桥头跳车现象的形成机理和处置办法探讨

郭志堂

(山西省和顺公路管理段，山西　和顺　032700)

桥头跳车现象的形成机理和处置办法探讨

郭志堂

(山西省和顺公路管理段，山西和顺032700)

郭志堂(1974—)，男，工程师，主要研究方向为公路工程施工和管理。

摘要：道路桥梁桥头跳车现象对道路行车的舒适性和安全性造成了较大的影响，成为道路工程和相关学术界关注和研讨的问题。文章阐述了桥头跳车现象的成因和主要危害，从设计和施工因素、台背填料的压缩特性、路基和桥台整体结构特性方面，分析了桥台和主路之间的沉降原因，并探讨解决桥头跳车问题的主要途径。

关键词：道路桥梁；桥头跳车；路基沉降；形成机理；处置工艺；探讨

0引言

在漫长的道路交通线上，各种桥梁和隧道与平面道路相辅相成，而设计新颖的桥梁总是人们眼中一道亮丽的风景线。道路离不开桥梁，这不仅在笔者所在的以多山区丘陵著称的山西地区，而且在一望无际的平原地带，为了实现现代道路交通要求的全互通全立交等要求，大量桥梁也已成为道路工程建设的必须。长期以来，在通过桥梁和与平面道路的过渡线时，桥头跳车现象十分普遍。振动幅度较大的桥头跳车不仅会造成严重的行车不适，也是发生交通事故的重要诱因(众所周知，桥梁的高程往往大大高于当地道路的行车平面，因此桥头跳车现象若引发交通事故，其严重程度也会大大高于其它路段的类似事故)。鉴于此，桥头跳车现象是目前道路工程施工常见的质量缺陷，也是较为严重的道路常见病害。

1道路桥梁桥头跳车现象的成因和主要危害

基于道路桥梁的结构设计，路和桥的连接处通常一端是桥的起始端，即桥台；另一端是主路结构。相对于高等级道路，即无论是沥青混凝土路面，还是水泥混凝土路面，其主路结构均是由下部的水泥稳定基层和上部的面层组成。桥梁的基础和上部桥面为一刚性整体，而主路结构是由多层结构组成的综合体，特别是沥青混凝土路面所展现的是一种较为典型的柔性特质。鉴于此，桥梁和主路的基础及面层由于各自的基础深度和结构的差异势必造成它们抗压性能指标的不同[1]，当承受上部车辆造成的荷载时，其抗压性能会呈现更大的差异。这种差异势必造成路和桥的上平面之间的沉降差，其结果即形成车辆通过路桥沉降差时的跳车现象。

当然，车辆通过桥头时对桥台的冲击(这种冲击显然是由路桥沉降形成的高度差引发的)机理涉及较为复杂的力学特性，但路桥之间不同的搭板长度、不同路基填方形成的沉降值(在我国黄土高原的高填土和以南方水网地带为代表的软土地质等表现更甚)、不同荷载和车速的车辆作用及施工质量造成的影响等因素均会对行车通过桥头时产生的跳动幅度和冲击强度造成不同的影响。桥头跳车现象的直接结果和危害主要有下述几点：

(1)形成对桥台的附加冲击载荷，同时根据力的作用和反作用原理，又对与桥台结合的主路部分造成严重的反作用冲击。

(2)附加冲击载荷的作用将使桥头搭板、伸缩缝和桥基支座加速损坏，而对桥头路面和路基的反作用冲击必然会加剧其快速沉降。

(3)由此引发的桥头路面和路基的快速沉降会造成上部行车的加速磨损，诱发交通事故。

桥头跳车现象造成的危害是十分严重和现实的问题，如笔者所在的山西晋中某高速路段曾发生的高架桥上大型载重车撞毁护栏的翻车事故，究其原因之一即与当时车辆在较大高差的桥头跳车过程中造成整车行驶失稳有直接关系。而类似情况在道路交通中十分普遍，必须引起道路设计、工程施工和交通管理部门的高度重视。

〗2桥台和主路之间的沉降原因分析

2.1　设计和施工因素

与桥梁衔接的主路路基没有达到设计的抗压强度，特别是对软土地基的处置失当。如在桥背回填时随意选取填料(近来媒体曝光的某铁路工程局铁路隧道路基回填料随意选取当地泥土而造成事故隐患是为典型之一)；在路基施工过程中，为追求工程进度，在路基沉降尚未完成时即开始上部路面的铺筑；材料松铺厚度不按规定作业和压实密实度不合要求等都会给工程后期和道路通车后的不均匀沉降造成隐患(近年来，施工部门采用的大质量重力夯实和冲击式压实工艺对提高路基的抗压强度具有明显改善作用)。

2.2　台背填料的压缩特性问题

台背填料的种类和性质将对路基的沉降程度产生直接的影响。台背填料的种类很多，但其自身含水量的比例有较大的差异。而水分与填料的密度和比重差异更为明显，这就使得台背填料的颗粒之间存在一定的空隙，而这种空隙很难以常规压实手段进行较为彻底的消除。

大量试验表明，台背填料的自身含水量与其工后沉降有直接关系。一般情况下，路基的工后沉降值与填料的自身含水量的多少呈现正比直线关系，其基本规律如下页图1所示(压实密实度取96%~98%)。显然，为了减少台背填料颗粒之间的空隙，进而达到减少和控制路基的工后沉降值的目的，在工程中适当降低台背填料的含水量是重要的。

图1　填料的含水量与其工后沉降的关系图

2.3　路基和桥台整体结构之间的沉降差异

从路基和桥台整体结构特性分析，可以认为桥台是一种刚性结构，而路基与桥台相较是一种柔性结构。在实际工程中，桥台的沉降量允许值约为20~30 mm，而当路基为软土地基或高填土结构(我国的桥梁施工工程大多如此)时的路基填筑要求的沉降量允许值在50 mm以上。这种沉降值的差异，直接导致了路基和桥台之间的错台现象，最终导致桥台跳车问题。

3解决问题措施的探讨

3.1　台背填料的选用

填料的选用直接影响到路基的抗压强度，因此与工后路基的沉降值息息相关。填料选用的原则是摩擦角多且大、抗压强度优异、自然稳定性好和可压缩性小的材料，如各种碎石和级配砂砾等。笔者所在的山西晋中地区是全国煤炭钢铁基地，钢铁冶炼后产生的大量废渣是台背填料的优选，不仅完全符合填料选用的原则，而且做到了废料再用，其环境保护的社会效益亦十分突出。

3.2　桥头地基必须达到设计要求的抗压强度

桥头地基一般不会是原始基础，在基础开挖状态下的桥头地基必然属于抗压强度较为薄弱的软土地质。与相邻的桥梁基础相较，其抗压强度更为薄弱[2]，因此对桥头地基进行必要的强化处置以达到设计要求的抗压强度对减少地基的工后沉降，进而控制桥头跳车的幅度是十分关键的。

对软土地质的处置办法主要有排水固结、开挖置换、抛填挤淤增强和复合地基处置等补强等工艺方法。在实体处置工程中，应根据实际土质情况(特别是土质的结构组成和含水量等)选择合理的处置方式并特别注意有效排水，减少基础材料中的含水量。但无论采用何种工艺，由于处置厚度较大，为了达到地基的抗压强度，必须分层作业，逐层压实(压实密实度应达到96%~98%)，从而形成自下而上的整体强度[3]。特别指出的是，桥头地基紧贴桥台的部分与桥台形成90度直角，极易形成压实作业的死角。为了保证压实效果，应对桥头地基部分先行处置，再完成主路其它部分的基础作业。若主路其它部分的基础作业已经完成，则必须采用较大压强的冲击夯锤完成桥头地基紧贴桥台部分的压实作业以切实消除压实死角。

3.3　设置过渡性钢筋混凝土搭板

增设过渡性钢筋混凝土搭板可将路基产出的沉降逐渐过渡到刚性桥台上，结果使得车辆经过时的跳动有效减轻，过渡性钢筋混凝土搭板的长度随道路等级的不同取3 000~8 000 mm。由于混凝土搭板具有一定的长度和宽度(桥面宽度)且上部受力较大，因此搭板的基础必须特别加强，以保证搭板在受力时不致变形和破坏。

4结语

长期以来，桥头跳车现象对道路行车的舒适性和安全性造成了较大的影响，如何减轻和消除这种影响一直是道路工程和相关学术界十分关注和积极研讨的问题。虽然桥头跳车现象的形成机理较为复杂，但只要根据当地地基结构的具体情况选择适用的工程材料和合理的处置工艺，并在处置工程中注重和保证施工质量，减轻并将桥头跳车幅度限制在相关技术规范要求的范围内是能够做到的。

参考文献

[1]李炳林.土体压力对桥梁的影响分析及加固方法研究[J].中国公路，2013(18)：122-123.

[2]于振林.搅拌桩处理公路软弱地基施工工艺的探讨[J].山西交通科技，2013(1)：122.

[3]历兰伯.公路膨胀土路基处理方法[J].交通世界，2013(11)：108-109.

Discussions on Formation Mechanism and Treatment Methods of Bridge-head Bumping Phenomenon

GUO Zhi-tang

(Shanxi Heshun Highway Management Division，Heshun，Shanxi，032700)

Abstract：The bridge-head bumping phenomenon of road bridges caused a greater impact on the driv-ing comfort and safety，and it has become the common concern and research issues in road engineer-ing and related academia fields.This article described the causes and major hazards of bridge-head bumping phenomenon，and from the design and construction factors，compression characteristics of abutment packing materials，and overall structural characteristics of roadbed and abutment，it analyzed the reasons for the settlement between abutments and main road，and discussed the main way to solve the bridge-head bumping problem.

Key Words：Road bridges；Bridge-head bumping；Subgrade settlement；Formation mechanism；Treat-ment process；Discussion

收稿日期：2015-02-05

文章编号：1673-4874(2015)02-0042-03

中图分类号：U445.7+1

文献标识码：A

DOI：10.13282/j.cnki.wccst.2015.02.011

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