路桥的桥台台背病害治理措施探讨

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摘要桥头跳车已成为高等级公路建设使用中一个普遍问题，本文从桥头跳车的危害、成因及治理等方面进行分析, 探讨路桥过渡段病害处理合理时机、差异沉降控制标准等。

关键词桥头跳车危害成因沉降治理

1、路桥过渡段病害是公路工程病害多发地段，常见的状况有路面凹陷、开裂，错台，波浪等等，当车辆高速通过桥头时, 往往会发生跳车现象，造成车辆跳动, 使司乘人员感到颠簸不适；或使车辆减速慢行, 起不到高速公路应有的高速舒适和快捷作用；长期对桥梁和路基冲击还会对其造成损坏,甚至引发事故, 影响交通。桥头跳车是路桥过渡段病害最直观的表现形式。

2、病害产生主要原因

桥头跳车的直接原因是桥台结构物与桥头引道路堤在各自的沉降过程中，产生相对较大的差异沉降造成的。影响差异沉降的产生和形成的原因是多方面的， 包括台背地基沉降、桥台和台背回填的不同沉降、路桥过渡段结构类型、使用期养护状况等多种因素。

3、桥头跳车的机理分析

3.1台背地基沉降

天然地基在自重作用下固结已完成，在天然地基土上修筑路堤时，由于路堤填土重量及车辆荷载作用，尤其是在桥涵处路基填土较高时，使天然地基承受除自重以外的附加应力，导致天然地基在路堤重量及车辆荷载作用下产生沉降变形，而且变形稳定历时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，填土的密度越大，地基沉降变形也越大：相同填土密度时，填土高度越大，地基沉降变形也越大。

地基的沉降变形控制不当就会引发很多病害，如果地基的均匀沉降过大就会引起的桥台与路基差异沉降，地基产生不均匀沉降则可能引起路基开裂和整体滑移、近台背路基差异沉降、路面破坏及搭板断裂等病害。只有当地基具有足够的承载力，在路堤填土自重荷载与车辆荷载的联合作用下不致破坏而产生较大的沉降时，土工合成材料的加筋才会产生明显的效果。因此，路桥过渡段的地基条件应保证路基的工后沉降≤10cm，沉降差小于5cm，沉降坡差≤0．4％的控制标准。

3.2桥台和台背回填的不同沉降

1) 桥台与路堤存在相当大的刚度和强度差异，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30一80MPa，荷载在经过刚度和强度不同的路面时产生的震动效果是不同的。桥台构造物属于刚性体，具有较高的整体刚度，另外桥台基础一般采用强度很大的坚石砌筑或钢筋混凝土浇筑，具有较大的强度，在车辆荷载经过后产生的沉降基本上可以视为零；而与桥台连接的道路属于刚性较小柔性较大的半刚性体，在经过车辆荷载时，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竖向产生位移。高等级公路台后填土高度均较高, 虽然路基各层填土的密实度达到要求, 但随着时间的增加, 路基填土的密实度渐渐发生变化, 日长月久, 填土压缩, 路基填土产生沉降, 这种沉降范围大, 发生得也较晚, 它的沉降量与填土高度与回填土的土质有关,是一种比较难以避免的沉降。

2) 压路机常受地物的限制, 对紧靠台背的填土难以碾压到位, 那么在台后一定范围的密实度就比较低。公路运营后, 在车辆的垂直荷载与震动荷载作用下, 它的密实度将增加, 沉降就随之发生。

3)在设计中一般要求先填筑路堤, 随后开挖修建结构物, 由于受工期约束, 往往桥梁构造物(尤其通道桥和中小桥) 与路基同时开工, 受场地等因素限制, 桥头引道多在桥梁主体工程基本完成后填筑, 这样势必造成路基的沉降量大, 而桥台沉降量小。

3.3使用期养护状况路基与台背连接处的伸缩缝, 由于施工方面处理不好和使用过程中养护不及时, 在营运过程中,便容易在构造物与路基连处形成裂缝, 对不加固的地基来说，填方体中部压力大，向两面侧边坡的压力逐渐减少，从而使地基产生凹形沉降变形，当水沿砂砾石下渗到地基后，下渗水不易快速排泄，从而软化地基，并加速地基的变形。同时雨水渗漏, 对路面结构层产生侵蚀, 造成路基强度降低和部分粒料的流失, 加剧了台后路基的沉陷。

4、综合治理对策

4.1差异沉降控制指标为了减少桥头跳车，国内外许多研究人员对路桥过渡段差异沉降提出了很多控制指标，路桥过渡段差异沉降控制指标一般包括容许工后沉降、容许纵坡坡差、容许台阶高度，其中工后沉降大小是决定路桥过渡段是否发生桥头跳车的主要因素。但彼此不仅数值上不统一，在影响参数的选择上也不一致。2007年4月，黄晓明教授等在此基础上，通过人车路系统垂向振动分析模型、ABAQUS有限元软件等对比分析，提出以人体加权加速度均方根值为参数的差异沉降控制标准。

在高速公路标准速度120 km/h，过渡段长度8 m时，容许差异沉降2.7 cm，容许纵坡相对差0.42%，超过以上标准应列入养护治理计划。

4.2治理对策 同路基沉降有关的路桥过渡段病害主要包括：台背差异沉降、路面凹陷、搭板断裂、搭板末端产生差异沉降或裂缝等。在实际中往往是路基、路堤、路面或搭板均发生破坏，而产生桥头跳车，因此治理时也应从地基、路堤、路面方面综合治理。

对于地基、路堤发生了不均匀沉降的未设搭板或者搭板已发生断裂的路桥过渡段，可采用路基处治与设置搭板相结合的方法，常用的有：钻孔桩+搭板、树根桩托换+搭板、旋喷桩+搭板、压力注浆+搭板、采用超轻质材料作路堤、台背回填处理方式等。路基治理后生成的复合路基不但可以增加路基的强度和整体性，还可以有效阻止地基的后续沉降与变形，而设置搭板可以扩大路基(桩顶)的受力面积，最大限度地减少路面不均匀沉降。

路面方面综合治理常用的方法有：设置变刚度路面结构、采用过渡性路面、设置纵向反坡等，2006年长安大学土工格楔形柔性搭板试验获得成功，其不仅减小了刚度差异，且有效减小了路堤压缩沉降与地基沉降，在一些工段已有应用，实践证明其处治效果好，值得推广。

5、结语

5.1综合以上分析，路桥过渡段的病害成因复杂，处理困难，应根据其产生机理，在设计施工期就充分考虑合理方案，作出有效预防措施。

5.2路桥过渡段的病害处理已成为我公路养护部门迫切要解决的课题，在病害产生后，应及时跟踪、适时处理，使安全隐患消灭在萌芽状态。差异沉降控制标准给出了综合比较后的参考标准，可作为修复时机选择的参考指标。

5.3路桥过渡段的病害处理成因复杂，各地治理方法不一，也取得一定成效，在现实中应要考虑到经济、方便施工、不影响或尽量少影响公路的正常营运，尽量减小对路堤及上部结构的扰动等因素，针对不同原因具体分析对策。

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