高速边坡最新规定(高等级公路桥头跳车的浅析)
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高速边坡最新规定
高等级公路桥头跳车的浅析
摘 要 简要分析了高等级公路桥头产生跳车的原因,结合当前高等级公路工程建设的实际应用,并提出了防治桥头跳车的技术性处理措施。
关键词 高等级公路 桥头跳车 台背回填 原因 防治
目前,我国高等级公路建设正处"质"与"量"并重的重要发展阶段,桥头跳车问题一直是困扰桥梁工程技术人员的难题之一,特别是近几年来随着我国高等级公 路的迅速发展,桥头跳车现象较为普遍,它直接影响行车速度、舒适与安全,甚至造成行车事故,同时由于车辆的高速行驶在桥头产生跳动和冲击,对路面和桥梁产生附加的冲击荷载,加速桥台、桥头路面及桥梁伸缩装置的破坏,也加快了车辆本身的损坏,直接影响了公路的使用寿命和社会效益,高等级公路桥头跳车问题已引起公路建设、设计、监理、施工等部门的日益重视。本文本文对几种有代表性的防治措施进行了探讨。
1桥头跳车产生的原因
1.1地基土质不良
桥涵通常位于沟壑地段,地下水位高,且多属软土,由于软土天然含水量大,压缩性高,空隙比大,抗剪强度低等特点,一旦受到荷载影响,则极易产生沉降,再加上桥头路基填筑高度较大,产生基底应力也大,在车辆荷载作用下更容易引起地基沉陷,特别是施工后沉降较大。
1.2台背填料的影响
台背填料一般为渗透性材料,空隙率大,施工中很难将填料颗粒间的孔隙完全消除。在公路自重及车辆的垂直荷载与振动荷载作用下,孔隙率降低,密实度逐渐增大,便在一定期限内产生路基沉降,造成跳车。
1.3刚柔突变引起的沉陷跳车
桥梁与路基相接位置为刚柔突变处,也容易引起沉陷跳车;桥台为刚性,而与之相连的道路,则为柔性,在车辆荷载作用下,这个刚度差引起道路与桥台之间产生较大的塑性变形,出现沉降,导致桥头跳车。
车辆通过桥头时腾空产生的跳动和冲击,又造成对桥梁和道路的附加荷载,加速了桥头搭板、支座及伸缩缝的损坏,同时也加剧了车辆机件的磨损,降低其使用寿命。另外,跳车时车辆颠簸,引起驾驶员和乘客身体和心理不适,严重时会影响驾驶员的正常操作,造成行车事故。可见桥头跳车之危害,须严加治理。
2防止跳车的技术措施
2.1一般要求
所有结构物背后填筑,应尽量与路基填土协调进行。结构物施工所需场地,尽量不占用路基填土范围;确实需要者,应空出一段满足大型机械在施工作业中路堤填土所需的最小作业段,并相应的加宽结构物背后填土宽度,以方便压路机对路堤的横向碾压(U型桥台内及两侧锥心填土,应采取加强夯等特殊措施,杜绝人工夯实)。对于柱式或肋板式桥台,立柱、肋板施工完成后,先回填结构物台背后施工台帽(桥台盖梁),以方便压路机通过柱(肋)间压实回填料。
与已完成的路堤相结合部位,应详细检查其压实度是否合格,若在预留的结合部位压实度不合格,则台背回填应延长至结合部位合格范围,然后挖成台阶。台阶高度小于30cm,长度应大于50cm。
桥涵等结构物处填土,应按设计文件技术要求分层碾压,在施工中要防止雨水流入,对已有积水应排除并作相应处治。
2.2地基处理
处理好桥头软弱地基,是控制跳车的关键。目前国内对桥头软弱地基处理常用的是换填法,将软弱地层挖深2~3m,然后换填砂砾等材料,作为人工填筑的持力层。同时将结构物基底压力扩散到下卧软土地层中,使其应力减少到下卧层的许可承载力范围以内,从而满足地基稳定性的要求,同时由于垫层材料的压缩性低于天然的软粘土层,采用垫层法也可减少地基的沉降量。砂、砾,碎石或石渣等无粘性土是最常采用的垫层材料,因为这类土的强度大,压缩性小,透水性良好,比较容易使之密实,且在不少地区料源丰富,价格便宜。该法适用与浅层软土地基的处理,由于该方法施工简便,在公路建设中应用较为广泛。无论采取何种材料回填或加固措施,都不能代替地基处理。换言之,控制了台背或路基填土的沉降量,并不意味着地基沉降量就不会发生。必须针对现场具体情况,取采可靠措施提供支承以上填料自重和附加荷载(活荷载)的稳定地基。除换填材料外,还可采用石灰土挤密桩、强夯处理等其它可靠的技术措施。2.3台背路基填料材料要求
条件许可时,首先应选择板体性好、可压缩性小、压实快、透水性强的材料,如卵砾石、碎石土及砂砾土等,并要求填料级配适当。采用非透水性土,当为粘土或粉质亚粘土时,应掺入灰剂量不小于6%的Ⅲ级以上石灰进行改良;当为塑性指数较小的砂土、亚砂土或粉土时,应掺入灰剂量不小于3.5%的标号325以上的普硅水泥进行稳定,也可以采用强度较高的工业废渣,如粉煤灰等,必要时还可采用土工合成材料加筋处理,但施工中应严格按《公路路基施工技术规范》、《公路粉煤灰路堤设计与施工技术规范》和《公路土工合成材料应用技术规范》进行操作。
2.4台背填土处的压实
由于台背填土处位于路基和桥台衔接的特殊位置,成为碾压的薄弱环节,压路机难以碾压到位,距离太近时对桥台有影响,故要求台背填土每层松铺厚度不得大于20cm,压实度必须达到95%,填土材料最大粒径不大于5cm,且有良好的级配和透水性,压实机械宜选用小型机具分层压实,对于机械夯实碾压不到之处,应及时采用人工补充夯实。 2.6土工材料的应用
近年来,各种土工材料在路基工程中的应用确实对保持路基稳定性起到了事半功倍的效果。在台背附近一定范围内使用土工材料,可以有效降低台背的沉降。
(1)桥梁台背填筑范围、底基层以下1.5m深范围内每填两层加土工网格一层,土工网格需与台背锚固连接。若为柱式桥台无法锚固连接时,加筋范围应延伸至锥坡前缘。桥台搭板的布设及构造物按原施工图设计施工,但台背加筋范围必须超出搭板末端2m以上。
(2)路基填高超过20m时,应在93、95区范围内每两层填土加铺土工网络一层,铺设长度顺路线方向应不小于20m(视填方段长度定)。
(3)加筋土工材料的最短铺设长度应不小于2m,铺设时应人工拉紧,无卷曲和褶皱,必要时用插钉等措施固定。土工网格应将其强度高的方向垂直路基轴线铺设,相临两幅格栅的搭接宽度不小于20cm,搭接处绑扎牢固。铺设土工材料的土层表面要平整,严禁有坚硬突出物,严禁施工机械直接碾压土工材料,土工材料铺设后要及时填筑填料,避免阳光长时间暴晒和雨水淋泡。台背路基尚未填筑前进行加筋处理时,其台背填筑施工长度不小于50m。如台后路基已填筑成型,应采用不陡于1∶1的坡度开挖路基,并自上而下逐层铺筑。
2.7路面处理
桥台搭板的设置可以使在柔性路堤产生的较大沉降逐渐过渡至刚性桥台上,使车辆通过时跳跃现象大为减少。桥头搭板长度设计应根据路基的容许工后沉降值计算确定,常取3~15m。搭板的近台端一般用拴杆固定在桥台前墙顶面或其牛腿上。当桥头引道为刚性路面时,搭板的纵坡可采用与路面设计纵坡平行方式(称平置式搭板);而当引道为柔性路面时,则搭板的远台端常置于路面面层与基层之间(称斜置式搭板)。2.8施工质量要求
(1)结构物台背填筑范围内压实度标准提高至95%;涵顶至路床顶面填土高小于2m者,涵预区压实度按95%要求,涵顶至路床顶面填土高大于2m者,涵顶以上50cm处开始按所属设计压实区标准执行。
(2)结构物背后回填处,应尽量使用大型压实机具,只是临近构筑物10cm及涵顶50cm内,才允许使用小型夯实机械分薄层认真夯实。回填处场地比较狭窄不能使用大型压路机施碾者,渗水性材料每层压实厚度不应超过25cm,稳定类材料每层压实厚度不应超过15cm,并应摊铺平整、分层压实,严禁采用堆栈法。对于台背不易被压实机械碾压的"死角",也可采用强夯方法处理,以保证压实度要求。
(3)为减小回填料土压力和施工机械作业对涵洞、通道台身稳定的影响,台背两侧的填土应尽量在台身强度达到80%设计强度且盖板安装(拱圈浇筑)完毕后对称进行。否则,台背墙土高度不应超过台身墙高一半。
(4)科学控制路堤预留沉降量:据理论分析计算,对于压实度为94%的黄土路堤,其沉降量约为堤高的0.5~0.9%,若挡水至堤高的1/3时,路堤沉降将进一步增加。故建议预留沉降量为堤高的1.0~1.5%。路基处在腰岘部位或有涵洞时,预留沉降量可相应减小,当跨越坚硬黄土地带的冲沟时,才能将预留沉降量以同堤高成正比的方式布置。
3结束语
为防止桥头沉陷而引起跳车,借鉴已建和在建高等级公路在处理类似病害方面比较成功的工程实例,实践及观测结果表明,所用方法经济实用,对治理上述病害效果良好。
参考文献[1]杨文渊编《桥梁施工工程师手册》 ,人民交通出版社[2]公路桥涵施工技术规范,人民交通出版社,2011年[3]公路路基施工技术规范(JTG F10-2006),人民交通出版社,2006年
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