桥头跳车质量通病的防治
2020-11-27章志伟
章志伟
巨融建工集团有限公司 福建三明 365000
随着道路投入运营使用,台后路基承受着来自车辆活荷载反复重压以及路基土体本身因自重压实、固结情况下产生沉降。桥台基础为刚性基础,沉降很小,而台后路基基础大都为柔性基础,沉降较大,两个不同基础性质造成下沉速率不一致,随着时间推移,桥面与台后路面就产生高差,形成桥头跳车的现象。桥头跳车属于质量通病,特别是在南方地区,基础较差地带较为普遍,严重影响行车的舒适感。车辆长期对伸缩缝砼进行挤压、碰撞,造成砼的开裂、破碎,增加桥梁本身结构安全隐患的出现。
1 桥头跳车原因分析
(1)台后地基强度与桥台地基强度不同、台后填料自然压缩。台后基础土质的好坏,是决定工后台后路基沉降大小的重要因素。桥涵通常经过低洼或者河流地带,受水流冲击或者河水涨退的影响,地下水位较高,特别是在软土地质,因受地形地质影响,台后路基基础大都土的强度低,吸水率大,在河水涨退及施工的影响下,容易受到扰动,破坏原有地基结构的稳定性,强度明显降低,甚至出现部分突发沉降、位移等现象。因台后路基一般填土较高,自重较大,对原有地基产生集中应力较大,在车辆反复荷载情况下,更容易引起台后基础的沉降及位移[1]。
台后回填施工完后,在回填材料本身自重、车载等外力荷载作用下,回填土体本身产生自然固结、压缩。
(2)台后路堤及锥坡基础处理不符合规范要求。
在施工前,未充分勘察现场地质情况,或者只按设计图纸进行处理,未进行现场核对,设计地质报告与现场偏差较大。
台后地基存在软土地基,施工过程中未按要求进行换填,或者换填不到位,还存在软弱层。换填材料不符合要求,透水性较差,强度和最大粒径不符合规范要求。
(3)台背回填压实不够,导致高填土路堤出现的压缩变形。
台背回填材料一般要求为透水性材料,空隙较多,因台背回填结构本身的局限性,特别是靠近桥台台背部位,大型压路机很很难压实到位。施工完后,在自重和外部荷载作用下,回填材料被压缩,台后沉降,造成跳车;碾压机具吨位达不到要求,或碾压次数不够,造成土体压实度不足,土体工后沉降;施工安排顺序不当,施工速度过快,台后填土安排最后施工,当台后填土较高时,随着时间推移,也不可避免产生沉降。
(4)市政管道漏水、桥台外侧水位的涨退、路面的渗水等原因都会造成路基材料吸水软化,水土流失,从而引起路基的下沉。
对于道路工程来说,水是宝贝,但控制不好,水对路基土体影响是很大的,轻则沉陷,重造成滑坡,塌方等问题。例如台背回填土要控制在最佳含水量下进行充分碾压,才能保证压实度,但水如超过最佳含水量百分之二就容易造成土体形成水囊,弹簧的出现。水的排除,也容易带走部分砂、石、土,对土体稳定性产生影响。跳车加大了路面的冲击力,在路基下沉和冲击力影响下,路面迅速开裂,雨天水从裂缝渗入路基,这种恶性循环会使破坏程度加剧发展[2]。
(5)桩基桥台是刚度很大的构造物,在施工结束时沉降已基本完成,而台后回填路堤基础一般都是柔性基础,沉降量较大,两种不同性质基础造成沉降速率的不同,随着时间的推移,两种构造物高差就越来越明显,从而形成桥头跳车的现象。
(6)台后填土材料不当,或填土含水量过大。
台后填土采用透水性较差、强度较低的粉质土、黄土、高液限土等不适宜填筑台背回填材料,这些土体在荷载和水的作用下,容易产生沉降。
在车辆活荷载及其他荷载作用下,台背回填料孔隙率因材料滑动、侧移等进一步被压实;回填土体自然的固结;自然固结和压实而造成的沉降因填料本身性质存在差异性,以上两种现象都是不可逆的,随着时间的延长,沉降值越大,且会不断积累,形成桥台与搭板之间高度差,也就导致了桥头跳车。
(7)造成跳车直接原因是路面纵向坡度突变,造成路面纵向坡度突变原因之一是软土路基过渡段(预压段)较短、不能形成缓和段;预压路基高度、重量不符合设计要求,未进行有效沉降观测,在路堤沉降速率不符合设计要求情况下,过早就行卸载;软弱基础未做承载力试验或未按照规范、设计要求处理,质量不符合要求。
为了赶工期,盲目追求加快施工,台背填土速度过快,在土体颗粒未稳定、未充分固结情况下过早进行卸载,质量不够关,偷工减料,质检不严格,这些人为的因素很容易造成台后回填土整体刚度不够,沉降不均匀,沉降高差大、速度快,是造成跳车现象主要原因之一。
2 预防跳车治理的措施
(1)防止跳车现象首要应从台后地基处理开始,合理采用台后路堤回填施工工艺及压实机械,及时对台后路堤进行回填,使台后回填土压实度满足规范要求。
软弱地基处理的好坏是控制桥头跳车的关键。对地基比较差,承载力不足的地基,通常处理方法有挖除换填、塑料板排水固结法、超载预压法、水泥搅拌桩桩等加固方法。在通常施工中,水泥搅拌桩等复合地基效果显著,加固地基施工时间短,主要缺点就是造价较高;超载预压一般用于工期不是很紧张,基础较难处理或者处理起来成本较高路堤,采取路面过渡段相结合方法效果较好;挖除换填适用于软弱层较薄的地基,可利用当地原有材料,造价低,施工工期短,效果明显,在软土层较薄适用较为广泛;塑料排水板通过排水板迅速排出土体水分,固结土体,提高土体整体强度,施工方法成熟简单,造价较低,是处理较深软土地基常用方法之一。我们要根据现场地基实际情况,加以应用,使地基承载能力满足设计要求。如果工期紧,造价受控制,也可采取过渡段,上铺沥青过渡层,等沉降稳定再铺原设计结构层,也是解决桥头跳车手段之一。
(2)桥台圬工强度应达到设计要求强度才能进行回填土,防止台后回填土在碾压过程中产生侧向压力及压实震动对构造物的破坏,一般需要达到设计强度75% 以上。在台后回填需控制回填土的厚度、粒径、压实机械遍数,检测平整度、横坡、压实度等技术性指标,对每层回填土按规范进行严格的施工,使每层回填土各项指标达到设计规范要求。在回填碾压过程中,应对薄弱地方采取措施,例如靠近桥台位置、边角位置等因大型机械角落无法压实到位,必须采用人工小型机械进行压实;使回填层压实度达到设计要求。
(3)保证足够的台后回填预压长度,尽量避免路线纵坡突变,可有效缓解跳车现象;通过在路堤布置点位进行不间断观测沉降速率,使沉降速率符合设计要求再进行卸载。
(4)有针对性的选择台后填料,提高桥头路基压实度。如采用砂石料等固结性好、变形小的填筑材料处理桥头填土。
台后回填处在较为特殊位置,即受到外界干扰较多(如河水涨退、表面雨水的冲刷、地下水位较高等因素),允许沉降也比较少,所以台后回填土必须采用透水性较好、强度较高、变形较小的材料,如砂性土、砂砾、砾石等材料。透水性较好的材料有利于渗入的雨水排出路堤外,从而减少水对路堤回填土的浸泡而产生的危害。砂石、砾石等填筑后,自然固结沉降量小。根据桥涵规定,填料长度纵向离台背不低于2 米,与路基连接处做成台阶。在台背回填上部设置水泥稳定粒料,一般按路线纵向离台背约10 米设置,使路基整体刚度有所提高。
合理利用轻质材料,如粉煤灰、泡沫聚苯乙烯块等,通过减少自重,从而降低对地基应力,泡沫聚苯乙烯块吸湿性极小,耐水性能很好。轻质材料施工方法简单、工期短等优点;同时还可以减少因自重对构造物而产生的侧向压力,减少构造物位移,对构造物的稳定性大有改善。
(5)做好桥头路堤的排水、防水工程,设置桥头搭板。台后路堤回填土需尽量在最佳含水量情况下进行碾压,水少了压不实,多了容易在土体内形成水囊,出现弹簧现象,所以水多了,也是造成路基塌陷、水土流失、沉降重要因素,因此必须严格控制土体含水量,做好排水设施,防止因水的渗入造成路堤危害。具体做法包括,在台后回填土设置排水盲沟,利用排水盲沟把回填土内部水排到锥坡或护坡内侧,在锥坡护坡内侧设置土工布过滤层,通过排水管道排出路堤外,形成比较完成排水系统;路堤基础及分层碾压过程应设置横坡,使渗入土体的水能比较顺利排出路堤外;为了防止雨水冲刷、河水涨退影响,需在路堤、锥坡外侧做浆砌片石防护,以免水对路堤浸泡及带走土体颗粒;台后路堤回填顶层设置防水层,可以防止路面雨水浸入到回填土内[3]。
在台后设置搭板可以分散车轮对路基的集中应力,保护路基;在桥台处采用钢筋螺栓与搭板加固,防止搭板脱离、加强搭板与桥面之间的连接。
3 结语
桥头跳车属于质量通病一种,要以预防为主,通过精心设计,严格施工进行有效的预防,最大的减少台背回填路基工后的沉降。通过科学施工管理,合理安排施工顺序,提高施工质量水平。