高級(jí)路橋頭跳車成因及對(duì)策

1、高等級(jí)公路橋頭跳車的成因及處治對(duì)策王振芬(河北省滄州市交通局質(zhì)監(jiān)處)摘要本文分析了高等級(jí)公路產(chǎn)生橋頭跳車的原因，并提出了處治措施。關(guān)鍵詞高等級(jí)公路橋頭跳車處治措施一、引言橋頭跳車問題一直是困擾橋梁工程技術(shù)人員的難題之一，特別是近幾年來隨著我國(guó)高等級(jí)公 路的迅速發(fā)展，橋頭跳車現(xiàn)象較為普遍，它直接影響行車速度，也影響了行車的舒適與安全，甚至造成行車事故，同時(shí)由于車輛的高速行駛在橋頭產(chǎn)生跳動(dòng)和沖擊，對(duì)路面和橋梁產(chǎn)生附加的 沖擊荷載加速橋臺(tái)、橋頭路面及橋梁伸縮裝置的破壞，也加快了車輛本身的損壞，直接影響了公路的使 用壽命和社會(huì)效益，因此如何解決高等級(jí)公路橋頭跳車問題已成為刻不容緩的大事，本文對(duì)幾種有代

2、表性的處治方法進(jìn)行了探討。二、橋頭跳車的成因橋頭跳車產(chǎn)生的根本原因是構(gòu)造物與其兩端接線路堤間的沉降差，事實(shí)上完全消滅沉降差幾乎是不可能的，我們采取防治措施的目的是減少沉降差，使其控制在設(shè)計(jì)行車速度下，以滿足使用要求。 沉降差產(chǎn)生的具體原因主要有以下幾個(gè)方面：1橋頭路堤及錐坡范圍內(nèi)地基處理不徹底橋頭路堤及錐坡一般位于天然地基上，如果在填土前不做處理或處理不徹底，在路堤土的重力作力下其將產(chǎn)生極大變形，而橋梁構(gòu)造物多采用樁基礎(chǔ)或經(jīng)地基處理的擴(kuò)大基礎(chǔ)等，其沉降量很小，若橋頭路堤土重力產(chǎn)生的變形不能在橋頭路面鋪筑時(shí)基本完成，將產(chǎn)生橋不沉而路沉的現(xiàn)象，造成跳車。2壓實(shí)度達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)由于引道填土在壓路機(jī)碾壓時(shí)

3、工作面小，特別是埋置式柱式橋臺(tái)臺(tái)帽周圍一般壓路機(jī)無法作業(yè)，這就導(dǎo)致橋頭引道及錐坡的填土壓實(shí)度達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)，造成這部分填土下沉，引起跳車。3路面滲水路面水滲入路基或路面積水沿臺(tái)背滲入路基，造成路基土軟化、水土流失，引起橋頭引道路基下沉，造成跳車。橋頭路基兩側(cè)排水不暢、防水工程不完善也極易引起路基土的流失，引起沉降和跳車。4臺(tái)后填土含水量大河北省京深高速公路北拒馬河橋北橋頭引道是在春夏之交填筑的，路基土的含水量適中，橋頭跳車不明顯，而南橋頭是在雨季用未經(jīng)徹底晾曬的含水量高的粘性土填筑的，雖然在填土中也摻入了石灰，并設(shè)置橋頭搭板，但最終還是因填土達(dá)不到壓實(shí)度標(biāo)準(zhǔn)引起較大的變形，通車一兩年就出現(xiàn)非常明顯

4、的跳車現(xiàn)象。造成橋頭跳車的原因還有設(shè)計(jì)上的不足（如特殊地基、路基處理）、施工質(zhì)量問題和施工管理問題等等。三、橋頭路車病害的處治措施1地基處理(1)一般地基挖除橋頭路堤邊坡及錐坡(護(hù)坡)坡腳外2m范圍內(nèi)的腐植土、耕植土、淤泥等，對(duì)基底進(jìn)行壓實(shí)，壓實(shí)度不小于85%，另加2個(gè)百分點(diǎn)，回填土應(yīng)分層壓實(shí)，壓實(shí)度也按規(guī)范提高2個(gè)百分點(diǎn)。(2)軟土地基橋頭路堤地基要針對(duì)軟土層的厚度和軟弱程度采用不同的處治方法。當(dāng)淺層軟土厚度小于2m時(shí)宜全部挖除，再進(jìn)行基底壓實(shí)，換填顆粒較粗的填料，如天然砂礫、碎石、工業(yè)廢渣等 ，壓實(shí)度要求同一般地基。當(dāng)軟土層較厚全部挖除有困難時(shí)，應(yīng)采用粉噴樁、旋噴樁、碎石樁、排水板等方法進(jìn)

5、行處治 并設(shè)置砂礫墊層，在墊層頂面鋪設(shè)土工布，坡腳處設(shè)排水盲溝及時(shí)將路基水排除。路基土填筑時(shí)還應(yīng)控 制其填土速率(按規(guī)范要求)。(3)濕陷性黃土地基對(duì)橋頭路堤邊坡和錐坡坡腳外2m范圍內(nèi)的地基(明挖擴(kuò)大基礎(chǔ)橋臺(tái)的基底)進(jìn)行強(qiáng)夯處理，壓實(shí)度不低于85%，另加2個(gè)百分點(diǎn)，同時(shí)滿足橋臺(tái)基底承載力的要求，處理后的基底標(biāo)高在橋臺(tái)、橋頭路堤范圍內(nèi)應(yīng)在同一水平面上，并用石灰土或水泥土封閉，防止地基浸水。對(duì)濕陷性黃土地基還應(yīng)做好防水、排水工程，防止地表水滲入路基，造成沉陷。(4)對(duì)季節(jié)性凍融地區(qū)的橋頭地基遇有飽和細(xì)粒土或含水土層時(shí)，應(yīng)全部挖除換填透水性土 壓實(shí)后再填路基。2嚴(yán)格控制橋頭路堤的壓實(shí)度橋頭路堤及錐坡

6、應(yīng)用小型振動(dòng)式壓路機(jī)分層碾壓(江蘇省交通系統(tǒng)開發(fā)的小型振動(dòng)式壓路機(jī)為5.15kN，重量1.1t)，每層碾壓厚度不超過20cm，或用強(qiáng)夯機(jī)夯實(shí)(方法同前)。對(duì)臺(tái)背及柱式、肋板式橋臺(tái)的臺(tái)身周圍和橋頭引道填土的壓實(shí)度按設(shè)計(jì)規(guī)范再提高2個(gè)百分點(diǎn)，分層取樣測(cè)定其壓實(shí)度，并由試驗(yàn)得出橋頭路堤的工后沉降量，以此來確定以后工序所應(yīng)采取的措施(如自然沉降、預(yù)留變 位值等)，以便于橋頭搭板長(zhǎng)度所適應(yīng)的工后沉降差相一致。3合理選擇路堤填料(1)對(duì)軟土地段采用粉煤灰等輕質(zhì)材料填筑路堤。(2)選用透水性良好、易壓實(shí)、沉降完成快、后期變形小的砂礫填筑路堤或用石灰穩(wěn)定土處理橋頭路堤，或用物理力學(xué)性能比較高的流態(tài)粉煤灰水泥混

7、合料作為橋臺(tái)回填料。(3)不準(zhǔn)采用高塑性粘土填筑橋頭路段。(4)在橋頭路堤任一高度的平面內(nèi)不應(yīng)采用不同填料填筑(不同層次可用不同的填料)。(5)季節(jié)性凍融地區(qū)的橋頭路基上部采用水穩(wěn)性好凍融性好強(qiáng)度高的粗粒土填筑，填筑深度應(yīng)不小于最大凍深(包括路面結(jié)構(gòu)層厚度)，以防凍脹時(shí)路面產(chǎn)生有害變形凍融時(shí)路床承載力下降。易受地表水、地下水影響的矮路基地段，除做好路基、路面排水進(jìn)行路基全防護(hù)外，還應(yīng)將路側(cè)邊溝遠(yuǎn)離路基，以減少水對(duì)路基的影響。4設(shè)置橋頭搭板在橋頭設(shè)置搭板是防治橋頭跳車的一項(xiàng)主要輔助措施。搭板的一端支承在臺(tái)背上，用錨栓固定，另一端、可直接置于石灰穩(wěn)定土或路面基層上，不設(shè)枕梁。搭板長(zhǎng)度依據(jù)設(shè)計(jì)行車速

8、度、路堤填土高度及預(yù)計(jì)的橋臺(tái)與臺(tái)后填土的工后沉降差的大小來確定，可選用4m、6m、8m、10m、12m幾種長(zhǎng)度。搭板的受力形式多種多樣，在頂、底面配置足夠數(shù)量的受力鋼筋，搭板的下面設(shè)不小于2m厚的石灰穩(wěn)定土或碎礫石墊層，石灰穩(wěn)定土或碎礫石墊層應(yīng)在兩則鋪至邊坡面處，并順路方向鋪至搭板外23m。路徑3m 的明涵和暗式涵洞通道可不設(shè)橋頭搭板，但臺(tái)背填料應(yīng)選用砂礫或石灰土，由挖除表土后的地面起進(jìn)行填筑至路基頂，可選用小型振動(dòng)式壓路機(jī)碾壓，壓實(shí)度同前。5嚴(yán)格控制填料質(zhì)量及填筑施工眾所周知，橋頭跳車原因主要是路基壓縮沉降和地基沉降，由于填土的內(nèi)摩擦角較小，加之壓實(shí)質(zhì)量的影響，所填路基的壓縮沉降一般較大，因

9、此橋臺(tái)后宜填筑內(nèi)摩擦角較大的透水性材料，如巖渣、碎石等。同時(shí)，選用內(nèi)摩擦角較大的填料也有利于從臺(tái)背縫隙中滲入的雨水沿盲溝或泄水管順利排到路基外。臺(tái)背填筑透水性材料，還應(yīng)滿足一定長(zhǎng)度和寬度的要求，通常情況下基底處長(zhǎng)度42.0m，與路基銜接處一般應(yīng)留11的斜坡或臺(tái)階形式。填筑透水性材料，施工應(yīng)掌握以下幾點(diǎn)：(1)控制填料質(zhì)量，其細(xì)料含量不宜過大。(2)臺(tái)背填筑前，在地基處理后的土拱上須設(shè)置泄水管或盲溝。(3)臺(tái)背填筑透水性材料前，應(yīng)完成臺(tái)前防護(hù)工程及橋梁上部結(jié)構(gòu)。 (4)應(yīng)注意結(jié)構(gòu)物兩端對(duì)稱填筑施工。(5)嚴(yán)格按有關(guān)規(guī)程作業(yè)，控制每層填筑厚度和碾壓遍數(shù)，并對(duì)每層填筑質(zhì)量實(shí)施檢測(cè)，透水性材料采用孔隙

10、率控制其施工壓實(shí)質(zhì)量，其一般不宜大于15%。若透水性材料來源困難，可采用細(xì)粒土填筑，并執(zhí)行有關(guān)規(guī)定，土質(zhì)不好，含水量高的必要時(shí)可摻小劑量石灰、水泥或土壤離子穩(wěn)定劑等進(jìn)行處理。在橋涵施工中，注意橋臺(tái)砌筑與路基填高相結(jié)合并分層壓實(shí)到路基處理高度，要達(dá)到壓實(shí)度標(biāo)準(zhǔn)。6橋頭路面作特殊結(jié)構(gòu)處理考慮橋臺(tái)與臺(tái)背路面在結(jié)構(gòu)、材料、剛?cè)帷⒚浛s等方面存在的差異，為了在其縱、橫向都能平順逐漸過渡，可采取以下措施：(1)設(shè)置枕梁和搭板枕梁和搭板根據(jù)不同情況應(yīng)采取不同的布設(shè)方式：橋梁為正交時(shí)，搭板預(yù)制安裝，板頂澆6cm厚30號(hào)鋼筋或鋼纖維砼鋪裝層，在搭板與砼路面相接處設(shè)置脹縫，在與搭板鄰近的23塊路面的板縫連續(xù)設(shè)置脹縫

11、。橋梁為斜交時(shí)，除用鋼筋砼搭板和鋪裝層整體現(xiàn)澆完成以外，還另設(shè)鋼筋砼漸變板。 漸變板的塊數(shù)視橋梁斜交角度大小而定，大于70 °、70°45°和小于45。時(shí)分別設(shè)1、2、3塊板或以上，并考慮受力關(guān)系，其短邊應(yīng)5m，長(zhǎng)邊10m， 搭板按簡(jiǎn)支計(jì)算配筋，漸變板按構(gòu)造鋼筋位于板面下1/31/2板厚范圍。實(shí)踐證明采用此措施還應(yīng)考慮到：搭板 的長(zhǎng)度確定至關(guān)重要，一般采用5m長(zhǎng)搭板為佳，且其長(zhǎng)度與路堤填高成正比，并與土基狀況有關(guān)。搭板 按簡(jiǎn)支板進(jìn)行內(nèi)力優(yōu)化并配筋，面層按構(gòu)造鋼筋配筋，但在荷載作用于搭板時(shí)，板下路基會(huì)起到一定的 支承作用，尤其當(dāng)枕梁下沉?xí)r，部分搭板更受到路基支撐，使

12、板頂產(chǎn)生局部拉應(yīng)力，對(duì)這種復(fù)雜的受力過程 ，設(shè)計(jì)時(shí)難以確定，故配筋與實(shí)際會(huì)有出入，枕梁按彈性地基梁計(jì)算，其關(guān)鍵問題在于確定地基(路基)反力 的分布規(guī)律，而截止到目前關(guān)于彈性地基結(jié)構(gòu)計(jì)算的各種理論都只是部分地、不同程度地反映地基的實(shí)際性 質(zhì)，只在一定范圍內(nèi)比較符合實(shí)際，故對(duì)于不同計(jì)算方法的適用范圍應(yīng)予特別注意。搭板頂面設(shè)置何種鋪 裝層，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮當(dāng)其出現(xiàn)沉陷時(shí)需要使用的修補(bǔ)材料、修補(bǔ)方法，并結(jié)合實(shí)際情況及相關(guān)問題，進(jìn)行 處理以達(dá)到滿意效果。(2)設(shè)置變厚式埋板對(duì)瀝青砼路面，在橋臺(tái)連接處增設(shè)變厚式水泥砼埋板，對(duì)水泥砼路面，則將連接處的路面板改為變厚式。在搭板、埋板或變厚式板下，為保證連接部位的剛

13、柔層次在水平和垂直方向均漸次變化，宜采用強(qiáng)度及回到彈模量均高于土基的路面結(jié)構(gòu)層材料，以提高該部位的整體受荷和抗沖能力，利于減小錯(cuò)臺(tái)幅度，調(diào)整不均勻沉陷。(3)路面類型過渡橋頭不均勻沉降原因多，且難于根除，為此應(yīng)根據(jù)橋涵的長(zhǎng)度和接線填 方長(zhǎng)度在橋頭一定長(zhǎng)度范圍內(nèi)鋪剛性過渡層或?yàn)r青過渡層。對(duì)橋頭路面接縫進(jìn)行處理(1)橋梁與水泥砼路面間的接縫處理不好常形成錯(cuò)臺(tái)，產(chǎn)生橋頭跳車，使板局部遭到破壞，采用圖1所示形式連接處理。其可基本消除面板因溫度應(yīng)力撓曲變形而產(chǎn)生局部應(yīng)力，進(jìn)而減小板底結(jié)構(gòu)的不均勻沉陷導(dǎo)致的錯(cuò)臺(tái)，并實(shí)現(xiàn)板底由半剛性向橋臺(tái)剛性過渡的設(shè)計(jì)要 求，避免了因局部薄弱而產(chǎn)生的病害。圖1 橋梁與水泥混

14、凝土路面接縫處理(2)橋梁與瀝青路面的接縫，往往由于該處瀝青路面難以碾壓密實(shí)產(chǎn)生沉陷、錯(cuò)臺(tái)或?yàn)r青路 面受推移造成擁包，可采取圖2所示處理措施加以解決。圖2 橋梁與瀝青路面的接縫處理(3)水泥路面與瀝青路面間的接縫，亦可采用類似處理措施得到解決。(4)嚴(yán)格質(zhì)量管理，確保合格工程。嚴(yán)格質(zhì)量管理，關(guān)鍵在于建設(shè)單位及其主管部門，特別 是設(shè)計(jì)施工單位的協(xié)調(diào)努力，共同遵照設(shè)計(jì)施工規(guī)范、施工程序、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和操作規(guī)程以及嚴(yán)格的質(zhì)量 和監(jiān)理，以確保合格工程才能避免橋頭跳車病害發(fā)生。四、防止產(chǎn)生橋頭跳車對(duì)策實(shí)例1上海龍陽路立交橋防止橋頭跳車實(shí)例該立交橋橋頭地段，地表1.6m以下有厚約20m的淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土，故采取

15、以下處理措施，以避免橋頭跳車。(1)在路面底至地面垂直距離H1.5m處，采用粉煤灰填筑路堤。因粉煤灰質(zhì)輕，透水性好，后期強(qiáng)度高，可有效降低地基應(yīng)力，減少軟土地基沉降。同時(shí)路堤竣工后沉降量小，使橋頭的沉降差減小 。(2)在3m的橋頭高路堤地基中做水泥加固粉噴樁。根據(jù)地基強(qiáng)度及路堤(或擋墻)完工后容許的剩余沉降量要求，確定樁長(zhǎng)915m，間距1.5m。(3)橋頭設(shè)置搭板，橋頭路堤剩余沉降量雖控制在10cm內(nèi)，但仍出現(xiàn)與橋頭錯(cuò)臺(tái)，因此經(jīng)在橋頭設(shè)55m長(zhǎng)鋼筋混凝土搭板通車三年后營(yíng)運(yùn)情況良好。2(北)京石(家莊)公路某立交橋該橋?yàn)闃痘亓κ綐蚺_(tái)，摩擦樁長(zhǎng)25m，臺(tái)后路堤設(shè)計(jì)高度5.5m。施工時(shí)臺(tái)后預(yù)留底寬

16、9m，頂寬15m的缺口，架橋后用級(jí)配砂礫石填料并經(jīng)振動(dòng)碾壓回填，其路堤先于缺口56個(gè)月填筑完成。當(dāng)臺(tái)后路基將填筑到設(shè)計(jì)高度時(shí)，離臺(tái)面12m處出現(xiàn)有若干0.51.5cm寬、貫通路基并繼續(xù)發(fā)展的橫向裂縫。原因是在其地表1.0m以下有新近沉積厚約2.5m的高壓縮性淤泥質(zhì)粘土。因其變形量大，沉降持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，缺口處路堤完工后沉降將超過10cm，遂決定采取處理措施?；诳拷坊屡P軟土層的厚度相對(duì)不大，填料系屬透水性材料，采用超載預(yù)壓。(1)根據(jù)地基、路堤穩(wěn)定性允許的堆載時(shí)間，超載比取50%。(2)由確定的超載比反算地基和路堤的穩(wěn)定性，得出最小安全系數(shù)K=1.18。(3)超載預(yù)壓設(shè)邊樁、沉降板進(jìn)行觀測(cè)，1

17、5h后測(cè)得路基堆載總沉降量1213cm，因此采用措施產(chǎn)生了效果。(4)分格計(jì)算沉降觀測(cè)數(shù)據(jù)，得出剩余沉降量約為2.1cm，確定橋臺(tái)背設(shè)置8m長(zhǎng)搭板，可以調(diào)整沉降差異。通過上述處理措施該橋通車至今無跳車現(xiàn)象。3寧波外環(huán)線城西路某橋梁該橋與路線正交，原設(shè)計(jì)橋臺(tái)背采用5m鋼筋混凝土搭板一端置于橋臺(tái)蓋梁，另端擱置路基枕梁與水泥路面相接的處理方法，但效果不理想，仍存在跳車。為此先后考慮采用以下方案進(jìn)行補(bǔ)救。(1)預(yù)設(shè)枕梁處計(jì)算沉降量，抬高枕梁標(biāo)高、施工，以待其下沉回復(fù)，但竣工運(yùn)營(yíng)一年未能如愿。分析原因在于沉陷數(shù)據(jù)計(jì)算難于與施工實(shí)際中質(zhì)量控制因素相吻合。(2)擬在枕梁下預(yù)設(shè)安放千斤頂?shù)目臻g，搭板按設(shè)計(jì)標(biāo)高施工，待其完成后在日后沉陷時(shí)將千斤頂置入枕梁下的預(yù)留空間頂起填塞，使梁恢復(fù)設(shè)計(jì)標(biāo)高，但如此實(shí)施