橋頭跳車的成因分析及有效的防控措施

敖建輝 皇甫全顯

摘要：本文主要通過對(duì)橋頭跳車造成的交通、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)等危害的分析，得出治理橋頭跳車的重要性；接著對(duì)橋頭跳車產(chǎn)生的原因進(jìn)行了分析，總結(jié)出導(dǎo)致橋頭跳車最重要的因素是路面與橋涵構(gòu)造物之間發(fā)生的不均勻沉降；最后介紹了國(guó)內(nèi)外常用的對(duì)路堤基礎(chǔ)，路堤以及路面的處理技術(shù)來控制不均勻沉降的發(fā)生，從而降低橋頭跳車現(xiàn)象的發(fā)生。

關(guān)鍵詞：橋頭跳車；路基工程；形成原因；地基處理

1.橋頭跳車的危害

伴隨著我國(guó)高速公路的不斷發(fā)展，越來越多的地方需要修建橋涵構(gòu)造物，特別是山脈過多的四川、貴州一帶，橋隧比甚至達(dá)到了70%以上。如此多的橋梁，在與公路連接過程中勢(shì)必會(huì)發(fā)生公路與橋梁過渡段的不均勻沉降問題造成橋頭跳車，這不但影響了汽車的行駛安全，降低乘車的舒適性，還加快了橋梁及路面結(jié)構(gòu)的損壞，降低了公路的使用壽命，為路橋維護(hù)制造障礙。其具體表現(xiàn)如下：（1）降低了駕駛?cè)藛T通過此種道路的舒適性體驗(yàn)，甚至?xí)a(chǎn)生安全問題。由于路面與橋面高度差的存在，司機(jī)行駛至此極易造成顛簸，若車速過快，還易造成行駛方向的改變，引起重大交通事故。（2）對(duì)通過此路段的車輛也造成嚴(yán)重汽車的磨損，特別是輪胎、底盤等。因跳車的影響，車輛不得不在此路段減速，從而避免顛簸，這就使得汽車的機(jī)件和輪胎收到不同程度的磨耗；同時(shí)，由于汽車速度的不穩(wěn)定，又提高了車輛的燃油費(fèi)用，加大了汽車運(yùn)行時(shí)間，造成了不必要的運(yùn)營(yíng)成本。（3）降低了高速公路的使用壽命，由于橋頭處有錯(cuò)臺(tái)的影響，公路養(yǎng)護(hù)部門會(huì)加大養(yǎng)護(hù)費(fèi)用，造成不必要的經(jīng)濟(jì)損失。公路與橋梁之間存在的差異性沉降，當(dāng)車輛快速通過時(shí)，勢(shì)必會(huì)對(duì)橋梁構(gòu)造物產(chǎn)生較為嚴(yán)重的附加的沖擊力，這就使得橋梁的零部件發(fā)生損耗（例如橋梁伸縮縫等），與此同時(shí)公路的養(yǎng)護(hù)費(fèi)用也隨著臺(tái)階的存在而提高，也降低了公路的通行效率。

2.成因分析

產(chǎn)生此種公路病害的直接原因是由于公路與橋臺(tái)之間的不均勻沉降，而在實(shí)際工程中，想要消除這種不均勻沉降幾乎是不可能的。

2.1路基的不均勻沉降

2.1.1橋臺(tái)基礎(chǔ)的沉降。在修建橋涵構(gòu)造物時(shí)，我國(guó)大部分地區(qū)一般采用鋼筋混凝土修建，眾所周知，鋼筋混凝土的剛度一般比路基大，路基一般采用半剛性或者柔性路面，其剛度也大大小于鋼筋混凝土。如此大的剛度一般使其沉降在修筑完成后就已經(jīng)完成，故橋臺(tái)基礎(chǔ)的沉降可以忽略不計(jì)。

2.1.2路堤天然地基的沉降。產(chǎn)生公路沉降的主要因素是大部分是由于天然地基的沉降造成。橋梁一般修筑在溝壑地段，土質(zhì)大部分是松軟的砂性土，且天然含水率較高，在這種土質(zhì)上修筑路堤沉降極易發(fā)生。天然地基除了承受構(gòu)造物本身的重力外，由于有車輛荷載的作用導(dǎo)致該類型土變成了欠固結(jié)土，而這種類型的土質(zhì)在受到車輛荷載以及路堤作用后就會(huì)出現(xiàn)十分明顯的沉降，特別是在道路的運(yùn)營(yíng)階段，沉降持續(xù)時(shí)間更長(zhǎng)。該類型沉降主要受填土性質(zhì)以及填土高度影響。

2.1.3路堤填土的沉降。在施工階段，施工單位一般是在橋涵構(gòu)造物架設(shè)完成后，再對(duì)路堤進(jìn)行下一步的填充。但由于橋涵構(gòu)造物以及修筑完成，所留的對(duì)路堤填充的施工空間極為狹小，壓實(shí)度很難得到保證。并且在土質(zhì)自重應(yīng)力以及車輛垂直荷載作用下，路堤填料逐漸被壓縮，孔隙水被擠壓出來整個(gè)路基的壓實(shí)度增加，路基沉降產(chǎn)生。

2.2排水不暢以及填土的流失。排水不暢以及填土的流失造成“橋頭跳車”主要是指在橋梁構(gòu)造物以及路堤的連接部位，在雨季的影響下且路面和路基的排水不暢，雨水會(huì)通過接縫流入路基。持續(xù)不斷的雨水的流入，勢(shì)必會(huì)對(duì)地基的土壤造成沖刷磨損，造成土壤的流失。地基土一旦被沖刷的太多，地基的承載力就大大下降，再加上車輛的作用，路基極易發(fā)生塌陷現(xiàn)象。

2.3施工已經(jīng)監(jiān)理對(duì)工程質(zhì)量把控不嚴(yán)

修筑好橋梁構(gòu)造物以后，施工單位在進(jìn)行回填時(shí)，沒有按規(guī)范規(guī)定的工序施工，對(duì)填土厚度把控不到位，填土的質(zhì)量要求不嚴(yán)格，再加上路面的防排水措施不完善。局部段落受到作業(yè)面的影響無法采用機(jī)械碾壓夯實(shí)，但也沒有采取人工夯實(shí)措施，造成了壓實(shí)度達(dá)不到要求，在車輛荷載以及自重應(yīng)力的持續(xù)作用下，引起“橋頭跳車”。

3.“橋頭跳車”的常見處理措施

根據(jù)“橋頭跳車”常用的處置措施，以路基沉降為基礎(chǔ)，提出解決“橋頭跳車”的綜合解決方案。

3.1對(duì)基礎(chǔ)的處理

為降低路橋連接處的不均勻沉降、有效控制“橋頭跳車”，需要對(duì)路基進(jìn)行加固處理，對(duì)路基的排水以及沉降控制。在對(duì)路基進(jìn)行處理時(shí)，要綜合考慮路堤的與橋梁的銜接部分，保證路橋過渡段銜接的統(tǒng)一。通過實(shí)地考察計(jì)算以及專家論證后，考慮選用防控手段要重視以下兩點(diǎn)：（1）在路堤處理中，施工單位要注意路基基礎(chǔ)的平衡，包括縱向和橫向的平衡，縱向的平衡是要保證路面與橋面的平穩(wěn)順暢。（2）而對(duì)于路基的橫向平衡，要保證路肩與路面之間的高度差不宜過大。

對(duì)路堤基礎(chǔ)的軟弱地基處理，目前國(guó)內(nèi)較為常用的有：換填法、強(qiáng)夯法、減少附加應(yīng)力法、豎向排水體預(yù)壓法、深層攪拌法和高壓噴射漿法、振動(dòng)碎石樁法和淺層處治法等措施，經(jīng)過施工以及運(yùn)營(yíng)階段的檢測(cè)證明，這些方法在一定范圍內(nèi)能有效降低路堤地基的沉降[6]。

3.1.1換填法。如果在施工過程中采用大型機(jī)械設(shè)備對(duì)路基進(jìn)行碾壓后檢測(cè)其孔隙率仍然不能滿足要求，施工單位便可以考慮對(duì)路堤基底做淺層的換填處理，采用換填法時(shí)需要注意：（1）保證換填土的一致性。（2）當(dāng)遇到滲水情況，還要設(shè)置相應(yīng)的排水設(shè)施，以保證水能順利排出。

3.1.2排水固結(jié)法。當(dāng)路堤基礎(chǔ)填土過高，而且柔性土層較厚，路堤地基沉降大時(shí)，換填法不能滿足工程要求，需要繼續(xù)對(duì)其進(jìn)行深層次結(jié)構(gòu)的處理，排水固結(jié)法就適用于此種情況。排水固結(jié)法是處理天然地基較為普遍的方法，其步驟是先在地基中設(shè)置豎向排水設(shè)施，然后根據(jù)路堤本身重量進(jìn)行加載；或者在臺(tái)背回填土之前在其上先進(jìn)行加載預(yù)壓，使天然路基中的孔隙水排出，逐漸固結(jié)，地基沉降在填土鋪設(shè)之前完成，同時(shí)荷載逐步加大。在運(yùn)用排水固結(jié)法處理路堤基礎(chǔ)時(shí)，其大致過程是首先在路堤填土回填之前，在基礎(chǔ)表面采用垂直的方式打入排水通道，然后鋪設(shè)一層砂性土來作為墊層，接著在墊層之上再進(jìn)行填土，在填土的高度超過路堤的設(shè)計(jì)標(biāo)高的時(shí)候，可以通過填土的自重應(yīng)力來對(duì)地基土進(jìn)行壓實(shí)，讓地基提前產(chǎn)生沉降，在路堤地基的承載力以及沉降都達(dá)到要求之后，再繼續(xù)開展橋梁構(gòu)造物的施工。通過排水固結(jié)法能夠消除或者是降低路堤地基和橋梁構(gòu)造物地基之間的不均勻沉降，從而避免“橋頭跳車”現(xiàn)象的發(fā)生。

3.2對(duì)路堤的綜合處理

路堤與橋梁的不均勻沉降是引起“橋頭跳車”的重要原因之一，為了減少路堤的沉降，可以通過以下幾點(diǎn)對(duì)路堤進(jìn)行處理：（1）安排好施工工序，只有盡快對(duì)路堤地基以及路基填土進(jìn)行沉降處理，才能保證地基有足夠長(zhǎng)的時(shí)間發(fā)生并完成沉降。（2）提高路堤回填路段的壓實(shí)度，以降低由于路堤填土的自重應(yīng)力以及車輛荷載的垂直作用下導(dǎo)致的路段壓實(shí)度增加而產(chǎn)生的沉降。（3）合理選擇填土的性質(zhì)（包括其密實(shí)度，承載能力和排水固結(jié)能力），以降低填土的自重作用，避免路基由于上部自重應(yīng)力過大而對(duì)下部地基產(chǎn)生過大的壓縮沉降。（4）增加路堤自身的承載能力，減少路橋過渡段不均勻沉降。

3.2.1合理安排施工工序。（1）為了保證填土早日進(jìn)行以期盡早完成填土的沉降壓縮，在施工中應(yīng)先進(jìn)行橋臺(tái)的施工，待橋臺(tái)施工完成后，再開始橋墩的施工。（2）為保證橋臺(tái)填土的夯實(shí)效果，施工中要先使路堤得填土高度達(dá)到橋臺(tái)的標(biāo)高，再進(jìn)行下一步工序。

3.2.2強(qiáng)夯法處理臺(tái)背路堤。強(qiáng)夯法處理基礎(chǔ)在國(guó)內(nèi)外得到廣泛應(yīng)用，但是將此種方法用于路堤基礎(chǔ)的處理尚待討論其可行性。強(qiáng)夯法夯實(shí)路堤基礎(chǔ)是在路基回填完成后，但發(fā)現(xiàn)路基存在嚴(yán)重的壓實(shí)不足的問題時(shí)所采取的補(bǔ)救措施。強(qiáng)夯法處理地基基礎(chǔ)可以在短時(shí)間內(nèi)提高地基的壓實(shí)度，保證地基的密實(shí)度，從而極大提高土體的均勻性，降低路橋過渡段的不均勻沉降。

由于存在橋梁構(gòu)造物，使用強(qiáng)夯法必須對(duì)橋梁構(gòu)造物的承載能力（特別是其抗震強(qiáng)度）進(jìn)行檢驗(yàn)。運(yùn)用強(qiáng)夯法處理路堤基礎(chǔ)，不但要研究在重型夯錘作用下對(duì)土體的夯實(shí)效果，還要研究對(duì)于橋梁構(gòu)造物在沖擊力作用下會(huì)不會(huì)對(duì)構(gòu)造物產(chǎn)生不利的影響。

運(yùn)用強(qiáng)夯法處理路堤基礎(chǔ)需要注意的是必須要確保橋臺(tái)變形在較小范圍內(nèi)，且不影響結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。其優(yōu)點(diǎn)在于強(qiáng)夯法處理地基基礎(chǔ)較為經(jīng)濟(jì)，并且強(qiáng)夯使用的設(shè)備較為簡(jiǎn)單，可以大大縮短工期，強(qiáng)夯結(jié)束設(shè)備退場(chǎng)后，即可進(jìn)行下一道工序。

3.2.3合理選用回填土。由于此種公路病害在一方面是受路堤自重以及車輛荷載的共同作用的影響，故采用輕質(zhì)填料不但可以降低對(duì)地基的壓力作用，而且輕質(zhì)填料也相較于其他填料更易被壓實(shí)，沉降的發(fā)生極易出現(xiàn)。

3.3對(duì)路面的綜合處理

3.3.1橋頭搭板的設(shè)置。設(shè)置橋頭搭板可以使得不均勻沉降量分散在搭板上從而減少橋面受荷載作用壓力，路堤會(huì)生成較大的沉降量，這種沉降量逐漸過渡到剛性橋臺(tái)上，以達(dá)到順縱坡的目的，這種方法可以使得汽車在通過時(shí)產(chǎn)生的跳躍現(xiàn)象（橋頭跳車）減低。橋頭搭板的合理設(shè)置可有效解決路橋過渡段發(fā)生沉陷以及錯(cuò)臺(tái)的問題，但是設(shè)置橋頭搭板并不能解決縱向不平衡的問題，其原因是橋臺(tái)以及路堤之間出現(xiàn)了不均勻沉降之后，搭板的兩端會(huì)分別伴隨道路以及橋梁出現(xiàn)下沉，此時(shí)橋頭搭板會(huì)繞著簡(jiǎn)支端轉(zhuǎn)動(dòng)，故縱向不平衡問題仍然存在。

3.3.2過渡性路面的鋪設(shè)。過渡性路面就是鋪設(shè)在公路發(fā)生沉降之前的路面，等到路面沉降完成后在鋪設(shè)設(shè)計(jì)路面。過渡性路面使用的材料可以是預(yù)制水泥混凝土塊、條石鋪砌或?yàn)r青表處過渡層，這些材料不但價(jià)格便宜，而且自重應(yīng)力大，對(duì)地基沉降起到一定幫助。目前，過渡性路面使用的最廣泛的處理方法就是先鋪設(shè)水泥混凝土路面，該類型材料密度大，自重應(yīng)力高，能有效壓實(shí)地基土，加速地基土孔隙水的排出。

4.結(jié)束語

通過對(duì)“橋頭跳車”相關(guān)學(xué)術(shù)論文的研究，我們可以清楚的發(fā)現(xiàn)“橋頭跳車”對(duì)于行車舒適性、安全性造成了巨大影響，對(duì)道路維修道路養(yǎng)護(hù)造成巨大困難，而造成“橋頭跳車”的原因很多，但大部分還是由于路面與橋涵構(gòu)造物之間產(chǎn)生的不均勻沉降。了解此種類型的公路病害，明確解決方法，盡可能消除橋頭跳車現(xiàn)象。

【參考文獻(xiàn)】

[1]蔣功雪.高等級(jí)公路臺(tái)背回填設(shè)計(jì)與施工的探討[J].中國(guó)公路學(xué)報(bào)，1995，8（2）.46.

[2]陜西省高等級(jí)公路管理局，西安公路交通大學(xué).強(qiáng)夯處理橋臺(tái)背路基的研究[R].1994.

[3]馮忠居，方貽立，龔堅(jiān)城，等.高等級(jí)公路橋頭跳車的危害及其機(jī)理的分析[J].西安公路交通大學(xué)學(xué)報(bào)，1999，19（4）：33- 35.