高等级公路桥头跳车的处治方法研究

杜玉良

（浦东新区重大工程项目办公室 上海 201135）

桥头跳车［1］作为道路交通安全的重要隐患之一，严重影响了高速公路的社会效益，己成为高速公路建设质量改善和提高亟待解决的问题。因此，提出既经济又能有效地处治桥头软土路基的措施，对最大限度减少甚至消除跳车现象，满足高等级公路对行车高速、安全及舒适的要求，以及延长道路的使用寿命等，具有十分重要的现实意义。

1 桥头跳车产生的原因及其危害

1.1 桥头跳车产生的原因

桥头跳车是指桥梁、涵洞等构造物本身及台背由于行车荷载和自重的作用而继续沉降，通常构造物沉降与台背沉降不一致即产生不均匀沉降，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［2］。

桥台的沉降主要体现在基础的沉降，而高等级公路的桥梁主要以钻孔桩为主，即使是扩大基础，也是建在地质条件较好的地基上，因此，高速公路的桥台沉降往往很小。桩基桥台的沉降与软土地基路堤的工后沉降相比要小得多。而正是这种沉降差，经常导致桥面和路面的错台现象，改变了原来的线路纵坡，最终出现桥头跳车。因桩基桥台是刚性很大的构造物，在施工结束时沉降已基本完成，而高填土路堤的刚度小，它在车辆荷载反复作用下会产生较大的沉降压缩变形。

从桥头路堤的变形机理考虑，造成桥头路堤差异沉降的主要因素有以下2个方面：

（1）桥头地基的固结变形。原先无荷载的桥头地基在较高路堤荷载作用下将发生固结沉降。由于地基固结存在时间效应，如果地基预压时间不足，则大部分地基沉降不能在路面施工前完成，路面竣工后的工后沉降将继续发展，在路面顶部将形成沉降差。在软土地段，地基的工后沉降是产生桥头差异沉降的主要因素。

（2）桥头路堤填土的压缩变形。路堤填土的压缩变形主要取决于填料性质、施工条件及台前（背）防护排水工程的设置情况等。桥头路堤一般填土较高，桥台附近压实性往往不足，使填土的压实度较差。路面完成开放交通后，压实度不足的填土在行车荷载和路面及路基的恒载作用下产生压缩变形，从而导致沉降差。即使桥头压实度满足要求，沉降差也经常不可避免。对于地基条件较好的桥头地段，桥头路堤填土的压缩变形是导致差异沉降的主要因素。

1.2 桥头跳车产生的危害

桥头跳车作为普遍且复杂的问题，它涉及路堤沉降、引道填筑材料、桥台基础类型、桥台类型、桥梁结构类型、接缝、桥头搭板、路面以及施工方法等众多设计因素。桥头跳车不仅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，加速了桥台台背、桥头伸缩缝以及接缝路面的破坏，是道路交通安全的重要隐患之一，同时也影响高等级公路建设的社会效益和经济效益［3］。桥头跳车的危害具体表现如下几个方面：

（1）降低了行车舒适性和安全性。高速行驶的车辆跳跃时不仅对汽车的正常行驶、司乘人员的舒适产生不利影响，有些严重的跳车甚至会引起重大的行车事故。

（2）增加了车辆运营费用。因跳车而不得不在桥头频繁减速，以减轻汽车的颠簸，无论是减速行驶还是颠簸现象的发生，都对汽车机件造成不同程度的损坏和轮胎的磨耗；同时汽车行驶速度的不稳定，无形中既浪费了燃料，又增加了废气的排放；另外，还增加了车辆的行驶时间。因此，桥头跳车的出现，增加了车辆的运营成本。

（3）增加公路养护费用，影响使用寿命。台阶的存在使得车辆通过时产生跳动和冲击，从而对桥梁和路面造成附加的冲击荷载，加速桥头路面及伸缩缝的破坏。为了维持良好的使用状况，经常需要耗费大量的人力、物力和财力，对跳车桥台进行及时的维修与养护。

2 桥头跳车处治方法

工程建设实践中，可以从地基处治、路基处治和路面处治3个方面来防止和减小桥头跳车的发生［4－5］。

2.1 地基处治方法

地基处治的主要目的是提高软弱地基的强度，保证地基的稳定，降低软弱地基的压缩性、减小基础的沉降和不均匀沉降。对桥头地基，特别是软土地基的处理，是控制桥头跳车的重要手段。软基处理的方法主要包括：换土法、自然沉降法、超载预压法、减小附加应力法、排水固结法、深层搅拌和高压喷射注浆法、碎石桩法、桩承路堤法等等。结合实际情况采用行之有效的方法处理软基，改善地基性能、提高承载力、减小沉降、尽量缩小桥台与路堤的沉降差，可以避免形成错台。

目前，国内外地基处理方法很多，每一种处理方法都有其适用范围和局限性，因而在选择不同的地基处理方案时需要综合考虑的因素包括：①需加固处理土壤的类别；②处理土的加固深度；③工程结构物的要求；④具有地基处理功能的机械设备；⑤周围环境因素；⑥对施工工期的要求；⑦施工队伍的技术素质；⑧施工技术条件和经济指标比较。

2.2 路基处治方法

（1）选择合适的填料。首先应选择强度高、压实快、透水性好的材料，如卵砾石、碎石土、中粗砂以及强度较高的工业废渣等。为了改善填土的密实性，应设计好相应的级配。在通常情况下，透水性填料长度（沿纵向）在基底处不少于2 m，并按1∶1设置斜坡或作成阶梯状，保证在顶面的填筑长度与搭板长度相对应。

由于土方的内摩擦角较小，加之压实质量的影响，所填路基其压缩沉降一般较大，因此，桥台后宜填筑摩擦角较大的透水性材料，如岩渣、碎石等。同时，选用内摩擦角较大的填料也有利于从台背缝隙中渗入的雨水沿盲沟或泄水管顺利排到路基外。另外，采用轻质材料作路堤也是一种有效解决桥头跳车的方法。铺设轻质材料可以减轻路堤自重，有效降低地基应力。如使用轻质的粉煤灰填筑桥头高路堤，其产生的路堤沉降往往很小。

（2）设置横向泄水管或盲沟。在基底上填筑横坡为3%～4%的粘土土拱，并进行夯实，然后在土拱上设置排水地沟。地沟断面尺寸一般可取（40～60）c m ×（30～50）c m。

（3）土工格栅。土工合成材料加筋发挥其抗拉强度，可以明显地提高土体的承受能力。通过加筋与土体之间的摩擦作用约束土体的侧向变形，从而提高土体承载力和抗剪强度。大量室内和室外试验表明，将土工格栅用于处治桥头跳车的效果很明显。

2.3 路面处治方法

路面是道路的重要组成部分，路面层的破坏不仅会引起桥头跳车，还可能加快路基破坏，本文所谈路面处治对策是位于路桥过渡段，而且与桥头跳车有关，主要指的是通过路面层的特殊设计来达到治理桥头跳车的目的。

（1）设置纵向反坡。所谓的纵向反坡就是在可能产生沉降的范围内，根据沉降的经验值设置一定的纵向路面超高，以抵消在运营过程中的路基沉降，从而达到消除桥头跳车的目的。

（2）采用过渡性路面。对于已经发生而且还可能继续发生大量沉降的台背填土，还可以采用设置过渡性路面，过渡性路面可采用预制水泥混凝土六棱块、条石铺砌，半刚性过渡层或沥青过渡层等类型。其中水泥混凝土六棱块和条石铺砌仅适应于水泥混凝土路面，其最大优点是翻修处理速度快，但不易铺砌平整，行车仍有抖动感觉，且其砌缝应采用防水材料，以防渗入雨水损害路基。最简便而有效方法是采用沥青过渡层，其优点是当出现较大沉降时，可及时铺设一层沥青混凝土或沥青砂，便能确保行车畅顺，有效避免跳车现象。

（3）HD掺胶混凝土修补处治。水泥混凝土路面结构与沥青混合料路面结构相比，有显著不同的特点，水泥混凝土强度高，强度形成的龄期长（一般要28 d），弹性模量大等，这导致水泥混凝土路面桥头跳车处治技术上的复杂性。试验表明，采用HD掺胶混凝土快速修补水泥混凝土路面具有粘接强度和早期强度高、抗折强度及模量大、路面视觉效果好、通车时间短等优点，在高等级公路水泥混凝土路面处治桥头跳车施工中具有很好的应用前景。

（4）桥头搭板。设置桥头搭板是目前较常采用的一种方法。桥头搭板实际上是一种简支梁，桥头搭板布置见图1。搭板长度根据路堤与桥台预期沉降量、车辆荷载、道路等级和交通量而定，厚度一般大于30 c m。

图1 桥头搭板布置图

在搭板处治病害时首先应将已发生破坏的路基和路面清除，换以性能较好的填土经压实后，在一定沉降的范围内设置桥头搭板，以对可能发生的不均匀沉降或路基的过大沉降在搭板范围内实现平稳过渡，使车辆通过时跳跃现象大为减少。其作用机理是通过设置桥头搭板，把集中的不均匀沉降量分散在搭板长度范围内，使柔性路堤产生的较大沉降逐渐过渡至刚性桥台上，从而起匀顺纵坡的目的。

搭板一般为混凝土（或钢筋混凝土），其常见的设置方法为：板的一端搁置在桥台（桥梁构造物）上，另一端搁置在路堤上（有时也在板下设置枕梁），长度6，8，10 m不等，高等级公路行车速度高，搭板长度适当加长，一般不小于8 m或更长一些。

3 结语

桥头跳车是由于构造物与台背路堤不均匀沉降引起的，是路桥过渡段常见的病害之一。但由于其成因复杂，对桥头跳车的治理仍是工程建设中亟待解决的难题。本文通过分析桥头跳车产生的原因及其危害，探讨了减小桥头跳车的处治方法，得出了如下的主要结论：

（1）桥头跳车产生的主要原因是路桥过渡段桥台与路堤填筑材料刚度所具有的较大差异性，同时，设计和施工中的一些不合理因素也加剧了桥头跳车的发生。

（2）由于桥头跳车通常是多种因素引起的，应采取相应的综合处治方法。工程实践表明，可以通过地基处治、路基处治和路面处治3个方面结合起来处治桥头跳车问题。

［1］ 俞永华.路桥过渡段差异沉降处治技术研究［D］.西安：长安大学，2004.

［2］ 陈亚莉.桥头跳车原因及预防措施［J］.公路，1999（12）：90-94.

［3］ 冯忠居.高等级公路桥头跳车的危害及其机理的分析［J］.长安大学学报，1999（4）：33-35.

［4］ 颜 波，张 帆.桥头跳车的成因及处治方法研究［J］.华东公路，2013（2）：56-58.

［5］ 秦禄生.高等级公路桥头跳车成因及处治对策［J］.国外公路，1999（2）：34-38.