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大兴安岭林区公路桥头跳车成因分析及防治技术

2017-07-19乔保平

科学与财富 2017年19期
关键词:桥头跳车错台防治技术

乔保平

摘 要:根据近年来对大兴安岭林区公路桥头跳车现象调查分析,查明了造成跳车的主要原因,经过改进设计方案,解决林区公路使用中的跳车现象,排除因跳车造成的人身、机械事故,为加快林区旅游和经济建设提供公路保障。

关键词:错台;桥头跳车;防治技术

一、造成错台的成因分析

据大兴安岭地区现有公路桥梁与涵洞不完全统计,几乎每条公路上凡是有桥梁、涵洞之处,在桥涵与公路连接处,因路基的不均匀沉降产生的路面不同程度低于桥涵面现象--错台,造成车辆在桥涵处跳车现象。根据对大兴安岭地区现有公路桥涵过渡段的调查,对不同不均匀沉降表现形式进行了归类。在此基础上,对不均匀沉降成因进行简要分析。

1、多年冻土融沉造成的错台

大兴安岭地区公路建设多经过岛状或大片连续多年冻土带,地层多属于多冰、富冰及冰夹层冻土,具有融沉性、强融沉性及融陷性。桥涵等构造物出于安全和正常营运考虑,在设计和施工中对于其下地基的沉降和稳定性控制很严格,基础一般埋置在比较稳定的基岩层或弱融沉、不融沉的地基上,冻融后变形及沉降量都很小;与桥涵两端衔接的公路,多直接建设在未经处理的多年冻土上,路基分层夯实,但是由于路基的厚度不够,使多年冻土逐渐融化,造成桥涵构筑物两端的路基土发生不均匀下沉,而桥涵面不下沉,形成50~100mm不等高度的错台。

2、路基填土自身沉降造成的错台

按施工程序,台背回填一般都是在桥涵构造物完成后进行的,这样就在桥头形成一个填土较高、施工面狭窄、工期紧迫的作业段。这样的作业段给土方压实工作带来很大的困难,致使台背回填部位局部密实程度很难达到质量要求。从而在一定期限内产生路堤填土的沉降,产生错台。

3、 排水不畅及填土的流失造成的错台

在桥涵与路堤的连接部位,由于存在缝隙,雨水会沿缝隙渗入,对路面结构层和路堤产生冲刷和侵蚀,增加路面各结构层和路堤的含水量,甚至造成各种细粒土的流失,随着路堤和各结构层的破坏,在外部车辆荷载冲击作用下,必然造成桥头路堤沉陷,产生跳车现象。

二、桥头跳车综合防治技术研究

根据造成桥头跳车的原因,结合现有防治技术,从冻土地基处治技术、台背路堤处治技术以及过渡段路面处治技术等提出综合防治技术,以期较好解决桥头跳车这一课题。

(一)地基处治技术研究

为减少或消除路桥过渡段的不均匀沉降、有效控制桥头跳车,对台背地基进行加固处理是非常有必要的,尤其是特殊地基如多年冻土地基、软土地基、等更需要进行特殊处理。

(1)纵向上保证桥台沉降与路堤地基沉降的平衡过渡;

(2)横向上维持路堤中央变形和坡脚路肩处变形的协调稳定。

1、对多冰、富冰多年冻土路基的处理:根据大兴安岭地区多年设计施工经验,在融沉、强融沉地基区,采取方法一是保持原有自然地面植被;二是路基设计高度≥4米,三是路基底层平铺一层块石,大小在20~30cm,厚度50cm左右,如果石块直径大于50cm ,采用人工平铺法,然后回填一层10~15cm厚的中粒砂;四是在铺有中粒砂的结构层上铺一层防渗土工布,然后按设计填筑路基土。

2、对台背其它软弱地基处理:目前国内已有换土法、强夯法、堆(超)载预压法、减少附加应力法、竖向排水体预压法、深层搅拌法和高压喷射浆法、振动碎石桩法和浅层处治法等措施,这些都是行之有效的常用方法。具体工程应用中,应综合考虑土质、经济、安全等实际情况,选择合适的处理方法,以有效地减少地基的沉降。

3、当台背地基经充分碾压后承载力仍无法满足要求,但台背填土高度又不大时,台背基底可做浅层换填处理:可采用石灰或水泥做浅层加固处理。换填材料要高出地表一定高度以对地基进行超压。采用换填法时要求填料符合工程要求,要切实保证换填土性质的均匀性(特别在桥基础处),严格按照规范有关要求碾压夯实。

(二)路堤处治技术研究

台背路堤的沉降是引起桥头跳车的原因之一,为了减少台背路堤的沉降,可从以下几方面入手:

1、施工工序的合理安排

为使台背填土可以尽早开始,在立柱?桩基础施工中应先安排桥台,再做其他桥墩。为保证桥台盖梁下填土的压实质量,要求必须先将台背填土至盖梁地面标高,再浇注桥台盖梁。为避免桥梁、伸缩缝、路堤三者标高不一致形成错台,要求铺筑路面时,先将伸缩缝预留槽临时用沥青填筑,待路面铺筑完毕,再对预留槽进行切缝安装伸缩缝。

2、强夯法处理台背路堤

强夯法在国内外被广泛用于地基加固处理工程之中,对于路堤采用强夯处理,道路工程界尚在探索中。强夯法补强台背路堤,是一种在路基填筑完成后,路面铺筑之前发现路基存在压实质量问题时采用的预防性补救措施。通过强夯法处理可以成倍地提高路基承载能力,大大改善路基的均匀性,从而减少台背路堤的沉降。

3、回填材料合理选用

粉煤灰颗粒相对比较均匀单一,均匀的颗粒级配决定其孔隙率较大、结构组织疏松,加之粉煤灰颗粒本身是一些空心的微粒组成的混合体,因此,粉煤灰的干密度较小。用粉煤灰回填台背可大大降低路堤下地基的附加荷载,有利于减少地基沉降及路堤对桥台的侧压力。但是,由于透水性大、稳定性差以及无粘结性等特点,粉煤灰不宜直接用于台背回填,故提出采用石灰粉煤灰為台背路堤填料,经压实后形成轻质整体性路堤。

(三) 路面处治技术研究

1、设置桥头搭板

桥头搭板是目前我国高等级公路建设中常用的方法,通过搭板把集中的不均匀沉降量分散在搭板长度范围内,使在柔性路堤产生的较大沉降逐渐过渡至刚性桥台上,起匀顺纵坡的目的,使车辆通过时跳跃现象大为减少。合理设置桥头搭板可有效解决局部沉陷和错台或横坡变化的状况。

为了改善搭板末端的受力状态,在搭板末端宜设置枕梁,为防止搭板断裂减少板底部弯拉应力,可采取在板底设置1层或2层水泥稳定碎石层作为搭板的基础,以改善板底的局部沉降,使搭板的受力更加均匀一致;同时,水泥稳定碎石层也改善了枕梁处应力集中的现象,进一步避免搭板和路堤衔接处出现局部沉陷,从而消除设置搭板而引起的二次跳车。

2、采用过渡性路面

根据桥涵的长度和路基的容许工后沉降值等,在桥头一定长度范围内铺设过渡性路面,待路堤沉降基本完成(一般为3~5年)后,再改铺原设计永久性路面。过渡性路面可采用预制水泥混凝土六棱块、条石铺砌、半刚性过渡层或沥青表处过渡层等类型。值得推广的简便有效方法是沥青表处过渡层类型,其优点是当出现较大沉降时,及时补充铺设一层沥青混凝土或沥青砂,便能确保行车畅顺,有效避免跳车现象。

3、排水措施的改进技术研究

在桥涵与路堤的连接部位,由于存在缝隙,雨水会沿缝隙渗入,从而对路面结构层和土基产生冲刷和侵蚀,增加路面各结构层和路基土的含水量,降低路面强度和路基整体稳定性。随着路基和各结构层的破坏,在外部车辆荷载冲击作用下,必然造成桥头路堤沉陷,产生跳车现象。因此,路桥过渡段应该设置完善的排水系统,尽可能减少不均匀沉降。

三、 结论

桥头跳车严重影响了公路高速、安全、舒适和经济的运营,造成了巨大经济损失和不良的社会影响。所以施工前要进行实地调查,对周边的环境和土层做好充分的研究。并作出合理的设计与施工,尽量降低由错台造成的跳车现象。

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