桥头跳车的原因及其防治措施

李田义

摘要：文章介绍了什么是“桥头跳车”，并对公路桥头跳车的原因作了分析，提出了桥头跳车综合治理的具体方法。关键词：桥头跳车；软基；路基；施工技术

中图分类号：U418

文献标识码：A

文章编号：1009-2374(2009)04-0103-02

所谓“桥头跳车”是指桥涵两端一定范围内路面相对桥面整体下沉，产生台阶，引起通过的车辆跳起颠簸的现象，这种情况会带来诸多危害。北京地处环渤海湾经济圈，桥梁下部结构修筑时通常采用桩基础，有时为扩大基础，沉降量一般很小，而桥头路堤多数填土较高，造成桥头路堤固结时间长，沉降量大，产生跳车。因此必须采取相应的技术措施，解决桥头跳车问题。

一、桥头跳车的原因

针对到每一座桥，其产生桥头跳车的具体部位和原因是各不相同的，概括起来有如下四种主要原因：

(一)地基地质不良

桥涵通常位于沟壑地段，地下水位较高，且多属软土。同时，桥头路基填筑高度较其他地段大，产生基底应力相对较大，更易引起地基沉陷。

(二)设计差异

桥梁设计时，为了保证桥梁的结构安全，设计师对桥下地基地质研究比较仔细，通过计算分析，往往是将桥台基础置于承载力较高的土层上，并对基础进行布桩或扩大基础等予以加固处理，故沉降量较小。而台后填方段地基往往按普通路基进行设计，未进行加固处理，碰到软土又难以处理彻底，引起土基固结压缩，产生沉降差。

(三)施工不当

台后填土施工无论怎样加强，还是存在作业盲区，达不到桥台施工密实度的要求，又填料本身孔隙存在，在自重及车辆荷载的反复作用下，必然产生压缩沉降，从而产生桥头跳车。

(四)自然环境的影响程度差异

台身部分基本上不受自然条件的影响而产生明显变形，而台背地基在自然条件——温度、湿度、雨水、荷载等的影响下会有明显变化，特别是软土地基，深层压缩，并产生路基侧向移位，降低路面刚度，导致桥头产生沉降差。

二、桥头跳车综合治理的具体方法

本人认为应从地基、路基、路面三个层次人手，分别消除产生跳车的不利因素。每个层次得出几种不同的预选方案后，再对这几种方案进行详细的经济技术分析和比较。选择最佳或最满意方案。在具体施工过程中还应注意工程实际，因地制宜，如有施工困难或选材不合理应及时修改。下面就如何防治做具体论述。

(一)地基处理

处理好桥头软弱地基，是控制跳车的关键。目前对桥头软弱地基处理，国内有换填法、塑料排水板堆载预压法、砂桩法、通过水泥搅拌桩加强、通过土工格栅加强等措施，下面分别介绍：

1．换填法。该办法主要原理是把原有地基软土挖走，换填合适材料并压实，以增强地基承载力，防止地基下沉。在实际操作过程中，为了达到更好的效果，往往在软弱地基上铺设垫层，作为人工填筑的持力层，同时将基底压力扩散到下卧软土地层中，使其应力减少到下卧层的许可承载力范围以内，从而满足地基稳定性的要求，另外由于垫层材料的压缩性低于天然的软黏土层，采用垫层法也可减少地基的沉降量。垫层材料可分柔性材料和刚性材料。柔性材料包括砂砾、碎石、石渣、矿渣等，刚性材料包括金属垫层、合成树脂垫层等。砂砾、碎石或石渣等是最常采用的垫层材料，因为这类料的强度大，压缩性小，透水性良好，比较容易使之密实，且在不少地区料源丰富，价格便宜，如果条件允许，全部使用该类材料回填更好。该法适用于浅层软土地基的处理，由于该方法施工简便，在公路建设中应用较为广泛。

2．塑料排水板堆载预压法。此办法主要是利用排水固结法的原理，软弱土地基在荷载作用下，土中孔隙水慢慢排出，孔隙体积不断减少，地基发生固结变形，土的有效应力增大，地基强度逐步增长。塑料插板堆载预压排水固结法就是将塑料排水板插入淤泥层中，在塑料排水板的顶部铺设一层砂垫层，然后在砂垫层中布置有孔管道网，注意砂垫层要有一定横坡度，接着堆载填土，在荷载作用下，土中孔隙水慢慢排出并随着塑料排水板上升到砂垫层，经有孔管道网横向排到路堤外面，从而使软基固结，有一点需要注意，必须做好路堤外的排水工作，防止水排到路堤外后又回流到原来的软土地基中。该法属竖向排水体预压类型，主要适用于透水性低的软弱黏性土，其主要施工程序：整平原地面－摊铺下层砂垫层－机具就位－插打塑料排水板－穿靴－插入套管－拔出套管－割断塑料排水板－机具移位－摊铺上层砂垫层－堆载预压。其特点是施工简便快捷，造价较低，但仍存在少量工后沉降。

3．砂桩法。该法属粒料桩类型，对地基土起置换作用、竖向排水作用和挤密作用，常用于置换饱和黏土地基，挤密松散砂土、粉土、黏性土、素填土、杂填土等地基，处理加固深度可达30m，特别适合处理较深软土地基，在我国南方应用非常广泛。具有施工工艺简单，施工速度快。加固效果显著和经济的特点。目前砂桩法处理地基受到各国工程界的重视并被迅速推广，取得较好的经济效益和社会效益。主要施工工艺程序：整平原地面－机具定位－桩管沉入－加料压密－拔管－机具移位，此办法施工要注意砂桩的密实性，否则会影响加固效果。为加速地基固结，减少后期沉降，一般根据实际情况，配合堆载预压或超压施工，使地基强度显著提高，同时改善地基的整体稳定性。其造价在塑料排水板堆载预压法和水泥搅拌桩法之间。

4．水泥搅拌桩加强法。水泥搅拌桩是深层搅拌法加固地基的一种形式，是加固饱和软黏土地基的一种新颖方法，水泥搅拌桩用于处理软土地基，提高地基承载力是很有效的。但如果拥有水泥搅拌桩的复合地基不能贯穿软土层，桩底以下土体中的孔隙水压力仍然很大，造成固结度低，工后1～3年的沉降量仍较大，对桥头跳车的防治不利。为解决此问题，比较新的设计理念是在桥台背后使用减密水泥搅拌桩进行台背后处理，将搅拌桩做成支撑桩，把它搁置在硬土层上，可以进一步地消除台背后地基沉降量大的特点，同时因设置了减密段，缓解了处理段和非处理段路基沉降差异。具体做法是根据软基层的厚度确定桩的长度。确保桩底能与硬土层衔接，在处理区域对水泥搅拌桩进行减密排列，自桥台开始依次减密，然后进行搅拌施工。根据实测资料证明，用搅拌桩加固的软土地基效果很好，能在1—2个月内趋于稳定。由此可见，把水泥搅拌桩搁置在硬土层上对解决桥头跳车是更加有效的。

5．通过土工格栅加强。此办法的原理是在地基上加铺土工格栅，利用土工格栅加固软基，增加了软基的稳定性、减少了路基基底不均匀沉降。由于土工格栅是一层加筋层，可以增加基底强度，同时也可使土工格栅上面的土体作用荷载均匀地扩散到整个加筋土层面上，单位土体面的受荷减少，分散了土的集中应力作用。

(二)路基处理

路基处理是解决桥头跳车主要措施之一。着重考虑减少路基沉降和提高路堤刚度，一般可采取以下措施：

1．改善台背回填处理方式。首先选用合适的填筑材料，

桥台后宜选用摩擦角大、强度高、可压缩性小、压实快、透水性好的填料，如岩渣、砾石、砂砾等，并要求填料级配适当。当采用非透水性土，为黏土或粉质亚黏土时。应掺入灰剂量不小于6％的III级以上石灰进行改良；当为塑性指数较小的砂土、亚砂土或粉土时，最好掺入灰剂量不小于3.5％的标号325以上的普硅水泥进行稳定，必要时还可采用土工合成材料加筋处理。填料的铺筑与路基相接处按不大于1:1设置斜坡或台阶，回填高度视路堤高度而定。桥头回填处理的另一方式是在路基上部(约100cm范围内)设置水泥稳定料改善层次，使路堤的刚度有所提高。一般稳定层结构是沿路堤纵向距桥台背约10m长，用一定剂量(如4％～6％)的水泥进行稳定，并且远桥台端与路基相衔接处，采用1:1设置斜坡。上述处理方式均能达到减少竖向变形和刚柔突变的成效。如能综合利用。同时考虑，则效果更佳。

2．台背回填处的压实。由于台背回填处位于路基和桥台衔接的特殊位置，成为碾压的薄弱环节，压路机难以碾压到位，距离太近时对桥台有影响，故要求台背回填每层松铺厚度不得大于20cm，压实度必须达到95％，回填材料最大粒径不大于5cm，且有良好的级配和透水性，压实机械宜选用小型机具分层压实，对于机械夯实碾压不到之处，应及时采用人工补充夯实。

3．填筑路堤预压法。为减少桥涵两端路堤的工后沉降，从而使桥涵两端路堤与桥台结构物的相对沉降尽量小一些，一般可采用填筑路堤预压的施工方法，让路基排水固结，待路堤沉降稳定基本完成以后再开挖涵洞或桥台位置土方，然后再施工桥涵。此办法行之有效，但工期较长。

(三)路面处理

1．设置桥台搭板。搭板设置可以使在柔性路堤产生的较大沉降逐渐过渡至刚性桥台上，使车辆通过时跳跃现象大为减少。桥头搭板长度设计应根据路基的容许工后沉降值计算确定，常取3～15m(当超过8m时，宜设计成两段式或三段式搭板)。搭板的近台端一般搁置在桥台前墙顶面上。当桥头引道为刚性路面时，搭板的纵坡可采用与路面设计纵坡平行方式(称平置式搭板)；而当引道为柔性路面时，则搭板的远台端常置于路面面层与基层之间(称斜置式搭板)。为预防搭板下沉，也可在搭板上先铺设一层沥青底面层，通车后搭板若下沉时，则在其上加铺沥青混凝土或沥青砂。通过设置桥头搭板来防治桥头跳车已普遍应用于工程建设中，优点是便于操作，经济实用。

2．设置变厚式埋板。为避免二次跳车，常在搭板的尾端加设一段浅埋的变厚式埋板，其长度一般取3～5m，对于水泥混凝土路面，也可将与搭板连接处的路面板改为变厚式板。在搭板、埋板或变厚式板的下层，为保证与桥台连接部位的刚柔层次在水平和垂直方向均能渐次变化，建议采用强度及回弹模量均高于其他路段相对应的路面结构层材料。

3．加强管理。作为桥梁施工的最后阶段，面层施工时要严格控制，加强管理，保证路面与伸缩缝衔接顺平，防止前功尽弃。管理部门应在运营期内加强沉降观测和桥头养护，当桥头纵坡出现变化时应及时进行处理。