試析高等級公路橋頭跳車的防治措施

摘要：目前，已投入使用的高等級公路中，橋頭跳車的現象普遍存在，針對這一現象產生的原因和解決措施進行了闡述。

關鍵詞：高等級公路；橋頭跳車；預防

1 橋頭跳車產生的原因

1.1 剛柔突變引起的沉陷跳車

剛度不同的路面在跳車處所產生的振動效果不同，柔性材料對能量的吸收要比剛性材料大。由于結構物橋臺一般采用剛性很大的堅石砌筑或鋼筋混凝土澆注而成，具有較大的整體剛度，屬剛性體；而與結構物橋臺相連的道路，具有剛性較小柔性較大的特性，屬彈塑性體。顯然，道路與結構物橋臺之間存在著較大的剛度差，這個剛度差的存在必然引起道路與結構物橋臺之間產生較大的塑性變形，相對差和較大的剛度突變，勢必增強橋頭跳車的振動效果。

1.2 地基土質不良造成的沉降

橋涵通常位于溝壑地段，地下水位較高，且多屬軟土。由于軟土一般都具有天然含水量高，孔隙比大、壓縮性強和抗剪強度低等特點，在軟土上填筑路基，便極易產生沉降。

1.3 臺背填料壓縮引起路基的沉降

臺背填料因含水份，存在孔隙，施工中采取任何措施也難將填料顆粒間的孔隙完全消除。在公路自重及車輛的垂直荷載與振動荷載作用下，孔隙率逐漸降低，填料逐漸壓縮，密實度逐漸增大，便在一定期限內產生路基沉降。

2 解決橋頭跳車的措施

2.1 嚴格控制橋頭路堤的壓實度

橋頭路堤及錐坡應用小型振動式壓路機分層碾壓，每層碾壓厚度不超過20cm，或用強夯機夯實。對臺背及柱式、肋板式橋臺的臺身周圍和橋頭引道填土的壓實度按設計規范再提高2個百分點，分層取樣測定其壓實度，并由試驗得出橋頭路堤的工后沉降量，以此來確定以后工序所應采取的措施(如自然沉降、預留變位值等)，以便于橋頭搭板長度所適應的工后沉降差相一致。

2.2 設置橋頭搭板

在橋頭設置搭板是防治橋頭跳車的一項主要輔助措施。搭板的一端支承在臺背上，用錨栓固定，另一端、可直接置于石灰穩定土或路面基層上，不設枕梁。搭板長度依據設計行車速度、路堤填土高度及預計的橋臺與臺后填土的工后沉降差的大小來確定，可選用4m、6m、8m、10m、12m幾種長度。搭板的受力形式多種多樣，在頂、底面配置足夠數量的受力鋼筋，搭板的下面設不小于2m厚的石灰穩定土或碎礫石墊層，石灰穩定土或碎礫石墊層應在兩則鋪至邊坡面處，并順路方向鋪至搭板外2～3m。路徑≤3m的明涵和暗式涵洞通道可不設橋頭搭板，但臺背填料應選用砂礫或石灰土，由挖除表土后的地面起進行填筑至路基頂，可選用小型振動式壓路機碾壓，壓實度同前。

2.3 合理選擇路堤填料

2.3.1 對軟土地段采用粉煤灰等輕質材料填筑路堤。

2.3.2 選用透水性良好、易壓實、沉降完成快、后期變形小的砂礫填筑路堤或用石灰穩定土處理橋頭路堤，或用物理力學性能比較高的流態粉煤灰水泥混合料作為橋臺回填料。

2.3.3 不準采用高塑性粘土填筑橋頭路段。

2.3.4 在橋頭路堤任一高度的平面內不應采用不同填料填筑(不同層次可用不同的填料)。

2.3.5 季節性凍融地區的橋頭路基上部采用水穩性好凍融性好強度高的粗粒土填筑，填筑深度應不小于最大凍深(包括路面結構層厚度)，以防凍脹時路面產生有害變形凍融時路床承載力下降。

2.4 地基處理

處理好橋頭軟弱地基，是控制跳車的關鍵。目前對橋頭軟弱地基處理，國內已有加固土樁法、料粒樁法、豎向排水體預壓法，堆載預壓法和淺層處治法等措施。下面介紹幾種行之有效的常用方法。

2.4.1 采用深層攪拌法加固橋頭軟基

該法屬加固土樁類型，主要適應于軟弱粘性土。深層攪拌法是20世紀60年代由日本和瑞典分別開發的軟土加固新技術，一般借助于壓縮空氣，采用專門深層攪拌機械設備，從不斷回轉的中心軸端向四周被攪松的土中噴出漿體或粉體固化劑(如水泥等)，經葉片攪拌，并吸收周圍水份，在加固的深層軟土中進行一系列物理——化學反應，使軟土硬結成具有整體性和一定強度的優質復合地基，從而提高橋頭軟土地基承載力，減少沉降量(特別是工后沉降)，縮短固結期，提高邊坡穩定性。

2.4.2 采用砂樁加固橋頭軟基

該法屬料粒樁類型，適用于松砂地基、雜填土或軟土，對地基土起置換作用、豎向排水作用和擠密作用，在20世紀30年代起源于歐洲。主要施工工藝程序：整平原地面→機具定位→樁管沉入→加料壓密→拔管→機具移位。為加速地基固結，減少后期沉降，一般根據實際情況，配合堆載預壓或超壓施工，使地基強度顯著提高，同時改善地基的整體穩定性。

2.4.3 塑料排水板堆載預壓法。

該法屬豎向排水體預壓類型，主要適用于透水性低的軟弱粘性土。塑料排水板是由芯體和濾套組成的復合體，或是由單一材料制成的多孔管道板帶，其主要施工工藝程序：整平原地面→攤鋪下層砂墊層→機具就位→塑料排水板→穿靴→插入套管→拔出套管一割斷塑料排水板→機具移位→攤鋪上層砂墊層。為加速排水固結，減少后期沉降，一般都配合堆載預壓或超壓施工，使地基土的有效應力增大、抗剪強度和承載力及穩定性都得以提高。其特點是施工簡便快捷，造價較低。

2.5 橋頭路面作特殊結構處理

考慮橋臺與臺背路面在結構、材料、剛柔、脹縮等方面存在的差異，為了在其縱、橫向都能平順逐漸過渡，可采取以下措施：

2.5.1 設置枕梁和搭板。枕梁和搭板根據不同情況應采取不同的布設方式：①橋梁為正交時，搭板預制安裝，板頂澆6cm厚30號鋼筋或鋼纖維砼鋪裝層，在搭板與砼路面相接處設置脹縫，在與搭板鄰近的2～3塊路面的板縫連續設置脹縫。②橋梁為斜交時，除用鋼筋砼搭板和鋪裝層整體現澆完成以外，還另設鋼筋砼漸變板。漸變板的塊數視橋梁斜交角度大小而定，大于70°、70°～45°和小于45°時分別設1、2、3塊板或以上，并考慮受力關系，其短邊應≮5m，長邊≯10cm， 搭板按簡支計算配筋，漸變板按構造鋼筋位于板面下1/3～1/2板厚范圍。

實踐證明采用此措施還應考慮到：①搭板的長度確定至關重要，一般采用＞5m長搭板為佳，且其長度與路堤填高成正比，并與土基狀況有關。②搭板按簡支板進行內力優化并配筋，面層按構造鋼筋配筋，但在荷載作用于搭板時，板下路基會起到一定的支承作用，尤其當枕梁下沉時，部分搭板更受到路基支撐，使板頂產生局部拉應力，對這種復雜的受力過程，設計時難以確定，故配筋與實際會有出入，枕梁按彈性地基梁計算，其關鍵問題在于確定地基(路基)反力的分布規律，而截止到目前關于彈性地基結構計算的各種理論都只是部分地、不同程度地反映地基的實際性質，只在一定范圍內比較符合實際，故對于不同計算方法的適用范圍應予特別注意。③搭板頂面設置何種鋪裝層，設計時應考慮當其出現沉陷時需要使用的修補材料、修補方法，并結合實際情況及相關問題，進行處理以達到滿意效果。

2.5.2 設置變厚式埋板。對瀝青砼路面，在橋臺連接處增設變厚式水泥砼埋板，對水泥砼路面，則將連接處的路面板改為變厚式。在搭板、埋板或變厚式板下，為保證連接部位的剛柔層次在水平和垂直方向均漸次變化，宜采用強度及回到彈模量均高于土基的路面結構層材料，以提高該部位的整體受荷和抗沖能力，利于減小錯臺幅度，調整不均勻沉陷。

2.5.3 路面類型過渡。橋頭不均勻沉降原因多，且難于根除，為此應根據橋涵的長度和接線填方長度在橋頭一定長度范圍內鋪剛性過渡層或瀝青過渡屢。