杜玉良

（浦東新區(qū)重大工程項(xiàng)目辦公室 上海 201135）

橋頭跳車［1］作為道路交通安全的重要隱患之一，嚴(yán)重影響了高速公路的社會(huì)效益，己成為高速公路建設(shè)質(zhì)量改善和提高亟待解決的問(wèn)題。因此，提出既經(jīng)濟(jì)又能有效地處治橋頭軟土路基的措施，對(duì)最大限度減少甚至消除跳車現(xiàn)象，滿足高等級(jí)公路對(duì)行車高速、安全及舒適的要求，以及延長(zhǎng)道路的使用壽命等，具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 橋頭跳車產(chǎn)生的原因及其危害

1.1 橋頭跳車產(chǎn)生的原因

橋頭跳車是指橋梁、涵洞等構(gòu)造物本身及臺(tái)背由于行車荷載和自重的作用而繼續(xù)沉降，通常構(gòu)造物沉降與臺(tái)背沉降不一致即產(chǎn)生不均勻沉降，致使臺(tái)背與構(gòu)造物連接處的路面出現(xiàn)臺(tái)階，從而導(dǎo)致高速行駛的車輛通過(guò)臺(tái)背回填處產(chǎn)生顛簸跳躍的現(xiàn)象［2］。

橋臺(tái)的沉降主要體現(xiàn)在基礎(chǔ)的沉降，而高等級(jí)公路的橋梁主要以鉆孔樁為主，即使是擴(kuò)大基礎(chǔ)，也是建在地質(zhì)條件較好的地基上，因此，高速公路的橋臺(tái)沉降往往很小。樁基橋臺(tái)的沉降與軟土地基路堤的工后沉降相比要小得多。而正是這種沉降差，經(jīng)常導(dǎo)致橋面和路面的錯(cuò)臺(tái)現(xiàn)象，改變了原來(lái)的線路縱坡，最終出現(xiàn)橋頭跳車。因樁基橋臺(tái)是剛性很大的構(gòu)造物，在施工結(jié)束時(shí)沉降已基本完成，而高填土路堤的剛度小，它在車輛荷載反復(fù)作用下會(huì)產(chǎn)生較大的沉降壓縮變形。

從橋頭路堤的變形機(jī)理考慮，造成橋頭路堤差異沉降的主要因素有以下2個(gè)方面：

（1）橋頭地基的固結(jié)變形。原先無(wú)荷載的橋頭地基在較高路堤荷載作用下將發(fā)生固結(jié)沉降。由于地基固結(jié)存在時(shí)間效應(yīng)，如果地基預(yù)壓時(shí)間不足，則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將繼續(xù)發(fā)展，在路面頂部將形成沉降差。在軟土地段，地基的工后沉降是產(chǎn)生橋頭差異沉降的主要因素。

（2）橋頭路堤填土的壓縮變形。路堤填土的壓縮變形主要取決于填料性質(zhì)、施工條件及臺(tái)前（背）防護(hù)排水工程的設(shè)置情況等。橋頭路堤一般填土較高，橋臺(tái)附近壓實(shí)性往往不足，使填土的壓實(shí)度較差。路面完成開(kāi)放交通后，壓實(shí)度不足的填土在行車荷載和路面及路基的恒載作用下產(chǎn)生壓縮變形，從而導(dǎo)致沉降差。即使橋頭壓實(shí)度滿足要求，沉降差也經(jīng)常不可避免。對(duì)于地基條件較好的橋頭地段，橋頭路堤填土的壓縮變形是導(dǎo)致差異沉降的主要因素。

1.2 橋頭跳車產(chǎn)生的危害

橋頭跳車作為普遍且復(fù)雜的問(wèn)題，它涉及路堤沉降、引道填筑材料、橋臺(tái)基礎(chǔ)類型、橋臺(tái)類型、橋梁結(jié)構(gòu)類型、接縫、橋頭搭板、路面以及施工方法等眾多設(shè)計(jì)因素。橋頭跳車不僅嚴(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，加速了橋臺(tái)臺(tái)背、橋頭伸縮縫以及接縫路面的破壞，是道路交通安全的重要隱患之一，同時(shí)也影響高等級(jí)公路建設(shè)的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益［3］。橋頭跳車的危害具體表現(xiàn)如下幾個(gè)方面：

（1）降低了行車舒適性和安全性。高速行駛的車輛跳躍時(shí)不僅對(duì)汽車的正常行駛、司乘人員的舒適產(chǎn)生不利影響，有些嚴(yán)重的跳車甚至?xí)鹬卮蟮男熊囀鹿省?/p>

（2）增加了車輛運(yùn)營(yíng)費(fèi)用。因跳車而不得不在橋頭頻繁減速，以減輕汽車的顛簸，無(wú)論是減速行駛還是顛簸現(xiàn)象的發(fā)生，都對(duì)汽車機(jī)件造成不同程度的損壞和輪胎的磨耗；同時(shí)汽車行駛速度的不穩(wěn)定，無(wú)形中既浪費(fèi)了燃料，又增加了廢氣的排放；另外，還增加了車輛的行駛時(shí)間。因此，橋頭跳車的出現(xiàn)，增加了車輛的運(yùn)營(yíng)成本。

（3）增加公路養(yǎng)護(hù)費(fèi)用，影響使用壽命。臺(tái)階的存在使得車輛通過(guò)時(shí)產(chǎn)生跳動(dòng)和沖擊，從而對(duì)橋梁和路面造成附加的沖擊荷載，加速橋頭路面及伸縮縫的破壞。為了維持良好的使用狀況，經(jīng)常需要耗費(fèi)大量的人力、物力和財(cái)力，對(duì)跳車橋臺(tái)進(jìn)行及時(shí)的維修與養(yǎng)護(hù)。

2 橋頭跳車處治方法

工程建設(shè)實(shí)踐中，可以從地基處治、路基處治和路面處治3個(gè)方面來(lái)防止和減小橋頭跳車的發(fā)生［4－5］。

2.1 地基處治方法

地基處治的主要目的是提高軟弱地基的強(qiáng)度，保證地基的穩(wěn)定，降低軟弱地基的壓縮性、減小基礎(chǔ)的沉降和不均勻沉降。對(duì)橋頭地基，特別是軟土地基的處理，是控制橋頭跳車的重要手段。軟基處理的方法主要包括：換土法、自然沉降法、超載預(yù)壓法、減小附加應(yīng)力法、排水固結(jié)法、深層攪拌和高壓噴射注漿法、碎石樁法、樁承路堤法等等。結(jié)合實(shí)際情況采用行之有效的方法處理軟基，改善地基性能、提高承載力、減小沉降、盡量縮小橋臺(tái)與路堤的沉降差，可以避免形成錯(cuò)臺(tái)。

目前，國(guó)內(nèi)外地基處理方法很多，每一種處理方法都有其適用范圍和局限性，因而在選擇不同的地基處理方案時(shí)需要綜合考慮的因素包括：①需加固處理土壤的類別；②處理土的加固深度；③工程結(jié)構(gòu)物的要求；④具有地基處理功能的機(jī)械設(shè)備；⑤周圍環(huán)境因素；⑥對(duì)施工工期的要求；⑦施工隊(duì)伍的技術(shù)素質(zhì)；⑧施工技術(shù)條件和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)比較。

2.2 路基處治方法

（1）選擇合適的填料。首先應(yīng)選擇強(qiáng)度高、壓實(shí)快、透水性好的材料，如卵礫石、碎石土、中粗砂以及強(qiáng)度較高的工業(yè)廢渣等。為了改善填土的密實(shí)性，應(yīng)設(shè)計(jì)好相應(yīng)的級(jí)配。在通常情況下，透水性填料長(zhǎng)度（沿縱向）在基底處不少于2 m，并按1∶1設(shè)置斜坡或作成階梯狀，保證在頂面的填筑長(zhǎng)度與搭板長(zhǎng)度相對(duì)應(yīng)。

由于土方的內(nèi)摩擦角較小，加之壓實(shí)質(zhì)量的影響，所填路基其壓縮沉降一般較大，因此，橋臺(tái)后宜填筑摩擦角較大的透水性材料，如巖渣、碎石等。同時(shí)，選用內(nèi)摩擦角較大的填料也有利于從臺(tái)背縫隙中滲入的雨水沿盲溝或泄水管順利排到路基外。另外，采用輕質(zhì)材料作路堤也是一種有效解決橋頭跳車的方法。鋪設(shè)輕質(zhì)材料可以減輕路堤自重，有效降低地基應(yīng)力。如使用輕質(zhì)的粉煤灰填筑橋頭高路堤，其產(chǎn)生的路堤沉降往往很小。

（2）設(shè)置橫向泄水管或盲溝。在基底上填筑橫坡為3%～4%的粘土土拱，并進(jìn)行夯實(shí)，然后在土拱上設(shè)置排水地溝。地溝斷面尺寸一般可?。?0～60）c m ×（30～50）c m。

（3）土工格柵。土工合成材料加筋發(fā)揮其抗拉強(qiáng)度，可以明顯地提高土體的承受能力。通過(guò)加筋與土體之間的摩擦作用約束土體的側(cè)向變形，從而提高土體承載力和抗剪強(qiáng)度。大量室內(nèi)和室外試驗(yàn)表明，將土工格柵用于處治橋頭跳車的效果很明顯。

2.3 路面處治方法

路面是道路的重要組成部分，路面層的破壞不僅會(huì)引起橋頭跳車，還可能加快路基破壞，本文所談路面處治對(duì)策是位于路橋過(guò)渡段，而且與橋頭跳車有關(guān)，主要指的是通過(guò)路面層的特殊設(shè)計(jì)來(lái)達(dá)到治理橋頭跳車的目的。

（1）設(shè)置縱向反坡。所謂的縱向反坡就是在可能產(chǎn)生沉降的范圍內(nèi)，根據(jù)沉降的經(jīng)驗(yàn)值設(shè)置一定的縱向路面超高，以抵消在運(yùn)營(yíng)過(guò)程中的路基沉降，從而達(dá)到消除橋頭跳車的目的。

（2）采用過(guò)渡性路面。對(duì)于已經(jīng)發(fā)生而且還可能繼續(xù)發(fā)生大量沉降的臺(tái)背填土，還可以采用設(shè)置過(guò)渡性路面，過(guò)渡性路面可采用預(yù)制水泥混凝土六棱塊、條石鋪砌，半剛性過(guò)渡層或?yàn)r青過(guò)渡層等類型。其中水泥混凝土六棱塊和條石鋪砌僅適應(yīng)于水泥混凝土路面，其最大優(yōu)點(diǎn)是翻修處理速度快，但不易鋪砌平整，行車仍有抖動(dòng)感覺(jué)，且其砌縫應(yīng)采用防水材料，以防滲入雨水損害路基。最簡(jiǎn)便而有效方法是采用瀝青過(guò)渡層，其優(yōu)點(diǎn)是當(dāng)出現(xiàn)較大沉降時(shí)，可及時(shí)鋪設(shè)一層瀝青混凝土或?yàn)r青砂，便能確保行車暢順，有效避免跳車現(xiàn)象。

（3）HD摻膠混凝土修補(bǔ)處治。水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)與瀝青混合料路面結(jié)構(gòu)相比，有顯著不同的特點(diǎn)，水泥混凝土強(qiáng)度高，強(qiáng)度形成的齡期長(zhǎng)（一般要28 d），彈性模量大等，這導(dǎo)致水泥混凝土路面橋頭跳車處治技術(shù)上的復(fù)雜性。試驗(yàn)表明，采用HD摻膠混凝土快速修補(bǔ)水泥混凝土路面具有粘接強(qiáng)度和早期強(qiáng)度高、抗折強(qiáng)度及模量大、路面視覺(jué)效果好、通車時(shí)間短等優(yōu)點(diǎn)，在高等級(jí)公路水泥混凝土路面處治橋頭跳車施工中具有很好的應(yīng)用前景。

（4）橋頭搭板。設(shè)置橋頭搭板是目前較常采用的一種方法。橋頭搭板實(shí)際上是一種簡(jiǎn)支梁，橋頭搭板布置見(jiàn)圖1。搭板長(zhǎng)度根據(jù)路堤與橋臺(tái)預(yù)期沉降量、車輛荷載、道路等級(jí)和交通量而定，厚度一般大于30 c m。

圖1 橋頭搭板布置圖

在搭板處治病害時(shí)首先應(yīng)將已發(fā)生破壞的路基和路面清除，換以性能較好的填土經(jīng)壓實(shí)后，在一定沉降的范圍內(nèi)設(shè)置橋頭搭板，以對(duì)可能發(fā)生的不均勻沉降或路基的過(guò)大沉降在搭板范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)過(guò)渡，使車輛通過(guò)時(shí)跳躍現(xiàn)象大為減少。其作用機(jī)理是通過(guò)設(shè)置橋頭搭板，把集中的不均勻沉降量分散在搭板長(zhǎng)度范圍內(nèi)，使柔性路堤產(chǎn)生的較大沉降逐漸過(guò)渡至剛性橋臺(tái)上，從而起勻順縱坡的目的。

搭板一般為混凝土（或鋼筋混凝土），其常見(jiàn)的設(shè)置方法為：板的一端擱置在橋臺(tái)（橋梁構(gòu)造物）上，另一端擱置在路堤上（有時(shí)也在板下設(shè)置枕梁），長(zhǎng)度6，8，10 m不等，高等級(jí)公路行車速度高，搭板長(zhǎng)度適當(dāng)加長(zhǎng)，一般不小于8 m或更長(zhǎng)一些。

3 結(jié)語(yǔ)

橋頭跳車是由于構(gòu)造物與臺(tái)背路堤不均勻沉降引起的，是路橋過(guò)渡段常見(jiàn)的病害之一。但由于其成因復(fù)雜，對(duì)橋頭跳車的治理仍是工程建設(shè)中亟待解決的難題。本文通過(guò)分析橋頭跳車產(chǎn)生的原因及其危害，探討了減小橋頭跳車的處治方法，得出了如下的主要結(jié)論：

（1）橋頭跳車產(chǎn)生的主要原因是路橋過(guò)渡段橋臺(tái)與路堤填筑材料剛度所具有的較大差異性，同時(shí)，設(shè)計(jì)和施工中的一些不合理因素也加劇了橋頭跳車的發(fā)生。

（2）由于橋頭跳車通常是多種因素引起的，應(yīng)采取相應(yīng)的綜合處治方法。工程實(shí)踐表明，可以通過(guò)地基處治、路基處治和路面處治3個(gè)方面結(jié)合起來(lái)處治橋頭跳車問(wèn)題。

［1］ 俞永華.路橋過(guò)渡段差異沉降處治技術(shù)研究［D］.西安：長(zhǎng)安大學(xué)，2004.

［2］ 陳亞莉.橋頭跳車原因及預(yù)防措施［J］.公路，1999（12）：90-94.

［3］ 馮忠居.高等級(jí)公路橋頭跳車的危害及其機(jī)理的分析［J］.長(zhǎng)安大學(xué)學(xué)報(bào)，1999（4）：33-35.

［4］ 顏 波，張 帆.橋頭跳車的成因及處治方法研究［J］.華東公路，2013（2）：56-58.

［5］ 秦祿生.高等級(jí)公路橋頭跳車成因及處治對(duì)策［J］.國(guó)外公路，1999（2）：34-38.