利用橋頭搭板法改善高速公路橋頭跳車的研究

羅 鵬

楊凌職業(yè)技術(shù)學(xué)院（712100）

0 前言

陜西高速公路是我國高速公路網(wǎng)的重要組成部分，也是西北地區(qū)通往西南、華北、中南地區(qū)的公路交通樞紐，還是新絲綢之路和新亞歐大陸橋上重要的過境通道。 2019 年1 月11 日，根據(jù)陜西省交通工作會議，2020 年陜西省將建成高速公路超過6 300 km，實現(xiàn)縣縣通高速。

陜西關(guān)中地區(qū)位于陜西中部， 總面積5.55 萬km2。 包括西安、銅川、寶雞、咸陽、渭南 5 個省轄地級市，共54 個縣（市、區(qū)）。除寶雞的鳳縣、太白兩縣和西安的周至縣南麓基本屬長江流域外，其余均屬黃河流域。以西安為中心的關(guān)中地區(qū)有古代文明的歷史，也是現(xiàn)代文明比較發(fā)達(dá)的地區(qū)之一。

陜西關(guān)中地區(qū)路基填筑多為黃土，濕陷性黃土受水浸濕后會產(chǎn)生較大的沉陷， 容易造成路基沉降，加劇橋頭跳車現(xiàn)象。因此，盡快改善橋頭跳車現(xiàn)象，對于陜西關(guān)中地區(qū)的高速公路耐久性和服務(wù)質(zhì)量都有極為深遠(yuǎn)的意義。

1 橋頭跳車的危害

橋頭跳車作為公路與橋梁銜接部位產(chǎn)生的一種病害，會對車輛行駛造成嚴(yán)重影響，并且極易引發(fā)交通事故。 在橋面與路基沉降差達(dá)到1.5 cm 時，行車人員便會感到不適；達(dá)到3.0 cm 時，橋頭跳車即已十分嚴(yán)重，必須開展維修處理[1]。橋頭跳車的危害，主要包括:

1）橋頭跳車會影響行車安全。當(dāng)公路上出現(xiàn)有臺階時，行車不得不降低車速，以此會對公路的正常使用功能及通行能力造成不利影響。 同時，橋頭跳車還會對行車人員的身心帶來極大影響，并且會造成裝載貨物損壞。 如果行車速度過快，橋頭跳車還會引發(fā)翻車、追尾等交通事故，對行車人員的生命、財產(chǎn)安全構(gòu)成極大威脅。

2）橋頭跳車會加大公路養(yǎng)護(hù)成本。當(dāng)公路上出現(xiàn)有臺階時， 每每有車輛通過橋頭都會產(chǎn)生相應(yīng)的沖擊、跳動，以此會對橋梁、道路帶來額外的沖擊，導(dǎo)致橋頭搭板、伸縮縫、支座等受到破壞，其中，對伸縮縫、支座的破壞更是對橋梁性能構(gòu)成極大的威脅。為了開展好對橋梁的保護(hù)， 要對路橋過渡區(qū)域產(chǎn)生的臺階開展及時處理，進(jìn)而會不斷加大公路養(yǎng)護(hù)成本。

3）橋頭跳車會加大車輛運輸成本。 在車輛行駛至橋頭時，倘若存在臺階車輛會發(fā)生跳車現(xiàn)象，并產(chǎn)生一定的沖擊力，從而也會對車輛帶來一定的傷害，尤其是會使車輛的輪胎、內(nèi)部齒輪出現(xiàn)嚴(yán)重磨損，進(jìn)一步會縮短車輛使用壽命，加大車輛運輸成本。

2 橋頭跳車的病理

1）縱坡轉(zhuǎn)化引發(fā)的橋頭跳車，該種情況指的是臺背、 構(gòu)造物不均勻沉降過大時引發(fā)的橋頭跳車。倘若縱坡發(fā)生變化，行車便會受到影響。

2）沉降差引發(fā)的橋頭跳車，該種情況指的是橋面和其后的填土不均勻沉降引發(fā)的橋頭跳車。 設(shè)計人員在設(shè)計時通常會考慮橋面的沉降影響，所以橋面的沉降量極小， 這一沉降差是填土材料造成的，倘若地下水位偏高，軟土過多，便極可能出現(xiàn)沉降。所采用填土材料通常會含有一定水分， 施工過程中難以對填土材料孔隙中的水分進(jìn)行充分排出， 加之沉降量還會受到施工壓實速度的影響[2]。 另外，剛性橋面與柔性路堤在不斷的車輛荷載影響下不均勻沉降，也會引發(fā)橋頭跳車。

3）地基基礎(chǔ)沉降引發(fā)的橋頭跳車。 該種情況常見于夏季降雨的南方地區(qū)以及季節(jié)性冰凍的北方地區(qū)，由于夏季降雨會影響填料的特性，季節(jié)性冰凍會影響路基強(qiáng)度，最終造成橋面、路堤不均勻沉降加速，致使引發(fā)橋頭跳車。

3 橋頭搭板法改善橋頭跳車面臨的問題

橋頭搭板法是改善橋頭跳車的一種常用手段，但設(shè)置橋頭搭板后又會產(chǎn)生一系列新的問題，諸如搭板脫空、搭板錯臺或過大沉陷等。

3.1 搭板脫空

在設(shè)置橋頭搭板后，起初搭板與臺背填土接觸密實，這期間如果在搭板遠(yuǎn)臺端受到車輛荷載影響，則地基土將會對搭板產(chǎn)生反作用力。 在該種情況下，對于填方偏低、填土可靠的地基，后期沉降偏?。粚τ谔罘礁?、填土不佳的地基，后期則會產(chǎn)生較大的沉降，可能會引發(fā)搭板脫空現(xiàn)象，而搭板脫空會進(jìn)一步造成搭板所受作用力顯著升高，致使搭板折角、斷裂。

3.2 搭板錯臺或過大沉陷

在搭板與路基連接部位，一方面存在剛度的不同，另一方面板塊受力情況也不一致，所以，在搭板遠(yuǎn)臺端極易產(chǎn)生錯臺、過大沉降，使得搭板跳車部位轉(zhuǎn)移至搭板遠(yuǎn)端，引發(fā)再次跳車情況。 搭板近臺端設(shè)置在橋面上，在搭板的遠(yuǎn)臺端設(shè)置在土基或者枕梁上，因為遠(yuǎn)端出現(xiàn)沉陷及在車輛荷載影響下，搭板發(fā)生轉(zhuǎn)動及縱向滑動。 如果滑移達(dá)到一定水平，則會導(dǎo)致搭板發(fā)生滑落，所以需要設(shè)置錨栓。 在一些軟土地區(qū)針對搭板設(shè)置錨栓后，搭板的滑移情況仍舊未能徹底消除，使得搭板內(nèi)產(chǎn)生相應(yīng)的拉應(yīng)力。如果板端的沉降量偏大，錨栓孔內(nèi)應(yīng)力集中，拉應(yīng)力超出極限范圍，則錨栓孔會開裂，極易致使搭板繼續(xù)滑落。

4 橋頭搭板法在改善陜西關(guān)中地區(qū)高速公路橋頭跳車中的設(shè)計與施工

4.1 設(shè)計方面

考慮到陜西關(guān)中地區(qū)的水文地質(zhì)等實際情況，在橋頭搭板設(shè)計過程中，應(yīng)結(jié)合當(dāng)?shù)貥蛄簩嶋H情況及路基與橋梁構(gòu)造物相互間差異沉降的容許值，選擇適用的搭板類型。

1）單段式搭板。 該種搭板臺背僅設(shè)置一段搭板，搭板近臺端設(shè)置于背墻頂面。 搭板遠(yuǎn)臺端設(shè)置分為有枕梁和無枕梁。 前者是將枕梁設(shè)置在搭板遠(yuǎn)臺端下方， 用以將搭板上的一些荷載傳輸至地基，并提升搭板的橫向抗彎剛度。 針對搭板較長的情況，可將枕梁朝臺背進(jìn)行適當(dāng)移動，實現(xiàn)懸臂狀態(tài)。這樣不僅可縮減搭板厚度，還可讓搭板與路堤相互間獲得良好的過渡。 后者則是對搭板遠(yuǎn)臺端進(jìn)行增厚處理， 即在搭板下方鋪設(shè)碎石墊層和素混凝土，搭板頂端可鋪墊層，然后鋪瀝青混合料面層。

2）多段式搭板。 如果搭板設(shè)計長度在8～10 m，則可選擇多段式搭板，并于搭板段間的接頭下方設(shè)置枕梁、拉桿，有效縮減搭板厚度，確保沉降平順[3]?，F(xiàn)階段，我國廣泛應(yīng)用兩段式或三段式搭板，也就是以假鉸的方式于搭板分界界面部位開槽并塞填縫材料。

3）可抬升式搭板。 該種搭板構(gòu)造較為簡單，僅需在枕梁下設(shè)置一處預(yù)留工作井，并于井底設(shè)置30 cm 的混凝土，用砂填充。 在抬升搭板過程中，并借助千斤頂對枕梁、搭板進(jìn)行抬升，最后通過預(yù)留孔或者板側(cè)將水泥漿壓入板下。

4.2 施工方面

施工要結(jié)合該地區(qū)的具體情況，搭板與橋面的連接是防治橋頭跳車的重中之重。 結(jié)合不同類型工程特征，一般可選取下述幾種連接形式，建立起搭板與橋面的有效連接。 ①錨栓。 為避免搭板出現(xiàn)滑移，致使橋面凹坑，可于搭板與臺背相互間設(shè)置水平拉桿及豎直錨栓， 通常選取直徑為22 mm 的鋼筋，間距控制在75～80 cm；②支座?？捎诖畎褰_端下方鋪設(shè)油氈墊層，厚度控制在1～2 cm。 如果選取板式橡膠支座，其規(guī)格可控制在150 mm×150 mm×（21～38） mm，支座間距控制約 80 cm[4]；③填縫。 針對水泥混凝土路面，于橋面與路堤連接部位，極易產(chǎn)生橫橋向裂縫。 為避免雨水滲入，可裝填瀝青麻絮、玻璃纖維類材料，然后裝填較稀的瀝青。

在施工過程中，特別要注意以下幾方面的內(nèi)容:①橋頭搭板施工步驟依次為測量定位、捆扎鋼筋、裝置側(cè)模、澆筑混凝土、拆模養(yǎng)護(hù)；②澆筑混凝土過程中應(yīng)結(jié)合搭板坡度由低處向高處開展，振搗時防止碰撞鋼筋和模板；③橋頭搭板切忌出現(xiàn)空洞、露筋現(xiàn)象。

5 結(jié)語

在陜西關(guān)中地區(qū)， 治理橋頭跳車要因地制宜。橋頭跳車對行車人員在公路上的行駛會帶來極大的危害，很大程度上威脅著行車人員的生命財產(chǎn)安全。 所以，為實現(xiàn)橋頭搭板法對橋頭跳車的有效防治，相關(guān)人員應(yīng)結(jié)合橋頭跳車的病理、橋頭搭板法，改善橋頭跳車面臨的問題， 制訂針對性解決方案，減少橋頭跳車現(xiàn)象，積極促進(jìn)該地區(qū)高速公路事業(yè)的有序健康發(fā)展。