間較大的塑性變形和剛度突變,從而形成臺(tái)階式縱坡并加大。

  2 橋頭跳車的防治方法與措施

  目前,在技術(shù)上尚不能從根本上消除橋頭跳車的發(fā)生,但是只要精心設(shè)計(jì)、合理施工,橋頭跳車的程度是能夠最大限度地得到減輕的。

  2.1 優(yōu)化設(shè)計(jì)方案

  橋頭的設(shè)計(jì)要建立在對(duì)道路現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境,尤其是土壤結(jié)構(gòu)與水情的充分調(diào)查的基礎(chǔ)上,對(duì)擬建橋臺(tái)和連接路堤的沉降量進(jìn)行精確的計(jì)算,建立沉降量 時(shí)間的關(guān)系曲線,采取相應(yīng)的技術(shù)措施,選用合適的換填材料,選擇沉降差異較小的方案。

  2.2 進(jìn)行地基加固處理

  對(duì)一般地基可用加固材料(水泥土、石灰土等)進(jìn)行加固,對(duì)軟土、濕陷性黃土等應(yīng)采取特殊的地基處理方法。林區(qū)公路橋涵地基多見(jiàn)軟土、河流相沖擊洪積物和濕陷性黃土結(jié)構(gòu)性質(zhì),在施工中關(guān)鍵在于加固和排水。

  2.3 橋頭設(shè)置過(guò)渡段

  由于橋臺(tái)和引道路堤在結(jié)構(gòu)、材料、剛性和脹縮率等方面存在較大的差異,橋頭設(shè)置過(guò)渡段能緩和沉降突變對(duì)行車的影響。橋頭設(shè)置過(guò)渡段可采用以下方法。

  橋頭搭板是路面處理的一種常用方法。搭板的長(zhǎng)度和寬度應(yīng)合理,長(zhǎng)度應(yīng)根據(jù)路基的填高和土質(zhì)情況確定,不能小于破壞棱體的長(zhǎng)度;寬度則應(yīng)考慮與防護(hù)工程良好的銜接的問(wèn)題。中分帶也應(yīng)設(shè)計(jì)搭板封閉,以防雨水滲入。

  設(shè)置橋頭與引道路堤間的過(guò)渡性路面也是一種常用方法。

  2.4 正確選用臺(tái)背填料

  橋頭路堤的填料最好選用粗顆粒材料或者設(shè)置一定厚度穩(wěn)定土結(jié)構(gòu)層。在任一高度的平面內(nèi)不能用不同的填料填筑(不同層次允許選用不同材料)。

  應(yīng)禁止用高塑性黏土填筑橋頭路堤。臺(tái)背的回填(尤其是挖方地段)應(yīng)選用本地的砂礫、石渣等優(yōu)質(zhì)材料(濕陷性黃土區(qū)段應(yīng)選用水泥、石灰穩(wěn)定土),禁止使用風(fēng)化巖。對(duì)橋臺(tái)后填料的要求是透水性好,內(nèi)磨擦角大,可壓縮性小等,使其易壓實(shí),易達(dá)到密實(shí)度要求,而且穩(wěn)定。

  2.5 臺(tái)背填方充分碾壓

  發(fā)揮大型碾壓機(jī)的作用,充分壓實(shí)臺(tái)背填土,達(dá)到設(shè)計(jì)要求的密實(shí)度。對(duì)于邊、角、棱不易壓到的地方,可采用小型碾壓機(jī)和人工夯實(shí)的方法保證壓實(shí)度,碾壓層的厚度應(yīng)控制在15~20 cm范圍。

  2.6 完善排水設(shè)施

  臺(tái)背后的填土在施工中和施工后易產(chǎn)生積水下陷,所以應(yīng)保證施工中的排水坡度,設(shè)置地下的排水管路。可在橋臺(tái)與填土的結(jié)合處及過(guò)渡段的路面下設(shè)置墊層,防止路面下滲水進(jìn)入填土層,同時(shí)可在填方體(中間砂礫,兩端土類填料)與加固地基的連接處設(shè)置一定長(zhǎng)度的縱向集水管和橫向排水管, 以排泄下滲水。