淺議公路橋頭跳車的原因、危害及防治措施

張 堃，姜景山

(南京工程學院建筑工程學院)

目前，已投入使用的公路都普遍存在一個問題，即道路在橋梁臺背回填處出現不同程度的沉降，導致在橋梁構造物和臺背路基之間產生一個較大的沉降差，使得橋頭處路面產生一個較大的坡度變化，路面原有的平順性受到較大破壞，使來往車輛在通過橋頭時產生跳躍，既對橋面、路面和汽車產生沖擊，加速橋面、路面和汽車的損壞，增加了運營維護費用，影響了交通通行，也會對車輛內的司機和乘客造成一定的不適感，影響了行車舒適性，嚴重的橋頭跳車可導致交通事故，如2001年6月8日凌晨1 時40 分，廣西欽州市靈山縣靈東大橋發生一起由于橋頭跳車所引發的大客車墜落水庫的特大交通事故，共造成29 人死亡。而如果要保證行車舒適性，則勢必要降低行車速度，則既會影響通行效率，也會由于橋頭處突然減速給道路行車安全帶來一些隱患，嚴重時會導致生命和財產損失。因此，橋頭跳車已經成為公路工程的一大通病和詬病，它不僅威脅到了人們的生命財產安全，也損害了公路工程的社會效益和經濟效應。因而，如何消除公路橋頭跳車問題是很有意義和亟待解決的課題。

1 橋頭跳車形成的原因

橋頭跳車是指由于橋梁構造物與橋梁臺后的路基之間的沉降差超過某一限定值造成汽車經過該路段時車輪產生上下振動的現象。一般認為當這種沉降差(臺階高度)達到1.5 cm 后就會給司機、乘客帶來不舒適感。

橋墩基礎一般直接坐落在巖石上或者是良好的持力層上，不論從勘察、設計還是從施工階段人們對橋梁的技術要求和重視程度都要遠遠高于臺背路基，因而沉降量很小。而臺背地基在路基荷載和汽車荷載的長期作用下會產生較大的沉降，再加上路基填土由于本身含有水分、存在孔隙、壓實度很難達到100%，并且臺背處場地狹窄施工質量難以保證，因而沉降量較大。因此，橋臺和臺背路基之間產生了較大的差異沉降，致使橋梁與臺背道路縱坡產生了較大的縱坡變化，導致車輛在經過橋頭時產生跳躍和顛簸現象，如圖1所示。而橋梁與臺背路基之間產生過大的差異沉降的根本原因是各種因素(勘察、設計、施工等)所導致兩種結構剛度差異太大所致，橋梁屬于剛性結構，而臺背路基屬于相對柔性結構，這種剛度的巨大差異導致在相同荷載作用下也產生的較大的差異變形(差異沉降)，因此橋頭跳車的防治一種可以從協調橋梁和臺背路基的剛度入手，即采取相應措施使剛度漸進過渡，最終使變形逐漸協調;另外就是直接協調橋梁和臺背路基的變形，使橋梁能夠適應臺背路基的沉降，使橋梁和道路縱坡平順變化。

圖1 橋梁與道路縱坡的變化示意圖

2 橋頭跳車產生的危害

由于橋梁結構物與臺背的不均勻沉降，致使路橋過渡段出現不同程度的凹陷甚至臺階等，從而使路面平整度受到影響，嚴重影響了公路的正常使用功能，有如下危害:

2.1 影響行車舒適性

由于車輛通過橋頭陡坎時引起跳車，使車輛顛簸，引起乘客及駕駛員的不適，同時對駕駛員產生一定的心理影響，引起駕駛員在經過橋頭跳車路段時心率加快和血壓升高等不良反映，嚴重的橋頭跳車會對駕駛員造成較大的心理壓力，可能會影響駕駛員對車輛的正確操作，造成行車事故。

2.2 降低行車速度

當車輛行至橋頭縱坡轉折處，為防止車輛的劇烈沖擊跳動，駕駛員被迫剎車減速或減小油門，從而降低行車速度。另外，車輛經過橋頭路段發生騰空跳躍時，驅動力的傳遞也會受到影響，減小了行車速度。行車速度降低的影響表現在:一方面橋頭區域車輛突然減速容易引發交通事故，造成交通擁堵;其次，通行速度的降低了減小了道路的通行效率;最后，車輛減速容易增大車輛及燃料的損耗，造成浪費，污染環境。

2.3 影響行車安全

車輛通過橋頭區域產生的沖擊和顛簸，會對駕駛人員產生不利的心理影響，嚴重時則會影響其對車輛的正確操作，造成車輛失控，引起行車事故。在國內曾多次發生因橋頭跳車嚴重而造成的翻車事故，如前述的2001年6月8日的廣西靈山縣特大交通事故，就是由于橋頭跳車引發駕駛員操作不當所引發的交通事故。

2.4 增加車輛運營和保養成本

因橋頭跳車而不得不在橋頭頻繁減速，以減輕汽車的顛簸，無論減速行駛還是顛簸現象的發生，都對汽車部件造成不同程度的損壞和輪胎的磨耗;同時汽車行駛速度的不穩定，無形中既浪費了燃料，也增加了廢氣的排放;另外，還增加了車輛的行駛時間。因此，橋頭跳車的出現，提高了車輛的運營成本。而車輛通過橋頭時產生的跳動和沖擊，也加劇了車輛部件、輪胎等的磨損，降低了車輛的使用壽命，提高了運營成本。

2.5 增加公路養護費用

臺階的存在使得車輛通過橋頭時產生跳動和沖擊，從而對橋梁和道路產生附加的沖擊荷載，加速了橋臺、橋頭搭板、支座、伸縮縫以及路面的損壞，特別是支座和伸縮縫的破壞。為了維持良好的使用狀況，要經常對路橋過渡段進行及時的維修與養護，既增加了大量的人力、物力和財力，而且也產生了不良的社會影響。

國內外眾多資料表明，因橋頭跳車問題而增加的道路運營養護費用驚人，如美國約有1/4 的公路橋梁(約150 000座橋梁、通道等構造物)受到橋頭跳車的影響，為此每年花費的養護費用高達1 億美元以上。同樣，在我國在橋頭跳車的養護方面也耗費了大量的財力，以湖北武漢——宜昌高速公路橋頭跳車養護費用進行分析推算，全國高速公路年均養護過渡段的費用要高于1 億元。

2.6 降低道路資源利用率

車輛在經過橋頭跳車路段時減速慢行降低了道路資源的利用，同時橋頭跳車區域經常性維修保養封閉道路造成道路資源的利用降低，也容易造成的交通擁堵，引發公眾對公路服務部門的不滿，降低政府的公信力，也影響了社會經濟的和諧發展。

由此可見，橋頭跳車的發生使公路不能達到安全行駛、高效運營、舒適乘車的目標，降低了公路服務水平，增加了運營養護成本，影響了社會效益和經濟效益。因此，必須對橋頭跳車的病害進行有效的防治。

3 橋頭跳車的防治措施

引起橋頭臺背處公路沉降的原因有地基沉降、路基沉降、設計原因、施工原因等，針對沉降的原因，通常采取如下防治措施。

3.1 地基處理

橋頭臺背處路基為了與橋梁平順銜接，路基高度設計的相對較高，路基荷載也較大促使地基產生了較大的地基變形，特別是軟弱地基，變形更大甚至會影響到地基和路基的穩定性。因此，必須采取有效的地基處理措施對地基進行加固，增加地基的剛度，減小地基變形。

目前，地基處理常用的方法有:深層攪拌樁、CFG 樁、砂樁、預應力混凝土管樁、真空預壓聯合堆載預壓等。此外，為了使剛度平穩過渡，現在很多設計采用變剛度設計原則，如采用長短樁或疏密樁等方法使臺背地基剛度逐漸過渡。

3.2 路基處理

橋頭臺背處路基較高，如不對橋頭路基進行有效處理和控制，在汽車長期反復荷載作用下也會產生較大沉降，最終導致橋梁與臺背路基之間較大的沉降差引起橋頭跳車。目前路基處理常用的方法有控制臺背路基填料選擇和路基壓實質量，采用輕質高強材料(如EPS、泡沫輕質土等)，使用土工合成材料對路基進行加筋，對已有路基也會采用注漿加固等措施進行處理，通過增強路基剛度或減小路基荷載等方法減小臺背路基的沉降。

3.3 路面處理

此外，針對路面也可采取一定的措施，盡量減小臺背路基過大沉降的影響。如工程中常采用橋頭搭板使柔性路基的沉降逐漸過渡到橋臺上，使路面縱坡平順過渡。也有些工程采取過渡性路面的方式進行處理，待路基沉降穩定后再修筑正式路面，以瀝青過渡路面較為常見。對于已發生橋頭跳車的路段目前實際應用中主要以重新修補路面為主，即先銑刨已損壞的路面，然后重新攤鋪瀝青路面。

4 防治橋頭跳車的新思路

上述防治橋頭跳車的方法，主要是從提高地基和路基剛度或使剛度逐漸剛柔過渡的角度出發，其目的使臺背路基沉降小一點、沉降快一點或使沉降在較大范圍內平順變化，出發點都是從減小臺背路基的沉降入手，屬于“被動”適應路基的沉降，即前文所述的第一種思路，目前還較少從橋梁結構物入手考慮“主動”適應路基的沉降。

事實上，采用這種相對“主動”的方法來應對沉降的思路在一些土木工程已經得到了應用。如日本的關西國際機場是世界上的一座大型海上機場，位于距離大阪南部大約40 km 處的一個人工島上，1994年投入運營。工程首先在水深近20 m 的海上填海造陸，海底是厚厚的軟黏土，為了應對機場建成后可能產生的沉降，事先在機場建筑的底座上預先安放了眾多大型的千斤頂以應對日后可能的沉降和不均勻沉降，這是目前“主動”適應沉降的一個著名案例。

采用這種“主動”適應沉降的思想來處理橋頭跳車無論是從技術還是從經濟上都是可行的。技術上采用一定的裝置預先安裝在橋梁上，這種調節裝置最常見的就是各種類型的千斤頂，當然也可以是其他各類能夠方便調節高度的裝置，等路基沉降較大產生橋頭跳車時，調整裝置使得橋梁的高程“主動”適應路基的沉降從而消除橋頭跳車，這里主要介紹橋頭跳車處理的新思路，具體的調節裝置及原理將在后續的專利和論文中詳述，此處不再贅述。從經濟上安裝能調節高度的裝置造價上也不會高出很多，因為調節裝置本身構造上不復雜，采用材料也是很常用的建筑材料，制造和安裝等也都沒有很高的要求，因此，成本上很容易被建設方所接受。此外，安裝這種高度調節裝置“主動”適應路基的沉降當需要調節時，由于主要在橋梁下和橋墩之間的區域作業對道路通行的影響也較小，對于提高道路資源利用，緩解交通擁堵都是十分有利的。

5 結 論

橋頭跳車已經成公路工程的一大通病，為廣大民眾所詬病，有效消除橋頭跳車具有重要的現實意義。深入分析了橋頭跳車形成的原因、產生的危害，并總結了目前常用的防治橋頭跳車的措施。在上述深入分析的基礎上，建議了一種主動防治橋頭跳車的新思路，即通過預先安裝一種高度可調的裝置，使橋梁高程“主動”適應臺背路基的沉降。

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