解決高等級公路橋頭跳車的理論與施工

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摘要:簡述橋頭跳車的原因及其對行車速度的影響,并從理論與施工上論述解決高等級公路橋頭跳車的措施。
    關鍵詞:公路;橋頭跳車;地基;路基;路面;處理方法
    1、前言
    目前,已投入使用的高等級公路(包括高速公路)中,普遍存在一個問題:路面在臺背回填處出現不同程度的沉降斷裂(沉降值一般為10~30cm,有的甚至超過60cm),使車輛通過時產生跳躍和沖擊,從而對橋涵和路面造成附加的沖擊荷載,使司機和乘客感到顛簸不適,甚至造成車輛大幅度減速,嚴重的可導致交通事故(特別是車輛機械事故)。因此,如何解決高等級公路橋頭跳車問題,本文提出了一點膚淺的認識與見解,從理論與施工上進行了摸索和探討。
    2、橋頭跳車產生的原因及其對行車速度的影響
    2.1.橋頭跳車產生的原因
    2.1.1.地基土質不良造成的沉降橋涵通常位于溝壑地段,地下水位較高,且多屬軟土。由于軟土一般都具有天然含水量高、孔隙比大、壓縮性強和抗剪強度低等特點,在軟土上填筑路基,便極易產生沉降(包括瞬時沉降、固結沉降和次固結沉降)。同時,橋頭路基填筑高度較其它地段大,產生基底應力相對較大,更易引起地基沉降,特別是工后沉降較大。
    2.1.2.臺背填料壓縮引起路基的沉降臺背填料因含水份,存在孔隙,施工中采取任何措施也難將填料顆粒間的孔隙完全消除。在公路自重及車輛的垂直荷載與振動荷載作用下,孔隙率逐漸降低,填料逐漸壓縮,|考試大|密實度逐漸增大,便在一定期限內產生路基沉降。因此,壓縮沉降主要取決于填料性質、施工條件及臺前臺背的防護排水工程的設置等情況。根據有關資料調查研究:當土堤壓實度為95%時,每米填土工后的沉降約為1cm.
    2.1.3.剛柔突變引起的沉陷跳車剛度不同的路面在跳車處所產生的振動效果不同,柔性材料對能量的吸收要比剛性材料大。由于結構物橋臺一般采用剛性很大的堅石砌筑或鋼筋混凝土澆注而成,具有較大的整體剛度,屬剛性體;而與結構物橋臺相連的道路,具有剛性較小柔性較大的特性,屬彈塑性體。顯然,道路與結構物橋臺之間存在著較大的剛度差,這個剛度差的存在必然引起道路與結構物橋臺之間產生較大的塑性變形相對差和較大的剛度突變,勢必增強橋頭跳車的振動效果。
    2.2.橋頭跳車對行車速度的影響由于橋臺背沉陷、斷裂而形成了臺階,使車輛的行駛速度受到不同程度的影響。車速的降低幅度與臺階高度、路面類型、道路等級、車輛類型和行駛的初速度等有關。根據實地觀察和有關資料調查表明,當橋頭臺階達1.5cm時,對車速就產生明顯的影響,臺階每增加1cm,速度就會降低3km/h左右;而當臺階高達5cm時,車輛行駛顯著減速,其減速幅度平均可達9~13km/h,對行車產生嚴重影響。剛性路面對車速的影響要比柔性路面大;以60~80km/h速度行駛時減速幅度要比小于60km/h和大于80km/h速度行駛時大;較高臺階對小車行駛的影響較大,而載重貨車對臺階不如空車敏感??拐裥阅懿煌能囕v以同一速度在同一路面上行駛,其振動的效果也不一樣。一般來說,汽車遇到橋頭臺階,要提前150~180m實行減速,駛達臺階以后還在大約相同的距離進行加速以恢復正常速度行駛。當然,司機的心理狀態(tài),對道路的熟悉程度等,對通過臺階時的速度降低也有不同程度的影響。
    3、解決橋頭跳車的措施
    3.1.地基處理處理好橋頭軟弱地基,是控制跳車的關鍵。目前對橋頭軟弱地基處理,國內已有加固土樁法、料粒樁法、豎向排水體預壓法、堆載預壓法和淺層處治法等措施,下面介紹幾種行之有效的常用方法。
    3.1.1.采用深層攪拌法加固橋頭軟基該法屬加固土樁類型,主要適應于軟弱粘性土。深層攪拌法是本世紀60年代由日本和瑞典分別開發(fā)的軟土加固新技術,一般借助于壓縮空氣,采用專門深層攪拌機械設備,|考試大|從不斷回轉的中心軸端向四周被攪松的土中噴出漿體或粉體固化劑(如水泥等),經葉片攪拌,并吸收周圍水份,在加固的深層軟土中進行一系列物理——化學反應,使軟土硬結成具有整體性和一定強度的優(yōu)質復合地基,從而提高橋頭軟土地基承載力,減少沉降量(特別是工后沉降),縮短固結期,提高邊坡穩(wěn)定性。其主要施工工藝程序:整平原地面→鉆機定位→鉆桿下沉鉆進→上提噴粉(或噴漿)、強制攪拌→復拌→提桿出孔→鉆機移位。施工過程中路基填土速率不受限制,且無振動、無污染,對周圍環(huán)境及建筑物無不良影響,近10年來已在廣深珠高速公路和佛開高速公路等高等級公路得以廣泛應用。其優(yōu)點是工后沉降小,缺點是造價較高。
    3.1.2.采用砂樁加固橋頭軟基該法屬料粒樁類型,適用于松砂地基、雜填土或軟土,對地基土起置換作用、豎向排水作用和擠密作用,在本世紀30年代起源于歐洲。主要施工工藝程序:整平原地面→機具定位→樁管沉入→加料壓密→拔管→機具移位。為加速地基固結,減少后期沉降,一般根據實際情況,配合堆載預壓或超壓施工,使地基強度顯著提高,同時改善地基的整體穩(wěn)定性。砂樁堆載預壓法在深汕高速公路、汕頭海灣大橋北引道等高速公路都應用過,其造價在深層攪拌法與堆載預壓法之間。