1台背回填跳车原因分析
1.1桥涵和路基不均匀沉降
这是桥头跳车产生的最主要原因,其实质就是桥涵构造物两边为混凝土结构,其刚度远远大于土石质路基,基本不存在塑性变形;而与之衔接的土石质路基在自重和荷载的作用下,会产生塑性变形,两者在塑性变形的影响下势必会产生不均匀沉降而形成跳车的病害。
1.2天然地基的沉降
桥涵结构物位置的设计一般是在河流、池塘、排灌渠道等软土地基的地段,如果台背回填区域的软土地基处理不彻底,这样在行驶车辆冲击荷载及路基自重的附加应力的作用下,软土地基会被不断压缩,从而引起天然地基的沉降。
1.3路基压缩性沉降
桥涵结构物台背回填的区域相对于路基施工区域来讲施工作业面非常小,是碾压的死角,越是靠近台背的位置,越难以压实,这样就不可避免地产生了非压实性沉降。
1.4自然沉降
一般而言,由于桥涵结构物是优先于路基台背回填施工的,台背回填区域自然沉降的时间相对较短,使得大量的自然沉降发生在高速公路使用期间,加大了桥涵和路基的沉降差。
2台背回填设计研究
2.1桥头软土地基设计
沙公南高速公路地处江汉平原,地基软弱层厚度在12m以上,设计上采用了PTC管桩处理,利用这种刚性桩处理后的软土地基,相对传统的清淤换填和水泥搅拌桩的软土地基处理方法。因此,沙公南高速公路工程在桥头台背回填区域的设计上,采用了处理深度大、承载能力强、工后沉降小的PTC管桩进行了处理。
2.2回填材料设计
台背回填时,如果设计的回填材料是渗水能力较差或者含水量较大的黏土,在路基成型后,台背回填的压实度能满足要求,但是路基顶面容易开裂,如果设计的回填材料刚度与桥涵结构物刚度相差太大,容易产生不均匀沉降形成沉降差。因此,在回填材料的设计上,需要选用强度较高、压缩性较小、高度较大、透水性好的材料。对于江汉平原来说,在台背回填材料的选择上一般采用级配良好的天然砂砾。
2.3台背回填过渡段设计
江汉平原在进行台背回填设计时,台背回填与路基的接头采用了一定的倾斜角设计,坡比为1:2,使得台背回填离台背远的的地方薄,离台背近的地方厚,从而使台背回填的整体刚度沿着路线纵向逐渐变化,路基和桥涵结构物之间的刚度差在一定的范围内逐渐变化,路基和桥涵结构物的塑性变形相对差也在这一个范围内逐渐变化,保证了过渡段任何一个点的塑性变形相对差不会使路面产生沉陷或断裂,实现了台背回填的“刚柔过渡”。
江汉平原台背回填设计图如图1所示:
2.4台背回填顶面补强设计
江汉平原在进行台背回填设计时,在台背回填区域加设了水稳碎石垫层和钢筋混凝土搭板的设计,在刚性桥涵结构物和柔性土石路基的过渡方面起到了一定的作用,当台背回填路基产生沉降时,搭板会随着台背回填的沉降一起转动,有效地减少了台背回填与桥涵结构物的塑性变形相对差。
3台背回填施工研究
3.1施工前准备工作
在进行台背回填施工前,需要确定以下几点:一是确定台背回填的范围,测量放样出台背回填起坡点,将填筑超出回填范围的路基填筑清除;二是保证台背回填处天然地基的承载力和压实度,清理台背回填范围内的表土、腐殖土、杂物等,台背回填天然地基的压实度必须满足94%。三是回填材料的试验检测,采用级配良好的天然砂砾,其最大粒径5cm,且大于2mm的砾石含量要不小于50%。四是选择合适的机械,由于桥涵结构物是在台背回填前施工,大型压实机械离桥涵结构物太近会对结构物造成破坏,因此靠近桥涵结构物的区域无法压实的地方要采用小型夯实设备进行夯实,确保整体压实度。
3.2施工工艺研究
在通常的施工中,一般把台背回填的顺序安排在路基工程结束后,为了不影响路面的施工,被迫缩短工期,从而不能很好的控制台背填土的质量,导致压实度不能满足设计和规范的要求。因此在编制施工技术方案时,应合理的安排台背回填的日期。对于管涵,应在两侧对称、分层回填压实,直至管顶;对于盖板涵,应在钢筋混凝土盖板安装后或盖扳浇筑完成后并达到设计强度的75%时才能对称回填;对于薄壁桥台应在粱体安装完成后.在两侧进行回填;对于轻型桥台,宜先施工台背,在施工台帽。桥涵台背填土应与锥坡填土同时进行,并按设计宽度一次填足。如果现场条件许可,先完成路基施工,再开挖构造物基础,这样可以使台背回填自然沉降时间较长,从而减少其工后沉降量。
3.3施工松铺系数研究
在台背回填施工时,大多数构造物桥台和路堤都已完成或完成了相当高度,台背回填实际上是构造物与路基之间的缺口,施工时将填料直接卸入缺口内,填筑厚度无法控制,这样就无法保证台背回填时的施工质量。正确的施工方法应是:在桥涵的临土面上刷沥青以防水,并在桥涵背墙或明显的地方用鲜明的颜色逐层标注松铺厚度控制线.当采用压路机压实时,每层松铺厚度不超过20cm,当采用小型夯实机具时.每层松铺厚度不超过15cm。依据标注在桥台背墙上的控制线,进行人工整平填筑,整平时应随时捡除粒径大于5cm的填料。
4结论
台背回填的质量一直是江汉平原地区高速公路建设和使用中有待解决的关键性问题,而桥头跳车是公路桥梁路基施工中常见的质量通病,它是由桥头两端一定范围内的桥涵路基不均匀沉降产生台阶,引桥行驶车辆颠簸的现象。通过对江汉平原沙公高速台背回填的设计与施工方面进行上述的研究后,只要在设计和施工过程中充分考虑施工地区的特点(例如在桥头软土地基处理采用承载力较好的PTC管桩设置,减少地基沉降),在填料(采用天然砂砾或者青砂卵石按4:6参配)和施工工艺上严格按照设计和规范的要求组织施工,并加强台背回填施工质量的控制,就能最大程度地减小跳车现象发生的几率。
作者简介:余翠娥,1978年出生,女,汉族,湖北潜江人,湖北交投建设集团有限公司 工作,大专学历,职称无,研究方向:建设工程管理。