利用橋頭搭板法改善高速公路橋頭跳車的研究

羅 鵬

楊凌職業技術學院（712100）

0 前言

陜西高速公路是我國高速公路網的重要組成部分，也是西北地區通往西南、華北、中南地區的公路交通樞紐，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，實現縣縣通高速。

陜西關中地區位于陜西中部， 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）。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。以西安為中心的關中地區有古代文明的歷史，也是現代文明比較發達的地區之一。

陜西關中地區路基填筑多為黃土，濕陷性黃土受水浸濕后會產生較大的沉陷， 容易造成路基沉降，加劇橋頭跳車現象。因此，盡快改善橋頭跳車現象，對于陜西關中地區的高速公路耐久性和服務質量都有極為深遠的意義。

1 橋頭跳車的危害

橋頭跳車作為公路與橋梁銜接部位產生的一種病害，會對車輛行駛造成嚴重影響，并且極易引發交通事故。 在橋面與路基沉降差達到1.5 cm 時，行車人員便會感到不適；達到3.0 cm 時，橋頭跳車即已十分嚴重，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。當公路上出現有臺階時，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，橋頭跳車還會引發翻車、追尾等交通事故，對行車人員的生命、財產安全構成極大威脅。

2）橋頭跳車會加大公路養護成本。當公路上出現有臺階時， 每每有車輛通過橋頭都會產生相應的沖擊、跳動，以此會對橋梁、道路帶來額外的沖擊，導致橋頭搭板、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成極大的威脅。為了開展好對橋梁的保護， 要對路橋過渡區域產生的臺階開展及時處理，進而會不斷加大公路養護成本。

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生跳車現象，并產生一定的沖擊力，從而也會對車輛帶來一定的傷害，尤其是會使車輛的輪胎、內部齒輪出現嚴重磨損，進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）縱坡轉化引發的橋頭跳車，該種情況指的是臺背、 構造物不均勻沉降過大時引發的橋頭跳車。倘若縱坡發生變化，行車便會受到影響。

2）沉降差引發的橋頭跳車，該種情況指的是橋面和其后的填土不均勻沉降引發的橋頭跳車。 設計人員在設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，也會引發橋頭跳車。

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

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，但設置橋頭搭板后又會產生一系列新的問題，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臺端受到車輛荷載影響，則地基土將會對搭板產生反作用力。 在該種情況下，對于填方偏低、填土可靠的地基，后期沉降偏小；對于填方高、填土不佳的地基，后期則會產生較大的沉降，可能會引發搭板脫空現象，而搭板脫空會進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，在搭板遠臺端極易產生錯臺、過大沉降，使得搭板跳車部位轉移至搭板遠端，引發再次跳車情況。 搭板近臺端設置在橋面上，在搭板的遠臺端設置在土基或者枕梁上，因為遠端出現沉陷及在車輛荷載影響下，搭板發生轉動及縱向滑動。 如果滑移達到一定水平，則會導致搭板發生滑落，所以需要設置錨栓。 在一些軟土地區針對搭板設置錨栓后，搭板的滑移情況仍舊未能徹底消除，使得搭板內產生相應的拉應力。如果板端的沉降量偏大，錨栓孔內應力集中，拉應力超出極限范圍，則錨栓孔會開裂，極易致使搭板繼續滑落。

4 橋頭搭板法在改善陜西關中地區高速公路橋頭跳車中的設計與施工

4.1 設計方面

考慮到陜西關中地區的水文地質等實際情況，在橋頭搭板設計過程中，應結合當地橋梁實際情況及路基與橋梁構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。 該種搭板臺背僅設置一段搭板，搭板近臺端設置于背墻頂面。 搭板遠臺端設置分為有枕梁和無枕梁。 前者是將枕梁設置在搭板遠臺端下方， 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，可將枕梁朝臺背進行適當移動，實現懸臂狀態。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。 后者則是對搭板遠臺端進行增厚處理， 即在搭板下方鋪設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置枕梁、拉桿，有效縮減搭板厚度，確保沉降平順[3]。現階段，我國廣泛應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。 該種搭板構造較為簡單，僅需在枕梁下設置一處預留工作井，并于井底設置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、搭板進行抬升，最后通過預留孔或者板側將水泥漿壓入板下。

4.2 施工方面

施工要結合該地區的具體情況，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。 為避免搭板出現滑移，致使橋面凹坑，可于搭板與臺背相互間設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。可于搭板近臺端下方鋪設油氈墊層，厚度控制在1～2 cm。 如果選取板式橡膠支座，其規格可控制在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容:①橋頭搭板施工步驟依次為測量定位、捆扎鋼筋、裝置側模、澆筑混凝土、拆模養護；②澆筑混凝土過程中應結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橋頭搭板切忌出現空洞、露筋現象。

5 結語

在陜西關中地區， 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安全。 所以，為實現橋頭搭板法對橋頭跳車的有效防治，相關人員應結合橋頭跳車的病理、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，減少橋頭跳車現象，積極促進該地區高速公路事業的有序健康發展。