橋頭跳車是目前公路建設(shè)中常見的通病之一,嚴(yán)重影響了行車舒適性,降低了車輛的行駛速度和道路的通行能力,是道路交通安全的重要隱患之一,損害了公路建設(shè)的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。而采用強(qiáng)夯法對橋頭地基進(jìn)行處理是一種治理橋頭跳車病害的有效方法,能夠限度減少甚至消除跳車現(xiàn)象,滿足公路對行車高速、安全及舒適的要求,延長道路的使用壽命,對公路建設(shè)具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。該文在分析橋頭跳車所產(chǎn)生危害的基礎(chǔ)上,對橋頭地基處理的一種有效方法,即強(qiáng)夯法進(jìn)行初步探討。
    1.橋頭跳車病害簡介橋頭跳車是指橋梁或通道涵洞等構(gòu)造物兩側(cè)與路堤填土銜接處產(chǎn)生較大差異的沉降和剛度差異,使得路面上出現(xiàn)顯著的坡度變化和剛度變化,致使臺背與構(gòu)造物連接處的路面出現(xiàn)臺階,從而導(dǎo)致高速行駛的車輛通過臺背回填處產(chǎn)生顛簸跳躍的現(xiàn)象。
    橋頭跳車主要會(huì)產(chǎn)生以下危害:
    1.1降低行車的速度當(dāng)車輛行至橋頭陡坎時(shí),為防止車輛的猛烈跳動(dòng),司機(jī)被迫剎車減速,降低了道路的使用功能。
    1.2容易引起行車事故由于車輛通過橋頭陡坎引起跳車,使車輛顛簸,引起乘客及司機(jī)的不適,同時(shí)對司機(jī)產(chǎn)生相當(dāng)不利的心理影響,嚴(yán)重時(shí)則會(huì)影響對車輛的正常操作,造成行車事故。
    1.3影響伸縮縫的使用及車輛的壽命由于車輛通過橋頭時(shí)產(chǎn)生的跳動(dòng)和沖擊,從而對橋梁和道路造成附加的沖擊荷載,加速了橋臺、橋頭搭板、支座及伸縮縫的損壞,特別是支座和伸縮縫的破壞,同時(shí)也加劇了車輛機(jī)件、輪胎等的磨損,降低了車輛的使用壽命。
    2強(qiáng)夯法的原理及作用在公路施工過程中,處治橋頭跳車病害經(jīng)常采用的方法是對橋頭的地基進(jìn)行加固,其中強(qiáng)夯法就是一種常用且行之有效的處理方法。
    2.1基本原理強(qiáng)夯法廣泛應(yīng)用于地基沉降處治工程中。強(qiáng)夯法一般采用100kN~400kN的重錘,從6m~40m的高處自由落下,對地基土施加*的沖擊能,在地基中形成沖擊波和動(dòng)應(yīng)力,將地基土壓密、振實(shí),以加固地基土,達(dá)到提高地基強(qiáng)度、降低其壓縮性的目的。對地基的強(qiáng)夯處治,一方面是對地基產(chǎn)生壓實(shí)和擠密作用;另一方面是通過強(qiáng)夯對地表下一定深度土層施加動(dòng)力荷載,達(dá)到破壞土體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、結(jié)構(gòu)大孔隙的作用。根據(jù)公路試驗(yàn)的研究及其他工程應(yīng)用來看,在路基填土高小于5.0m的情況下,采用100t·m夯擊功對地基按8擊滿夯一遍,然后將表面松散土整平。經(jīng)過強(qiáng)夯處治地基的工后沉降一般小于5.0cm,且可以在3個(gè)月內(nèi)完成,基本不影響路面鋪筑以后的地基穩(wěn)定性。
    2.2強(qiáng)夯處治的作用2.2.1提高承載能力對于天然地基采用強(qiáng)夯處治后,地基承載能力將會(huì)成倍提高。對于黏性土,承載力可提高1~3倍;對粉質(zhì)砂土,承載力可提高4倍以上;對砂土及泥灰?guī)r土,承載力可提高2~4倍。
    2.2.2減少不均勻沉降通過一系列均勻的夯擊及嚴(yán)格的施工控制,地基土體壓縮性可降低2~10倍,大大改善了地基的均勻性,能使施工加荷后的地基差異沉降值控制在規(guī)定限度以內(nèi),即在工程使用上可以忽略不計(jì)地基的差異沉降。    2.2.3縮短工期經(jīng)驗(yàn)表明,經(jīng)強(qiáng)夯一遍,可使5m~12m厚的砂質(zhì)沖擊層產(chǎn)生瞬間沉降15cm~50cm;再夯一遍,又可產(chǎn)生瞬時(shí)沉降約為初始沉降的60%。這種強(qiáng)迫沉降的速度是一般其他方法所不能比擬的。每臺設(shè)備加固地基的效率平均每天為300m2~600m(2根據(jù)土質(zhì)及處治深度而異)。當(dāng)強(qiáng)夯設(shè)備退場時(shí),地基上各種路基工程和結(jié)構(gòu)工程可立即開始,無須等待,因而較其他方法縮短工期。
    3強(qiáng)夯法的施工工序及質(zhì)量控制
    3.1施工工序
    ①清理并平整施工場地;
    ②標(biāo)出遍夯點(diǎn)位置,并測量場地高程;
    ③起重機(jī)就位,使夯錘對準(zhǔn)夯點(diǎn)位置;
    ④測量夯前錘頂高程;
    ⑤將夯錘起吊到預(yù)定高度,待夯錘脫鉤自由下落后,放下吊鉤,測量錘頂高程,若發(fā)現(xiàn)因坑底傾斜而造成夯錘歪斜時(shí),應(yīng)及時(shí)將坑底整平;
    ⑥重復(fù)步驟5,按設(shè)計(jì)規(guī)定的夯擊次數(shù)及控制標(biāo)準(zhǔn),完成一個(gè)夯點(diǎn)的夯擊;
    ⑦重復(fù)步驟3~6,完成遍全部夯點(diǎn)的夯擊;
    ⑧用推土機(jī)將夯坑修平,并測量場地高程;⑨在規(guī)定的時(shí)間間隔后,按上述步驟逐次完成全部夯擊遍數(shù),最后用低能量滿夯,將場地表層松土夯實(shí),并測量夯后場地高程。
    3.2施工要求和檢測
    ①開夯前應(yīng)檢查夯錘重和落距,以確保單擊夯擊能量符合設(shè)計(jì)要求;
    ②在每遍夯擊前,應(yīng)對夯點(diǎn)放線進(jìn)行復(fù)核,夯完后檢查夯坑位置,發(fā)現(xiàn)偏差或漏夯應(yīng)及時(shí)糾正;
    ③按設(shè)計(jì)要求檢查每個(gè)夯點(diǎn)的夯擊次數(shù)和每擊的夯沉量;
    ④一遍夯擊完成后,應(yīng)檢測夯坑深度、夯點(diǎn)間距和處治寬度。檢查強(qiáng)夯施工記錄,基礎(chǔ)內(nèi)每個(gè)夯點(diǎn)格按照規(guī)范要求施工外,還應(yīng)該采取以下措施:
    5.1選取試驗(yàn)路密度作為壓實(shí)度計(jì)算的標(biāo)準(zhǔn)密度用試驗(yàn)路密度(取不少于15個(gè)的鉆孔試件的平均密度)作為標(biāo)準(zhǔn)密度,基本上可以反映材料、設(shè)備和施工水平的實(shí)際狀況,與施工實(shí)際條件接近,取得的數(shù)據(jù)更具有代表性和可比性。
    采用試驗(yàn)路密度作為標(biāo)準(zhǔn)密度,要求鋪筑試驗(yàn)路的各項(xiàng)條件與正式施工時(shí)的條件相同,并且鋪筑的試驗(yàn)路能夠達(dá)到設(shè)計(jì)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),將該狀況下取得的各參數(shù)作為正式施工的依據(jù),而決不能把試驗(yàn)路當(dāng)作“試驗(yàn)性路段”看待。通過試驗(yàn)路的鋪筑,制定出合理可行的碾壓工藝,正式施工時(shí)把重點(diǎn)放在控制碾壓工藝上,即嚴(yán)格按照已經(jīng)確定的碾壓工藝進(jìn)行施工,通過過程控制來保證既定工藝的實(shí)施。因此,以試驗(yàn)路密度作為基本計(jì)算數(shù)據(jù),選取“動(dòng)態(tài)性好”的馬歇爾密度作另一計(jì)算數(shù)據(jù),分別計(jì)算出結(jié)果,通過對比綜合判斷壓實(shí)效果應(yīng)該是可行的。
    5.2采用輪胎壓路機(jī)壓實(shí)降低滲水系數(shù)輪胎壓路機(jī)的壓實(shí)機(jī)理是揉搓和剪切作用,在不增加壓實(shí)功的前提下,采用輪胎壓路機(jī)時(shí)路面壓實(shí)度可以提高1%~2%,也有利于空隙的閉和,所壓實(shí)的路面空隙率均勻性較好。采用重型輪胎壓路機(jī)壓實(shí)可以大大降低滲水系數(shù),對瀝青的累計(jì)夯沉量,不得小于試夯時(shí)各夯點(diǎn)平均夯沉量的95%,合格后方可填平;
    ⑤滿夯后,對場地進(jìn)行平整和壓實(shí),應(yīng)達(dá)到規(guī)范要求的各項(xiàng)指標(biāo),并測量高程,填寫地面標(biāo)高變化;
    ⑥滿夯結(jié)束7d后,在每500m2~1000m2面積內(nèi)任選一處,應(yīng)從夯擊終止時(shí)的夯面起,每隔50cm~100cm取土樣測定土的干密度、力學(xué)及物理等指標(biāo);
    ⑦當(dāng)需要采用靜力觸探等方法測定強(qiáng)夯土的承載力時(shí),宜在地基強(qiáng)夯結(jié)束一個(gè)月后進(jìn)行。根據(jù)試驗(yàn)和測試結(jié)果,應(yīng)對不合格處進(jìn)行補(bǔ)夯,或采取其他補(bǔ)救措施,以達(dá)到試夯或設(shè)計(jì)規(guī)定的指標(biāo)。強(qiáng)夯處理原地基與鋪筑砂礫、灰土墊層相比,減免了使用砂礫、石灰等建筑材料;對于處治面積大于5000m2的情況,處治費(fèi)用也較低,一般在20元/m2以下,處治效果也十分顯著。但有時(shí)候必須依據(jù)實(shí)際情況,從經(jīng)濟(jì)性和處治效果方面相比較后選用處治方法。
    3.3注意事項(xiàng)
    ①地基的處理范圍應(yīng)大于基礎(chǔ)的平面尺寸,每邊超出基礎(chǔ)路面的密水性有顯著提高。聞垣高速引線底面層采用AC-25C型瀝青混凝土,厚度為6cm,其中兩個(gè)標(biāo)段分別采用重型輪胎壓路機(jī)和鋼輪壓路機(jī)進(jìn)行初壓施工,測定的滲水系數(shù)結(jié)果見表6,可以看出采用輪胎壓路機(jī)碾壓對減小路面的滲水系數(shù)非常有效。因此選用壓路機(jī)時(shí),要重視輪胎壓路機(jī)的作用。
    充分壓實(shí)是提高瀝青路面質(zhì)量的關(guān)鍵。
    本文分析了瀝青面層的壓實(shí)度與密實(shí)性的關(guān)系,認(rèn)為壓實(shí)度只能部分反映瀝青路面的密水性能,而且并非越高越好。在正確看待和合理計(jì)算壓實(shí)度指標(biāo)的基礎(chǔ)上,重視將路面滲水系數(shù)作為判斷密水性的標(biāo)準(zhǔn)。針對不同類型、面層不同位置的瀝青混合料,采用何種具體的壓實(shí)工藝才能達(dá)到壓實(shí)效果有待進(jìn)一步研究。初壓滲水/m系L·數(shù)m平in-均1值<500m滲L/水mi系n的數(shù)百分比重型輪胎壓路機(jī)27582鋼輪壓路機(jī)45165表6不同碾壓方式滲水系數(shù)比較外緣的寬度不宜小于3m;
    ②施工前應(yīng)按設(shè)計(jì)要求在現(xiàn)場選點(diǎn)進(jìn)行試夯,在同一場地內(nèi)如土性基本相同,試夯可在一處進(jìn)行,若差異明顯應(yīng)在不同地段分別進(jìn)行試夯;
    ③在試夯過程中,應(yīng)測量每個(gè)夯點(diǎn)每夯擊一次的下沉量(簡稱夯沉量),最后兩擊的平均夯沉量不宜大于5cm,或按試夯結(jié)果確定;
    ④試夯結(jié)束后,應(yīng)從夯擊終止時(shí)的夯面起,每隔50cm取土樣進(jìn)行室內(nèi)試驗(yàn),測定土的干密度、壓縮系數(shù)等物理及力學(xué)指標(biāo);
    ⑤試夯結(jié)果不滿足設(shè)計(jì)要求時(shí),可調(diào)整夯錘質(zhì)量、落距或其他參數(shù)重新進(jìn)行試夯,也可修改設(shè)計(jì)方案。4結(jié)束語通過處理地基來處治橋頭跳車病害的方法有多種,如:換填法、水泥粉煤灰碎石樁、強(qiáng)夯法、排水固結(jié)法。而強(qiáng)夯法因其施工期短、費(fèi)用低、效果明顯、施工工藝簡單等優(yōu)點(diǎn)在實(shí)際工程施工中被廣泛采用,并取得了很好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。