基于高速公路橋頭跳車問題的研究

摘要：橋頭跳車是高速公路比較嚴重的質量問題之一，它很大程度上影響了高速公路的行車速度、安全性等，迄今為止還沒找到完全消除的方法。筆者根據公路建設的工程實踐，針對高速公路橋頭跳車的形成原因進行了分析，介紹橋頭跳車在工程設計中的預防措施，并對幾種較為可行的解決方案進行了探討。

關鍵詞：橋頭跳車；原因分析；解決方案

1橋頭跳車問題的基本概述

橋頭跳車是指引道路堤與橋臺構筑物填土銜接處產生較大差異沉降，使路面形成了顯著縱坡變化，從而造成高速行駛的車輛在該路段行駛時產生顛簸跳躍的現象。跳車現象在高速公路中危害極大，高速行駛的車輛發生跳車時，乘車的舒適度和行車的安全性都大大降低。車輛為避免跳車不得不在橋頭頻繁減速、加速，這樣對交通的流動性以及車輛的損耗和廢氣排放都產生了較大的影響。此外，橋頭跳車還會對橋梁的壽命產生惡劣的影響，加速橋頭路面及伸縮縫的破壞。文章從分析橋頭跳車的形成原因出發，分別對幾種具有代表性的解決方案進行了探討。

2橋頭跳車問題的原因分析

在柔性路堤與剛性橋臺結構物連接處，由于行車荷載的反復作用，填土自身固結所產生的差異沉降變形是跳車現象發生的直接原因。影響橋頭差異沉降的主要原因有: 填筑材料的壓縮；施工方法不當及接縫質量差；交通負荷大；排水不暢；填筑材料選用不當；沖刷造成填土流失等。

近河流的橋頭路基，由于河水的沖刷和排水不良，沖走了橋頭附近的土壤和臺背填料，是造成該處橋頭跳車的主要根源。就現場施工而言，橋臺臺背填筑是在構筑物基本完工之后，由于施工場地狹窄，作業不便，填筑壓實比較困難，而且容易積水。如果填筑不密實，完工后橋頭與路堤填土銜接處就會出現沉降差，就造成跳車現象發生。

建筑材料在受荷以后都會產生變形，引道填土路堤和橋臺構造物也不例外。填土路堤的剛度很小，易于在荷載作用下產生較大形變（包括塑性形變和彈性形變），而塑性形變占主導。據工程經驗及研究，填土體在荷載長期作用下塑性形變不斷積累。而橋臺構筑物具有很大剛度， 可以認為在施工結束時沉降已基本完成，在行車荷載作用下基本上無形變產生。這樣，橋臺臺背填土塑性形變就導致了橋頭部位差異沉降的產生。

填土自身固結形變及橋臺臺背填土塑性形變，導致橋頭與路堤填土銜接處產生差異沉降。一旦這種差異沉降超過某一限定值時，汽車經過該路段車輪會產生上下振動的現象。一般認為如果這個人體就會感到明顯不適，發生橋頭跳車現象。汽車行駛于凹凸不平的路面時因沖擊作用將對路面結構產生較大附加力[1]，而橋頭處的差異沉降“波紋”使得該部位路面承受的附加力增加， 附加應力沿著路基遠離橋臺的方向呈現先變大后減小的趨勢，從而加速了路面結構層破壞，加劇了路基填土的受荷形變。此外，還可能導致整個路面結構層在路堤與橋臺銜接處開裂，致使路面排水不良，使得地表水下滲到土基進一步降低填土體的剛度，增大沉降量，使跳車問題加劇，嚴重時還可能出現沉陷。另外，相鄰路基的協調變形問題，即路堤縱向上的差異沉降也是導致跳車現象的原因，一般認為如果相鄰路基的沉降差形成的坡度超過 就會出現跳車現象。

綜上所述， 柔性路堤與剛性橋臺銜接處是公路工程中的薄弱部位，如不作特殊處理，將產生嚴重的跳車現象。

3橋頭跳車問題的解決方案

3.1工程設計中預防

橋頭跳車問題，目前還沒有能夠徹底避免的好方法，但是在路橋工程設計過程中，如果把預防橋頭跳車問題產生作為設計目標之一，慎重考慮并做到以下幾點，很大程度上能夠降低橋頭跳車問題的嚴重性，從而將該問題的危害大大減小。

由于采用變剛度路基更能夠減小路堤縱向的差異沉降，一定程度上避免橋頭跳車問題的出現。設計時采要用不同置換率、不同樁長的攪拌樁對橋頭段路基進行處理。

臺后路基應選擇透水性好、內摩擦角大的材料(如碎石)。

重視排水問題。由于好的排水設計應能夠排除路面積水、防止沖刷。在橋臺周圍選用抗沖刷材料，并使用土工合成材料增強與細料的結合。

嚴格規范路堤填筑、路堤壓實、接縫以及排水的施工，尤其是橋臺背墻處的路堤要達到足夠的壓實度。

合理確定工期，并最好進行超載預壓，在路面基層施工前應保證有一定的自然沉降期，以提高軟基的固結度。

3.2工程實施中處理

處理好臺后地基。對臺后軟弱地基作良好處理是控制橋頭跳車重要措施。對軟弱地基處理， 目前有換填法、塑料排水板、超載預壓、粉噴樁復合地基等常用方法。工程實施時要根據當地實際情況，加以應用，使地基承載能力滿足設計要求。考慮到工程造價，一般情況可設置過渡性路面，加強養護補強措施，待沉降后再改鋪原設計路面，常用過渡性路面有預制水泥砼塊，瀝青過渡層等。

臺背在一定范圍內采用級配碎石。橋頭路基采用級配碎石回填，級配碎石具有較好的水穩定性與壓實性能，是一種理想的回填材料，由于不能采用振動壓路機碾壓，填料粒徑不宜過大，一般應< 5 cm ，并且應當具有一定的級配。施工中應當嚴格控制每層的松鋪厚度≤20 cm ，利用壓路機無激振分層碾壓，靠近臺身部分使用夯實機分層夯實。

研究表明回填碎石土的壓實效果比較理想，具水穩定性能，施工不受陰雨天氣的影響。施工中需用小型機具分層夯實，以保證其壓實性能，頂部可以鋪設一層6 %～8 %的白灰封層。從工程實施上講，用碎石填筑臺背來解決橋頭差異沉降問題，能夠達到消除橋頭跳車的目的，這一方法也切實可行，但由于工程造價偏高，目前來看還沒有被廣泛采用。

改進臺背填筑工藝，在橋頭填土完成后再澆筑橋臺蓋梁；臺后路基填筑之前， 在處理后的地基土拱上設置泄水管或盲溝等排水設施。

設置橋頭搭板。施工過程中利用橋頭搭板，是一種比較常見的解決橋頭跳車問題的方法。橋頭搭板設計的基本思想：通過設置橋頭搭板，將路堤與橋臺銜接處因較大差異沉降引起的路面縱坡突變進行緩和過渡，從而將路面縱坡變化控制在允許范圍內，以便達到消除橋頭跳車的目的。路堤與橋臺銜接段出現兩次較大的路面縱坡變化。設置搭板則是將兩次縱坡改善為一次或兩次縱坡漸變，消除高速行車的跳躍感，通常認為 時即可達到避免跳車目的。

根據工程經驗及研究表明：工程實施中設置橋頭搭板的效果并不十分明顯，很多時候卻增加了一些新的橋頭問題: 搭板在與橋臺的銜接端拱起會破壞路面；負荷交通下的橋頭搭板折斷，將導致路面開裂、雨水下滲而破壞填土路基等。

強化施工質量監管[2]。由于橋涵兩端路堤所處的位置和特定條件，路基質量的要求要高于一般地段。填土路堤與橋頭是兩種不同性質的結構物，具有不同的設計施工要求，為降低沉降差，應該在現有的基礎上提高該處路堤的壓實度要求。除了路基頂部土層可提高至98%或更高外，整個路堤的壓實度都應提高。同時，為了使橋臺填方達到要求的密實度，必須完善施工工藝、方法和強化施工質量管理。

參考文獻

[1]曠開萃.高等級公路橋頭跳車的綜合研究和分析[D].上海:同濟大學，2002.

[2]張曉峰.公路網規劃環境影響評價理論方法與應用研究[D].西安:長安大學，2007.

作者簡介：任青巖（1967-），男，河南清豐人，工程師。