桥头跳车是目前公路建设中常见的通病之一,严重影响了行车舒适性,降低了车辆的行驶速度和道路的通行能力,是道路交通安全的重要隐患之一,损害了公路建设的社会效益和经济效益。而采用强夯法对桥头地基进行处理是一种治理桥头跳车病害的有效方法,能够限度减少甚至消除跳车现象,满足公路对行车高速、安全及舒适的要求,延长道路的使用寿命,对公路建设具有十分重要的现实意义。该文在分析桥头跳车所产生危害的基础上,对桥头地基处理的一种有效方法,即强夯法进行初步探讨。
    1.桥头跳车病害简介桥头跳车是指桥梁或通道涵洞等构造物两侧与路堤填土衔接处产生较大差异的沉降和刚度差异,使得路面上出现显著的坡度变化和刚度变化,致使台背与构造物连接处的路面出现台阶,从而导致高速行驶的车辆通过台背回填处产生颠簸跳跃的现象。
    桥头跳车主要会产生以下危害:
    1.1降低行车的速度当车辆行至桥头陡坎时,为防止车辆的猛烈跳动,司机被迫刹车减速,降低了道路的使用功能。
    1.2容易引起行车事故由于车辆通过桥头陡坎引起跳车,使车辆颠簸,引起乘客及司机的不适,同时对司机产生相当不利的心理影响,严重时则会影响对车辆的正常操作,造成行车事故。
    1.3影响伸缩缝的使用及车辆的寿命由于车辆通过桥头时产生的跳动和冲击,从而对桥梁和道路造成附加的冲击荷载,加速了桥台、桥头搭板、支座及伸缩缝的损坏,特别是支座和伸缩缝的破坏,同时也加剧了车辆机件、轮胎等的磨损,降低了车辆的使用寿命。
    2强夯法的原理及作用在公路施工过程中,处治桥头跳车病害经常采用的方法是对桥头的地基进行加固,其中强夯法就是一种常用且行之有效的处理方法。
    2.1基本原理强夯法广泛应用于地基沉降处治工程中。强夯法一般采用100kN~400kN的重锤,从6m~40m的高处自由落下,对地基土施加强大的冲击能,在地基中形成冲击波和动应力,将地基土压密、振实,以加固地基土,达到提高地基强度、降低其压缩性的目的。对地基的强夯处治,一方面是对地基产生压实和挤密作用;另一方面是通过强夯对地表下一定深度土层施加动力荷载,达到破坏土体结构强度、结构大孔隙的作用。根据公路试验的研究及其他工程应用来看,在路基填土高小于5.0m的情况下,采用100t·m夯击功对地基按8击满夯一遍,然后将表面松散土整平。经过强夯处治地基的工后沉降一般小于5.0cm,且可以在3个月内完成,基本不影响路面铺筑以后的地基稳定性。
    2.2强夯处治的作用2.2.1提高承载能力对于天然地基采用强夯处治后,地基承载能力将会成倍提高。对于黏性土,承载力可提高1~3倍;对粉质砂土,承载力可提高4倍以上;对砂土及泥灰岩土,承载力可提高2~4倍。
    2.2.2减少不均匀沉降通过一系列均匀的夯击及严格的施工控制,地基土体压缩性可降低2~10倍,大大改善了地基的均匀性,能使施工加荷后的地基差异沉降值控制在规定限度以内,即在工程使用上可以忽略不计地基的差异沉降。    2.2.3缩短工期经验表明,经强夯一遍,可使5m~12m厚的砂质冲击层产生瞬间沉降15cm~50cm;再夯一遍,又可产生瞬时沉降约为初始沉降的60%。这种强迫沉降的速度是一般其他方法所不能比拟的。每台设备加固地基的效率平均每天为300m2~600m(2根据土质及处治深度而异)。当强夯设备退场时,地基上各种路基工程和结构工程可立即开始,无须等待,因而较其他方法缩短工期。
    3强夯法的施工工序及质量控制
    3.1施工工序
    ①清理并平整施工场地;
    ②标出遍夯点位置,并测量场地高程;
    ③起重机就位,使夯锤对准夯点位置;
    ④测量夯前锤顶高程;
    ⑤将夯锤起吊到预定高度,待夯锤脱钩自由下落后,放下吊钩,测量锤顶高程,若发现因坑底倾斜而造成夯锤歪斜时,应及时将坑底整平;
    ⑥重复步骤5,按设计规定的夯击次数及控制标准,完成一个夯点的夯击;
    ⑦重复步骤3~6,完成遍全部夯点的夯击;
    ⑧用推土机将夯坑修平,并测量场地高程;⑨在规定的时间间隔后,按上述步骤逐次完成全部夯击遍数,最后用低能量满夯,将场地表层松土夯实,并测量夯后场地高程。
    3.2施工要求和检测
    ①开夯前应检查夯锤重和落距,以确保单击夯击能量符合设计要求;
    ②在每遍夯击前,应对夯点放线进行复核,夯完后检查夯坑位置,发现偏差或漏夯应及时纠正;
    ③按设计要求检查每个夯点的夯击次数和每击的夯沉量;
    ④一遍夯击完成后,应检测夯坑深度、夯点间距和处治宽度。检查强夯施工记录,基础内每个夯点格按照规范要求施工外,还应该采取以下措施:
    5.1选取试验路密度作为压实度计算的标准密度用试验路密度(取不少于15个的钻孔试件的平均密度)作为标准密度,基本上可以反映材料、设备和施工水平的实际状况,与施工实际条件接近,取得的数据更具有代表性和可比性。
    采用试验路密度作为标准密度,要求铺筑试验路的各项条件与正式施工时的条件相同,并且铺筑的试验路能够达到设计技术标准,将该状况下取得的各参数作为正式施工的依据,而决不能把试验路当作“试验性路段”看待。通过试验路的铺筑,制定出合理可行的碾压工艺,正式施工时把重点放在控制碾压工艺上,即严格按照已经确定的碾压工艺进行施工,通过过程控制来保证既定工艺的实施。因此,以试验路密度作为基本计算数据,选取“动态性好”的马歇尔密度作另一计算数据,分别计算出结果,通过对比综合判断压实效果应该是可行的。
    5.2采用轮胎压路机压实降低渗水系数轮胎压路机的压实机理是揉搓和剪切作用,在不增加压实功的前提下,采用轮胎压路机时路面压实度可以提高1%~2%,也有利于空隙的闭和,所压实的路面空隙率均匀性较好。采用重型轮胎压路机压实可以大大降低渗水系数,对沥青的累计夯沉量,不得小于试夯时各夯点平均夯沉量的95%,合格后方可填平;
    ⑤满夯后,对场地进行平整和压实,应达到规范要求的各项指标,并测量高程,填写地面标高变化;
    ⑥满夯结束7d后,在每500m2~1000m2面积内任选一处,应从夯击终止时的夯面起,每隔50cm~100cm取土样测定土的干密度、力学及物理等指标;
    ⑦当需要采用静力触探等方法测定强夯土的承载力时,宜在地基强夯结束一个月后进行。根据试验和测试结果,应对不合格处进行补夯,或采取其他补救措施,以达到试夯或设计规定的指标。强夯处理原地基与铺筑砂砾、灰土垫层相比,减免了使用砂砾、石灰等建筑材料;对于处治面积大于5000m2的情况,处治费用也较低,一般在20元/m2以下,处治效果也十分显著。但有时候必须依据实际情况,从经济性和处治效果方面相比较后选用处治方法。
    3.3注意事项
    ①地基的处理范围应大于基础的平面尺寸,每边超出基础路面的密水性有显著提高。闻垣高速引线底面层采用AC-25C型沥青混凝土,厚度为6cm,其中两个标段分别采用重型轮胎压路机和钢轮压路机进行初压施工,测定的渗水系数结果见表6,可以看出采用轮胎压路机碾压对减小路面的渗水系数非常有效。因此选用压路机时,要重视轮胎压路机的作用。
    充分压实是提高沥青路面质量的关键。
    本文分析了沥青面层的压实度与密实性的关系,认为压实度只能部分反映沥青路面的密水性能,而且并非越高越好。在正确看待和合理计算压实度指标的基础上,重视将路面渗水系数作为判断密水性的标准。针对不同类型、面层不同位置的沥青混合料,采用何种具体的压实工艺才能达到压实效果有待进一步研究。初压渗水/m系L·数m平in-均1值<500m渗L/水mi系n的数百分比重型轮胎压路机27582钢轮压路机45165表6不同碾压方式渗水系数比较外缘的宽度不宜小于3m;
    ②施工前应按设计要求在现场选点进行试夯,在同一场地内如土性基本相同,试夯可在一处进行,若差异明显应在不同地段分别进行试夯;
    ③在试夯过程中,应测量每个夯点每夯击一次的下沉量(简称夯沉量),最后两击的平均夯沉量不宜大于5cm,或按试夯结果确定;
    ④试夯结束后,应从夯击终止时的夯面起,每隔50cm取土样进行室内试验,测定土的干密度、压缩系数等物理及力学指标;
    ⑤试夯结果不满足设计要求时,可调整夯锤质量、落距或其他参数重新进行试夯,也可修改设计方案。4结束语通过处理地基来处治桥头跳车病害的方法有多种,如:换填法、水泥粉煤灰碎石桩、强夯法、排水固结法。而强夯法因其施工期短、费用低、效果明显、施工工艺简单等优点在实际工程施工中被广泛采用,并取得了很好的社会效益和经济效益。