橋頭跳車現象的形成機理和處置辦法探討

郭志堂

(山西省和順公路管理段，山西　和順　032700)

橋頭跳車現象的形成機理和處置辦法探討

郭志堂

(山西省和順公路管理段，山西和順032700)

郭志堂(1974—)，男，工程師，主要研究方向為公路工程施工和管理。

摘要：道路橋梁橋頭跳車現象對道路行車的舒適性和安全性造成了較大的影響，成為道路工程和相關學術界關注和研討的問題。文章闡述了橋頭跳車現象的成因和主要危害，從設計和施工因素、臺背填料的壓縮特性、路基和橋臺整體結構特性方面，分析了橋臺和主路之間的沉降原因，并探討解決橋頭跳車問題的主要途徑。

關鍵詞：道路橋梁；橋頭跳車；路基沉降；形成機理；處置工藝；探討

0引言

在漫長的道路交通線上，各種橋梁和隧道與平面道路相輔相成，而設計新穎的橋梁總是人們眼中一道亮麗的風景線。道路離不開橋梁，這不僅在筆者所在的以多山區丘陵著稱的山西地區，而且在一望無際的平原地帶，為了實現現代道路交通要求的全互通全立交等要求，大量橋梁也已成為道路工程建設的必須。長期以來，在通過橋梁和與平面道路的過渡線時，橋頭跳車現象十分普遍。振動幅度較大的橋頭跳車不僅會造成嚴重的行車不適，也是發生交通事故的重要誘因(眾所周知，橋梁的高程往往大大高于當地道路的行車平面，因此橋頭跳車現象若引發交通事故，其嚴重程度也會大大高于其它路段的類似事故)。鑒于此，橋頭跳車現象是目前道路工程施工常見的質量缺陷，也是較為嚴重的道路常見病害。

1道路橋梁橋頭跳車現象的成因和主要危害

基于道路橋梁的結構設計，路和橋的連接處通常一端是橋的起始端，即橋臺；另一端是主路結構。相對于高等級道路，即無論是瀝青混凝土路面，還是水泥混凝土路面，其主路結構均是由下部的水泥穩定基層和上部的面層組成。橋梁的基礎和上部橋面為一剛性整體，而主路結構是由多層結構組成的綜合體，特別是瀝青混凝土路面所展現的是一種較為典型的柔性特質。鑒于此，橋梁和主路的基礎及面層由于各自的基礎深度和結構的差異勢必造成它們抗壓性能指標的不同[1]，當承受上部車輛造成的荷載時，其抗壓性能會呈現更大的差異。這種差異勢必造成路和橋的上平面之間的沉降差，其結果即形成車輛通過路橋沉降差時的跳車現象。

當然，車輛通過橋頭時對橋臺的沖擊(這種沖擊顯然是由路橋沉降形成的高度差引發的)機理涉及較為復雜的力學特性，但路橋之間不同的搭板長度、不同路基填方形成的沉降值(在我國黃土高原的高填土和以南方水網地帶為代表的軟土地質等表現更甚)、不同荷載和車速的車輛作用及施工質量造成的影響等因素均會對行車通過橋頭時產生的跳動幅度和沖擊強度造成不同的影響。橋頭跳車現象的直接結果和危害主要有下述幾點：

(1)形成對橋臺的附加沖擊載荷，同時根據力的作用和反作用原理，又對與橋臺結合的主路部分造成嚴重的反作用沖擊。

(2)附加沖擊載荷的作用將使橋頭搭板、伸縮縫和橋基支座加速損壞，而對橋頭路面和路基的反作用沖擊必然會加劇其快速沉降。

(3)由此引發的橋頭路面和路基的快速沉降會造成上部行車的加速磨損，誘發交通事故。

橋頭跳車現象造成的危害是十分嚴重和現實的問題，如筆者所在的山西晉中某高速路段曾發生的高架橋上大型載重車撞毀護欄的翻車事故，究其原因之一即與當時車輛在較大高差的橋頭跳車過程中造成整車行駛失穩有直接關系。而類似情況在道路交通中十分普遍，必須引起道路設計、工程施工和交通管理部門的高度重視。

〗2橋臺和主路之間的沉降原因分析

2.1　設計和施工因素

與橋梁銜接的主路路基沒有達到設計的抗壓強度，特別是對軟土地基的處置失當。如在橋背回填時隨意選取填料(近來媒體曝光的某鐵路工程局鐵路隧道路基回填料隨意選取當地泥土而造成事故隱患是為典型之一)；在路基施工過程中，為追求工程進度，在路基沉降尚未完成時即開始上部路面的鋪筑；材料松鋪厚度不按規定作業和壓實密實度不合要求等都會給工程后期和道路通車后的不均勻沉降造成隱患(近年來，施工部門采用的大質量重力夯實和沖擊式壓實工藝對提高路基的抗壓強度具有明顯改善作用)。

2.2　臺背填料的壓縮特性問題

臺背填料的種類和性質將對路基的沉降程度產生直接的影響。臺背填料的種類很多，但其自身含水量的比例有較大的差異。而水分與填料的密度和比重差異更為明顯，這就使得臺背填料的顆粒之間存在一定的空隙，而這種空隙很難以常規壓實手段進行較為徹底的消除。

大量試驗表明，臺背填料的自身含水量與其工后沉降有直接關系。一般情況下，路基的工后沉降值與填料的自身含水量的多少呈現正比直線關系，其基本規律如下頁圖1所示(壓實密實度取96%~98%)。顯然，為了減少臺背填料顆粒之間的空隙，進而達到減少和控制路基的工后沉降值的目的，在工程中適當降低臺背填料的含水量是重要的。

圖1　填料的含水量與其工后沉降的關系圖

2.3　路基和橋臺整體結構之間的沉降差異

從路基和橋臺整體結構特性分析，可以認為橋臺是一種剛性結構，而路基與橋臺相較是一種柔性結構。在實際工程中，橋臺的沉降量允許值約為20~30 mm，而當路基為軟土地基或高填土結構(我國的橋梁施工工程大多如此)時的路基填筑要求的沉降量允許值在50 mm以上。這種沉降值的差異，直接導致了路基和橋臺之間的錯臺現象，最終導致橋臺跳車問題。

3解決問題措施的探討

3.1　臺背填料的選用

填料的選用直接影響到路基的抗壓強度，因此與工后路基的沉降值息息相關。填料選用的原則是摩擦角多且大、抗壓強度優異、自然穩定性好和可壓縮性小的材料，如各種碎石和級配砂礫等。筆者所在的山西晉中地區是全國煤炭鋼鐵基地，鋼鐵冶煉后產生的大量廢渣是臺背填料的優選，不僅完全符合填料選用的原則，而且做到了廢料再用，其環境保護的社會效益亦十分突出。

3.2　橋頭地基必須達到設計要求的抗壓強度

橋頭地基一般不會是原始基礎，在基礎開挖狀態下的橋頭地基必然屬于抗壓強度較為薄弱的軟土地質。與相鄰的橋梁基礎相較，其抗壓強度更為薄弱[2]，因此對橋頭地基進行必要的強化處置以達到設計要求的抗壓強度對減少地基的工后沉降，進而控制橋頭跳車的幅度是十分關鍵的。

對軟土地質的處置辦法主要有排水固結、開挖置換、拋填擠淤增強和復合地基處置等補強等工藝方法。在實體處置工程中，應根據實際土質情況(特別是土質的結構組成和含水量等)選擇合理的處置方式并特別注意有效排水，減少基礎材料中的含水量。但無論采用何種工藝，由于處置厚度較大，為了達到地基的抗壓強度，必須分層作業，逐層壓實(壓實密實度應達到96%~98%)，從而形成自下而上的整體強度[3]。特別指出的是，橋頭地基緊貼橋臺的部分與橋臺形成90度直角，極易形成壓實作業的死角。為了保證壓實效果，應對橋頭地基部分先行處置，再完成主路其它部分的基礎作業。若主路其它部分的基礎作業已經完成，則必須采用較大壓強的沖擊夯錘完成橋頭地基緊貼橋臺部分的壓實作業以切實消除壓實死角。

3.3　設置過渡性鋼筋混凝土搭板

增設過渡性鋼筋混凝土搭板可將路基產出的沉降逐漸過渡到剛性橋臺上，結果使得車輛經過時的跳動有效減輕，過渡性鋼筋混凝土搭板的長度隨道路等級的不同取3 000~8 000 mm。由于混凝土搭板具有一定的長度和寬度(橋面寬度)且上部受力較大，因此搭板的基礎必須特別加強，以保證搭板在受力時不致變形和破壞。

4結語

長期以來，橋頭跳車現象對道路行車的舒適性和安全性造成了較大的影響，如何減輕和消除這種影響一直是道路工程和相關學術界十分關注和積極研討的問題。雖然橋頭跳車現象的形成機理較為復雜，但只要根據當地地基結構的具體情況選擇適用的工程材料和合理的處置工藝，并在處置工程中注重和保證施工質量，減輕并將橋頭跳車幅度限制在相關技術規范要求的范圍內是能夠做到的。

參考文獻

[1]李炳林.土體壓力對橋梁的影響分析及加固方法研究[J].中國公路，2013(18)：122-123.

[2]于振林.攪拌樁處理公路軟弱地基施工工藝的探討[J].山西交通科技，2013(1)：122.

[3]歷蘭伯.公路膨脹土路基處理方法[J].交通世界，2013(11)：108-109.

Discussions on Formation Mechanism and Treatment Methods of Bridge-head Bumping Phenomenon

GUO Zhi-tang

(Shanxi Heshun Highway Management Division，Heshun，Shanxi，032700)

Abstract：The bridge-head bumping phenomenon of road bridges caused a greater impact on the driv-ing comfort and safety，and it has become the common concern and research issues in road engineer-ing and related academia fields.This article described the causes and major hazards of bridge-head bumping phenomenon，and from the design and construction factors，compression characteristics of abutment packing materials，and overall structural characteristics of roadbed and abutment，it analyzed the reasons for the settlement between abutments and main road，and discussed the main way to solve the bridge-head bumping problem.

Key Words：Road bridges；Bridge-head bumping；Subgrade settlement；Formation mechanism；Treat-ment process；Discussion

收稿日期：2015-02-05

文章編號：1673-4874(2015)02-0042-03

中圖分類號：U445.7+1

文獻標識碼：A

DOI：10.13282/j.cnki.wccst.2015.02.011

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