高速公路桥头跳车成因分析及防治措施研究

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摘要：桥头跳车是影响高速公路行车安全性和舒适性的重要质量问题，本文通过对高速公路桥头跳车的成因进行分析，提出了相应防治措施，对提高高速公路行车安全性有着重要意义。

关键词：高速公路；桥头跳车；成因分析；防治措施

中图分类号：U412S文献标识码： A

1 前言

随着高速公路的飞速发展，桥梁数量及总长度在整条高速公路里程中所占的比例也在不断增加，由于桥头下沉、路面损坏等病害的出现，沥青路面出现不均匀沉陷、裂缝、开裂、错台，改变了原有道路结构的均匀性，使得路面结构中产生应力集中和突变，造成桥头跳车致使车辆通过时产生跳跃，影响高速公路行车的安全性和舒适性，桥头跳车问题处理的好坏直接关系到高速公路的行车速度、安全性和舒适性。

2 桥头跳车成因及机理分析

2.1 桥头跳车成因

桥头跳车现象主要是由于桥台与路堤刚度和强度存在较大差异，桥台构造物具有较高的整体刚度，路堤属于刚性较小柔性较大的半刚性体，在车辆荷载反复作用下，路面、垫层及底部基层产生压缩，结构层的缩变致使道路在横断面产生竖向位移。其产生包括材料、地基、设计、施工多方面因素影响：

(1) 台背回填压缩影响。根据施工工序要求，完成桥涵结构以后再填筑两端路堤，由于施工工地狭窄，填筑压实比较困难，而且容易积水，完工后填士与结构物连接部分在自然环境和荷载作用下发生较大沉降从而出现沉降差，造成跳车。

(2) 路堤下天然地基的沉降。天然地基沉降是引起不均匀沉降的主要原因。随着路堤的填筑，在路堤荷载作用下，天然地基承受除自重以外的附加荷载从而成为欠固结土，以致在路堤重量及车辆荷载作用下天然地基产生沉降变形，特别是工后沉降较大且变形稳定，沉降往往持续数年乃至数十年。这种沉降变形的大小受路堤填土的性质及其填土高度影响，相同填土高度时，所填土的容重越大，地基沉降变形也越大；相同填土容重时，填土高度越大，地基沉降变形也越大。

(3)排水不畅及填土流失。在桥涵与路堤的连接部位，由于存在缝隙，雨水会沿缝隙渗透，对路面结构层和路基土产生冲刷和浸蚀，增加路面各结构层和路基土的含水量，造成各种细粒土的流失，随着路基和各结构层的破坏，在外部车辆荷载冲击作用下，必然造成桥头路基沉陷，产生跳车现象。

(4)桥台与台后填土刚度和强度差异。桥台与台后填土刚度和强度存在较大差异，经实测，桥台的回弹模量大于1200Mpa，而一般填土路基在压实度达95%时的回弹模量仅为30-80 Mpa，荷载在经过刚度和强度不同的路面时产生的震动效果不同，随着时间的推移，台后填土产生较大的压缩变形，台基础产生的沉降变形相对较小，当二者的相对沉降差达到一定程度时，搭板出现沉降或断裂，在台后便出现跳车现象。

(5)施工影响。台背回填位置由于操作空间狭小，使得填土压实难度较大，但施工中由于赶工期或利益驱使，使台背回填常出现压而不实甚至填而不压，有的甚至填上前对地基上的淤泥及其松散体不作处理，从而导致台背路堤常出现较大的下沉。

(6)设计因素影响。设计方案的选择对桥头跳车有较大的影响，当路基穿越软土地基或采用高路堤设计方案，由于压实不足、沉降过大影响施工质量。

2.2 桥头跳车机理分析

2.2.1台后填方地基受力与沉降变形分析

桥台及台后填方地基的地层在桥台及台后填方的作用下，会产生不同程度的沉降或竖向变形。由于桥台基础进行了加固处理，一般不发生竖向沉降变形；而台后填方路段下的地基一般不进行加固处理设计，其竖向沉降变形都将远大于台下的地基变形。由于地基的这种差异变形，反映到上部路面，就出现了桥台和台后填方段的差异沉降变形。

2.2.2 台后填料受渗水浸蚀及变形分析

在桥台和台后填方之间或者锥坡部位，大气降水易沿路面或锥坡体下渗，下渗水易产生侵蚀和软化土类填料，当填方体压实度不够，更容易产生侵蚀和软化土体，降低强度，从而导致填方体变形。砂砾石类填料一般填方体中部为砂砾类土，两侧为粘土类或浆砌挡土墙，对不加固的地基由于填方中部压力大，当水沿砂砾下渗到地基后，下渗水不易快速排泄，从而软化地基，加速地基的变形。

2.2.3台后填料压实分析

目前在设计和施工中主要采用强夯、人工夯实、填筑砂粒料等方法和措施来保证压实度。对于轻型桥台，重型压路机靠近桥台进行碾压时，容易破坏桥台的结构；而对于“u”型桥台，重型压路机难以靠近，从而使靠近桥台部位的填方土体不易达到规定的压实际要求，造成桥台与台后填方差异沉降变形。

3 桥头跳车防治措施

3.1地基处置技术

为减少或消除路桥过渡段的不均匀沉降、有效控制桥头跳车，对台背地基进行加固处理是非常有必要的，尤其是特殊地基如软土地基、湿陷性黄土地基、河流相冲洪积物地基等更需要进行特殊处理。在对台背地基进行处理时，要考虑路堤的纵向与横向两方面的变形协调问题。在详细了解桥头地基地质情况的前提下，选用处理措施要注意以下两点：

(1) 纵向上保证桥台沉降与路堤地基沉降的平衡过渡；

(2) 横向上维持路堤中央变形和坡脚路肩处变形的协调稳定。

对台背软弱地基处理，目前国内已有换土法、强夯法、堆(超) 载预压法、减少附加应力法、竖向排水体预压法、深层搅拌法和高压喷射浆法、振动碎石桩法和浅层处治法等措施， 这些都是行之有效的常用方法。具体工程应用中，应综合考虑土质、经济、安全等实际情况， 选择合适的处理方法，以有效地减少地基的沉降。

3.2路堤处置技术

台背路堤的沉降是引起桥头跳车的原因之一，为了减少台背路堤的沉降，可从以下几方面入手：(1)合理安排施工工序和时间，设法尽早对台背路堤进行施工，保证有足够的时间完成沉降；(2)设法提高台背回填区路堤的压实度，减少因填料自重和车辆荷载作用下压实度增加而产生的沉降；(3)在考虑经济的前提下，合理选择填料设法减少路桥过渡段路堤的自重作用，避免因自重过大而产生过大的压缩沉降；(4)设法提高台，背路堤自身承载能力， 譬如利用土工格栅予以加筋等，增加路堤填土的整体性，减少不均匀沉降的梯度。

3.3材料选择

用粉煤灰回填台背可大大降低路堤下地基的附加荷载，有利于减少地基沉降及路堤对桥台的侧压力。粉煤灰颗粒相对比较均匀单一，孔隙率较大、结构组织疏松，干密度较小。但是，由于透水性大、稳定性差以及无粘结性等特点，粉煤灰不宜直接用于台背回填，故采用石灰粉煤灰为台背路堤填料，经压实后形成轻质整体性路堤。

3.4土工格珊处置技术

土工格栅处治桥头跳车技术已使用多年，但仍处于摸索探讨阶段，土工格栅在填土中沿路线方向分层平铺，纵断面成倒梯形，靠台背端锚固在台背，另一段与台背连接。利用土工格栅变形的连续性及其高强度、高弹性、大变形特性，将车辆荷载及上部土体的自重荷载部分地传递到桥台，在台背局部范围内，分层阻止填料沿台背沉降；与此同时，通过格栅与土体的相互作用，改善局部荷载作用下土体内部的受力状态，将荷载扩散到一个较大的范围内，从而达到减少外部荷载对土体的压缩沉降，延长沉降特征长度，使台背与填土交界部位的阶梯状沉降变为连续渐变沉降。

3.5设置桥头搭板

桥头搭板是目前我国高等级公路建设中常用的方法，桥涵、通道的两端，由于其与土路堤的沉降差异，设置一定长度的搭板，可避免突然的纵坡转折。通过搭板把集中的不均匀沉降量分散在搭板长度范围内，使在柔性路堤产生的较大沉降逐渐过渡至刚性桥台上，起匀顺纵坡的目的，使车辆通过时跳跃现象大为减少。

4结论

桥头跳车严重影响了高速公路高速、安全、舒适的运营，造成了较大经济损失和不良社会影响，通过对高速公路桥头跳车成因进行分析，根据沉降特性及设计、施工特点，要完全避免桥头跳车现象的发生，就要求设计合理、严格控制施工质量及材料种类，同时做好高速公路后期运营管理定期养护作业，防止桥头跳车现象发生。

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