摘要:隨著高速公路的迅速發(fā)展,在公路建設(shè)中,橋頭出現(xiàn)的跳車現(xiàn)象已成為公路的多發(fā)常見(jiàn)病害,嚴(yán)重影響行車的平穩(wěn)性和安全性,是目前軟土地區(qū)修筑公路的難題之一,也是公路修筑的一個(gè)急待解決的重要課題。
關(guān)鍵詞:橋頭跳車;原因;分析;預(yù)防;措施
在公路建設(shè)中,橋頭出現(xiàn)的跳車現(xiàn)象已成為公路的多發(fā)常見(jiàn)病害,是公路修筑的一個(gè)急待解決的重要課題。橋頭產(chǎn)生跳車的主要原因是橋頭與路基的沉降差所致,它與地基條件、填筑材料、施工機(jī)械設(shè)備以及施工工藝等諸多因素有關(guān)。
一、橋頭跳車的主要原因
橋頭跳車是由于橋臺(tái)與其后路基沉降不均勻造成了橋臺(tái)和路基頂面的沉降差而產(chǎn)生的。當(dāng)沉降差超過(guò)2cm以上時(shí),將使此處的路面斷裂,從而使行車產(chǎn)生明顯的顛簸和不適。
1.地基沉降。由于橋涵通常位于溝壑地段,地下水位較高,且多屬于軟弱基礎(chǔ),在路基營(yíng)運(yùn)荷載的作用下,使地基產(chǎn)生壓縮變形,形成地基沉陷。特別是由于軟弱地基一般都具有天然含水率高、孔隙比大、壓縮性高、抗剪強(qiáng)度低、滲透系數(shù)小的特點(diǎn),地基沉降更為嚴(yán)重,并且需要相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間才能趨于穩(wěn)定。
2.臺(tái)背填料的壓實(shí)問(wèn)題。高等級(jí)公路臺(tái)背回填的壓實(shí),雖然采用了重型擊實(shí)標(biāo)準(zhǔn),壓實(shí)度要求在95%以上,但是有些工程的臺(tái)后填料采用的是砂類土或透水性材料,這些材料孔隙率大,所含的水分多,尤其在自重及車輛荷載的作用下,孔隙率逐漸降低,臺(tái)后填料在一定期限內(nèi)產(chǎn)生壓縮變形。根據(jù)試驗(yàn)及相關(guān)研究資料表明,路基填料本身的壓縮變形為路基填筑高度的1%。高等級(jí)公路臺(tái)后回填高度一般都較高,因而臺(tái)后填料的壓縮變形也就相應(yīng)較大。一些施工單位質(zhì)量意識(shí)淡薄,往往達(dá)不到規(guī)定的壓實(shí)遍數(shù),這樣壓實(shí)度就很難保證在95%以上,從而為以后的壓實(shí)變形留下了很大的空間,這也是工后填料壓實(shí)變形很大而導(dǎo)致臺(tái)后沉降的主要原因。
二、預(yù)防橋頭跳車的措施
1.地基預(yù)壓處理。預(yù)壓處理就是在擬建橋臺(tái)處,先填土預(yù)壓,待地基強(qiáng)度提高到一定程度后,挖去填土,再建造結(jié)構(gòu)物。有時(shí)為了加速地基固結(jié)下沉,在填筑路堤時(shí),還可預(yù)先把土填得比設(shè)計(jì)高度高一些,或加寬填土寬度,待沉降穩(wěn)定后再挖除超填部分。這種預(yù)壓或超載預(yù)壓的方法,可以說(shuō)是處理軟弱地基最有效、最經(jīng)濟(jì)的方法,它不僅可以解決橋頭的跳車問(wèn)題,而且可以解決臺(tái)后填土的不均勻沉降問(wèn)題。(1)分級(jí)加載控制標(biāo)準(zhǔn)。路堤中心線地面沉降速率不大于1.0cm/晝夜,坡腳水平位移速率不大于0.4cm/晝夜。若超過(guò)這一數(shù)值則立即停止填筑,直到沉降及位移速率小于控制標(biāo)準(zhǔn)方可繼續(xù)施工;(2)超載卸載控制標(biāo)準(zhǔn)及路槽開挖時(shí)間的確定。超載填土路堤的預(yù)壓期大于設(shè)計(jì)規(guī)定時(shí)間且路堤中心線地面連續(xù)3個(gè)月沉降速率小于0.8cm/月方可卸除超載,繼而進(jìn)行路槽開挖;(3)在預(yù)壓期內(nèi)不應(yīng)在路堤上做任何工程,只允許添加由于沉降而引起的附加填土。當(dāng)路堤中心點(diǎn)沉降大于20cm后,必須及時(shí)補(bǔ)償填土至設(shè)計(jì)所要求的超載預(yù)壓高程;(4)路堤堆載施工前應(yīng)做好排水溝、集水井等施工排水措施,保證基底干燥,并設(shè)置永久性平面和高程控制基點(diǎn);(5)路堤填土前須清除地表雜草、樹根、農(nóng)作物等。
2.地基加固處理。地基加固處理是最有效的防治橋臺(tái)跳車的方法之一,尤其是軟弱地基。由于地基加固的費(fèi)用占總投資的比重很大(約三分之一以上),所以,要認(rèn)真選取經(jīng)濟(jì)、有效的加固方案。(1)對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的控制。要求塑料排水板須符合設(shè)計(jì)要求和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn),產(chǎn)品須有資質(zhì)的廠家提供,并有出廠檢查合格證,運(yùn)至工地后,須按規(guī)定頻率抽取樣品進(jìn)行檢驗(yàn),合格后方可使用;(2)施工工藝需按以下程序進(jìn)行:整平原地面——構(gòu)筑土拱層——機(jī)具就位——塑料排水板穿靴——攢入套管——拔出套管——割斷塑料排水板——機(jī)具移位——攤鋪砂墊層。路基拱層采用級(jí)配碎石構(gòu)筑時(shí),應(yīng)在拱層構(gòu)筑前先打設(shè)排水板;(3)為防止排水通道堵塞,要求塑料排水板濾管材料具有一定隔離土顆料和滲透功能,應(yīng)等效于0.025mm孔隙,滲透系數(shù)應(yīng)不小于規(guī)范要求。施工現(xiàn)場(chǎng)堆放的塑料排水板盤帶應(yīng)適當(dāng)覆蓋,以防暴露在空氣中老化;(4)為防止塑料排水板固定不牢,要求其穿靴時(shí),須將其端部穿過(guò)預(yù)制靴頭固定架,對(duì)折帶子長(zhǎng)約10cm,固定聯(lián)結(jié)牢固。
三、合理使用填筑材料
由于土的內(nèi)摩擦角較小,加之壓實(shí)質(zhì)量的影響,所填路基的壓縮沉降一般較大。因此,橋臺(tái)后的回填應(yīng)選用摩擦角大、強(qiáng)度高、透水性好的填料,如砂礫、礫石、連續(xù)級(jí)配碎、石灰穩(wěn)定土等,并且壓實(shí)速度快,加載后能在短期內(nèi)完成變形。在自己參與的高等級(jí)公路工程的施工過(guò)程中,后臺(tái)填土多采用輕質(zhì)填料,常用的材料為粉煤灰,其目的就是減少填方容重,減輕填方土體對(duì)地基的壓力,從而達(dá)到減少地表以下土層排水固結(jié)產(chǎn)生的沉降。對(duì)粉煤灰的原材料質(zhì)量,施工應(yīng)從以下幾方面加以控制。
1.粉煤灰的級(jí)配要符合要求。細(xì)粒過(guò)多,材料的摩擦角會(huì)減少,影響壓實(shí)度;反之,細(xì)粒過(guò)少,粗顆粒易壓碎,壓實(shí)成型困難。根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),筆者認(rèn)為粉煤灰的粒徑含量宜大于45%,粉煤灰的燒失量宜小于12%。
2.控制好粉煤灰的含水量。一般常用的是濕排灰和調(diào)濕灰,其含水量較大,直接上路攤鋪壓實(shí),無(wú)法達(dá)到規(guī)定的壓實(shí)度。因此,到運(yùn)至工地的粉煤灰一定要求在場(chǎng)地上堆高瀝水,以降低含水量,然后再上路攤鋪壓實(shí)。
3.提高填筑材料的壓實(shí)度。影響路基壓實(shí)效果的主要因素有含水量、碾壓層的厚度、壓實(shí)機(jī)械的類型和功能、碾壓遍數(shù)以及地基的強(qiáng)度等。首先要調(diào)整填筑材料的含水量,由擊實(shí)試驗(yàn)所得的擊實(shí)曲線圖有一峰值,此處的干密度為最大,稱為最大干密度,與之對(duì)應(yīng)的含水量則稱為最佳含水量。只有在最佳含水量的情況下壓實(shí)效果最好。同時(shí)其壓實(shí)的土水穩(wěn)定性最好。所以對(duì)含水量過(guò)大的土,可采用翻松晾曬或均勻摻入石灰來(lái)降低含水量;對(duì)含水量過(guò)小的土,則灑水濕潤(rùn)后再進(jìn)行壓實(shí);壓實(shí)機(jī)械對(duì)一定含水量填筑材料的壓實(shí)狀態(tài)有很大影響,必須高度重視,精心施工。
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