基于高速公路桥头跳车问题的研究

摘要：桥头跳车是高速公路比较严重的质量问题之一，它很大程度上影响了高速公路的行车速度、安全性等，迄今为止还没找到完全消除的方法。笔者根据公路建设的工程实践，针对高速公路桥头跳车的形成原因进行了分析，介绍桥头跳车在工程设计中的预防措施，并对几种较为可行的解决方案进行了探讨。

关键词：桥头跳车；原因分析；解决方案

1桥头跳车问题的基本概述

桥头跳车是指引道路堤与桥台构筑物填土衔接处产生较大差异沉降，使路面形成了显著纵坡变化，从而造成高速行驶的车辆在该路段行驶时产生颠簸跳跃的现象。跳车现象在高速公路中危害极大，高速行驶的车辆发生跳车时，乘车的舒适度和行车的安全性都大大降低。车辆为避免跳车不得不在桥头频繁减速、加速，这样对交通的流动性以及车辆的损耗和废气排放都产生了较大的影响。此外，桥头跳车还会对桥梁的寿命产生恶劣的影响，加速桥头路面及伸缩缝的破坏。文章从分析桥头跳车的形成原因出发，分别对几种具有代表性的解决方案进行了探讨。

2桥头跳车问题的原因分析

在柔性路堤与刚性桥台结构物连接处，由于行车荷载的反复作用，填土自身固结所产生的差异沉降变形是跳车现象发生的直接原因。影响桥头差异沉降的主要原因有: 填筑材料的压缩；施工方法不当及接缝质量差；交通负荷大；排水不畅；填筑材料选用不当；冲刷造成填土流失等。

近河流的桥头路基，由于河水的冲刷和排水不良，冲走了桥头附近的土壤和台背填料，是造成该处桥头跳车的主要根源。就现场施工而言，桥台台背填筑是在构筑物基本完工之后，由于施工场地狭窄，作业不便，填筑压实比较困难，而且容易积水。如果填筑不密实，完工后桥头与路堤填土衔接处就会出现沉降差，就造成跳车现象发生。

建筑材料在受荷以后都会产生变形，引道填土路堤和桥台构造物也不例外。填土路堤的刚度很小，易于在荷载作用下产生较大形变（包括塑性形变和弹性形变），而塑性形变占主导。据工程经验及研究，填土体在荷载长期作用下塑性形变不断积累。而桥台构筑物具有很大刚度， 可以认为在施工结束时沉降已基本完成，在行车荷载作用下基本上无形变产生。这样，桥台台背填土塑性形变就导致了桥头部位差异沉降的产生。

填土自身固结形变及桥台台背填土塑性形变，导致桥头与路堤填土衔接处产生差异沉降。一旦这种差异沉降超过某一限定值时，汽车经过该路段车轮会产生上下振动的现象。一般认为如果这个人体就会感到明显不适，发生桥头跳车现象。汽车行驶于凹凸不平的路面时因冲击作用将对路面结构产生较大附加力[1]，而桥头处的差异沉降“波纹”使得该部位路面承受的附加力增加， 附加应力沿着路基远离桥台的方向呈现先变大后减小的趋势，从而加速了路面结构层破坏，加剧了路基填土的受荷形变。此外，还可能导致整个路面结构层在路堤与桥台衔接处开裂，致使路面排水不良，使得地表水下渗到土基进一步降低填土体的刚度，增大沉降量，使跳车问题加剧，严重时还可能出现沉陷。另外，相邻路基的协调变形问题，即路堤纵向上的差异沉降也是导致跳车现象的原因，一般认为如果相邻路基的沉降差形成的坡度超过 就会出现跳车现象。

综上所述， 柔性路堤与刚性桥台衔接处是公路工程中的薄弱部位，如不作特殊处理，将产生严重的跳车现象。

3桥头跳车问题的解决方案

3.1工程设计中预防

桥头跳车问题，目前还没有能够彻底避免的好方法，但是在路桥工程设计过程中，如果把预防桥头跳车问题产生作为设计目标之一，慎重考虑并做到以下几点，很大程度上能够降低桥头跳车问题的严重性，从而将该问题的危害大大减小。

由于采用变刚度路基更能够减小路堤纵向的差异沉降，一定程度上避免桥头跳车问题的出现。设计时采要用不同置换率、不同桩长的搅拌桩对桥头段路基进行处理。

台后路基应选择透水性好、内摩擦角大的材料(如碎石)。

重视排水问题。由于好的排水设计应能够排除路面积水、防止冲刷。在桥台周围选用抗冲刷材料，并使用土工合成材料增强与细料的结合。

严格规范路堤填筑、路堤压实、接缝以及排水的施工，尤其是桥台背墙处的路堤要达到足够的压实度。

合理确定工期，并最好进行超载预压，在路面基层施工前应保证有一定的自然沉降期，以提高软基的固结度。

3.2工程实施中处理

处理好台后地基。对台后软弱地基作良好处理是控制桥头跳车重要措施。对软弱地基处理， 目前有换填法、塑料排水板、超载预压、粉喷桩复合地基等常用方法。工程实施时要根据当地实际情况，加以应用，使地基承载能力满足设计要求。考虑到工程造价，一般情况可设置过渡性路面，加强养护补强措施，待沉降后再改铺原设计路面，常用过渡性路面有预制水泥砼块，沥青过渡层等。

台背在一定范围内采用级配碎石。桥头路基采用级配碎石回填，级配碎石具有较好的水稳定性与压实性能，是一种理想的回填材料，由于不能采用振动压路机碾压，填料粒径不宜过大，一般应< 5 cm ，并且应当具有一定的级配。施工中应当严格控制每层的松铺厚度≤20 cm ，利用压路机无激振分层碾压，靠近台身部分使用夯实机分层夯实。

研究表明回填碎石土的压实效果比较理想，具水稳定性能，施工不受阴雨天气的影响。施工中需用小型机具分层夯实，以保证其压实性能，顶部可以铺设一层6 %～8 %的白灰封层。从工程实施上讲，用碎石填筑台背来解决桥头差异沉降问题，能够达到消除桥头跳车的目的，这一方法也切实可行，但由于工程造价偏高，目前来看还没有被广泛采用。

改进台背填筑工艺，在桥头填土完成后再浇筑桥台盖梁；台后路基填筑之前， 在处理后的地基土拱上设置泄水管或盲沟等排水设施。

设置桥头搭板。施工过程中利用桥头搭板，是一种比较常见的解决桥头跳车问题的方法。桥头搭板设计的基本思想：通过设置桥头搭板，将路堤与桥台衔接处因较大差异沉降引起的路面纵坡突变进行缓和过渡，从而将路面纵坡变化控制在允许范围内，以便达到消除桥头跳车的目的。路堤与桥台衔接段出现两次较大的路面纵坡变化。设置搭板则是将两次纵坡改善为一次或两次纵坡渐变，消除高速行车的跳跃感，通常认为 时即可达到避免跳车目的。

根据工程经验及研究表明：工程实施中设置桥头搭板的效果并不十分明显，很多时候却增加了一些新的桥头问题: 搭板在与桥台的衔接端拱起会破坏路面；负荷交通下的桥头搭板折断，将导致路面开裂、雨水下渗而破坏填土路基等。

强化施工质量监管[2]。由于桥涵两端路堤所处的位置和特定条件，路基质量的要求要高于一般地段。填土路堤与桥头是两种不同性质的结构物，具有不同的设计施工要求，为降低沉降差，应该在现有的基础上提高该处路堤的压实度要求。除了路基顶部土层可提高至98%或更高外，整个路堤的压实度都应提高。同时，为了使桥台填方达到要求的密实度，必须完善施工工艺、方法和强化施工质量管理。

参考文献

[1]旷开萃.高等级公路桥头跳车的综合研究和分析[D].上海:同济大学，2002.

[2]张晓峰.公路网规划环境影响评价理论方法与应用研究[D].西安:长安大学，2007.

作者简介：任青岩（1967-），男，河南清丰人，工程师。