石 雯

武漢市政工程設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司

解決橋頭跳車問題的探討

石 雯

武漢市政工程設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司

“橋頭跳車”問題已經(jīng)成為普遍的橋梁病害，不僅對(duì)行車舒適性、安全性有較大不良影響，還可能會(huì)影響橋梁結(jié)構(gòu)的使用壽命。本文針對(duì)此病害分析了較為常見的處治方法，根據(jù)常見方法的不足，提出一種解決“橋頭跳車”問題的新方法。新材料的使用及結(jié)構(gòu)的調(diào)整，對(duì)于“橋頭跳車”的病害有顯著的改善。

橋頭跳車處治方法

1“橋頭跳車”問題

“橋頭跳車”是近年來較為普遍性的橋梁工程病害之一。主要是由于橋梁結(jié)構(gòu)一般采用樁基礎(chǔ)或者較強(qiáng)的擴(kuò)大基礎(chǔ)，其運(yùn)營期的沉降量與臺(tái)后道路路基的沉降量相差較大，超過某一限值后，汽車經(jīng)過該路橋銜接段時(shí)車輪會(huì)產(chǎn)生上下顛簸振動(dòng)的現(xiàn)象。研究表明，二者的沉降差在超過1.5cm后，橋頭跳車的現(xiàn)象就會(huì)讓司機(jī)和乘客明顯感覺到不適。

“橋頭跳車”輕則使車輛通過時(shí)產(chǎn)生跳動(dòng)和沖擊，對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)和路面結(jié)構(gòu)造成附加的沖擊，重則可能會(huì)導(dǎo)致車輛失控進(jìn)而發(fā)生交通事故。另外，在跳車段的結(jié)構(gòu)受到損壞后，對(duì)路橋銜接處后期的維修養(yǎng)護(hù)不僅會(huì)花費(fèi)大量的人力、物力、財(cái)力，而且還會(huì)產(chǎn)生不良的社會(huì)影響。針對(duì)橋頭跳車問題，國內(nèi)專家學(xué)者也進(jìn)行了相應(yīng)的研究，提出了一些處治方法，現(xiàn)按處治原理大致歸類為四種，如下表所示：

“橋頭跳車”的主要處治方法

其中，以提高路基填土壓實(shí)度、換填級(jí)配碎石、搭設(shè)橋頭搭板這幾種方法最為常見，也是代價(jià)最小、效率最高的處治辦法。

2 武漢地區(qū)處治“橋頭跳車”的常見方法

武漢，地屬長江沖洪積階地，此地橋梁多處于湖積區(qū)，地層中填土、淤泥、黏土等軟土疊加厚度大，造成了臺(tái)后土壤含水量高，強(qiáng)度低，壓縮性大、力學(xué)性能較差的特點(diǎn)，極易發(fā)生不均與沉降。而且，作為一個(gè)飛速發(fā)展的城市，武漢的工程項(xiàng)目施工周期短，施工條件較差，土層自身的壓縮沉降完成之前，就已經(jīng)通車運(yùn)營，所以“橋頭跳車”現(xiàn)象尤為嚴(yán)重。

武漢地區(qū)針對(duì)“橋頭跳車”現(xiàn)象采取的主要措施是設(shè)置6～8m長、35cm厚的臺(tái)后搭板，搭板用錨筋與橋臺(tái)牛腿鉸接，搭板下設(shè)45cm水泥穩(wěn)定碎石層，在路橋過渡段以下至橋臺(tái)承臺(tái)以上范圍內(nèi)用級(jí)配碎石換填，分層換填確保壓實(shí)度指標(biāo)。具體做法如下圖所示。

臺(tái)后搭板及填土示意圖

搭板的設(shè)置緩解了路橋銜接段的沉降量突變，墊層和級(jí)配碎石層也避免了搭板的過大變形，防止搭板受力不均、板下脫空導(dǎo)致的開裂破壞。該做法是從減小路基壓縮變形及平緩過渡沉降差兩個(gè)方面減輕“橋頭跳車”現(xiàn)象，具有施工難度小、工法常規(guī)、費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)，對(duì)“橋頭跳車”現(xiàn)象也能起到實(shí)質(zhì)性的緩解作用。

然而，隨著時(shí)間的推移，臺(tái)后填土受自身土壓力及外荷載的作用，會(huì)沿著土體破裂面發(fā)生側(cè)向滑移；而且，受氣候變化、干濕循環(huán)的影響，臺(tái)后填料的壓實(shí)度易發(fā)生變化，加上排水不良，雨水滲入填料中，會(huì)導(dǎo)致填料松散變形；最終還是會(huì)因?yàn)樽冃瘟窟^大，出現(xiàn)跳車現(xiàn)象。因此，急需提出一種能長期控制沉降差，受環(huán)境變化和荷載變化影響較小的處治方法來解決“橋頭跳車”問題。

3 處治“橋頭跳車”新做法的嘗試

3.1針對(duì)常規(guī)方法填料壓實(shí)度難以保證，在較大外荷載及土壓力作用下發(fā)生側(cè)向滑移的問題，可采用氣泡混合輕質(zhì)土代替級(jí)配碎石。

氣泡混合輕質(zhì)土是將原料土、固化劑、發(fā)泡劑水溶液制備的泡沫按照一定比例充分混合、攪拌后形成的輕型填土材料。氣泡混合輕質(zhì)土的容重可在5～16KN/m3，抗壓強(qiáng)度可達(dá)0.3～10Mpa。除了具有輕質(zhì)高強(qiáng)的特點(diǎn)之外，氣泡混合輕質(zhì)土還具有以下優(yōu)勢(shì)：

(1)整體性良好，與主體結(jié)構(gòu)結(jié)合緊密，無須設(shè)置界隔縫和透氣管。

(2)具有低彈減震性。氣泡混合輕質(zhì)土，顧名思義，土料與氣泡拌和后，新材料封閉孔隙較多，這使其具有較低的彈性模量，受力后變形較小，因此其對(duì)沖擊載荷具有良好的吸收和分散作用。

(3)耐水性?，F(xiàn)澆氣泡混合輕質(zhì)土吸水性較小，含有相對(duì)獨(dú)立的封閉氣泡及良好的整體性，無現(xiàn)滲水現(xiàn)象，兼具防水效果；不僅自身具有較強(qiáng)的耐久性，主體結(jié)構(gòu)物的耐久性也在其保護(hù)下得到增強(qiáng)。

另外，氣泡混合輕質(zhì)土在工地上可制備后直接泵送澆筑，可實(shí)現(xiàn)全機(jī)械化作業(yè)，施工速度快，造價(jià)低，并且安全環(huán)保，避免了環(huán)境污染和消防隱患。

因此，在臺(tái)后回填氣泡混合輕質(zhì)土不僅能減小臺(tái)后土壓力，減小橋臺(tái)水平位移，幾乎沒有土體自身的變形滑移，在自重及車輛荷載的作用下，沉降變形小，避免了橋頭跳車現(xiàn)象，大大減少路面維修頻率，增加了行車舒適性和安全性。

城市道路臺(tái)后回填一般推薦采用設(shè)計(jì)容重不大于6.5kN/m3，抗壓強(qiáng)度（28天）不小于0.7MPa的氣泡混合輕質(zhì)土材料。

(4)針對(duì)漸變段較短，不足以平穩(wěn)過渡沉降差的問題，建議在8m搭板后增設(shè)兩塊長5m,厚50cm的墊板，首塊墊板與搭板搭接段長2m。搭板及墊板范圍下的氣泡混合輕質(zhì)土內(nèi)滿布單層間距100mm的鋼筋網(wǎng)片，用來過渡搭板及墊板與氣泡混合輕質(zhì)土之間的剛度變化，防止了搭板及墊板變形過大產(chǎn)生的破壞。通過總長近20m的臺(tái)后處治，道路與橋梁銜接處基礎(chǔ)剛度實(shí)現(xiàn)了平順漸變，沉降差可控制在1cm之內(nèi)，“橋頭跳車”現(xiàn)象可得到顯著的改善，并且改善效果能長期維持。具體做法，如下圖所示：

臺(tái)后搭板及填土新做法示意圖

相比采用其他方法改善路基性質(zhì)，本文中提出的新方法，具有工法簡(jiǎn)單、施工速度快、造價(jià)低、效果顯著、安全環(huán)保還能提高整個(gè)橋梁結(jié)構(gòu)耐久性的優(yōu)點(diǎn)，推薦在軟土地區(qū)廣泛使用。

4 結(jié)束語

處治“橋頭跳車”現(xiàn)象的方法有多種，本文中只是針對(duì)常規(guī)做法在材料和規(guī)模上做出了一定的改進(jìn)，采用了氣泡混合輕質(zhì)土這種新型材料，并將搭板及墊板的結(jié)構(gòu)做出了微小的調(diào)整，降低了施工的成本，簡(jiǎn)化的施工工序，并在解決“橋頭跳車”問題上有顯著的成效，推薦在橋臺(tái)埋置深度不高的軟土地區(qū)使用。

但是遇到復(fù)雜的地質(zhì)情況，或者不良土層過厚等情況下，應(yīng)分析現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，因地制宜，綜合考慮，采取適宜的設(shè)計(jì)和施工方法。

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