浅议公路桥头跳车的原因、危害及防治措施

张 堃，姜景山

(南京工程学院建筑工程学院)

目前，已投入使用的公路都普遍存在一个问题，即道路在桥梁台背回填处出现不同程度的沉降，导致在桥梁构造物和台背路基之间产生一个较大的沉降差，使得桥头处路面产生一个较大的坡度变化，路面原有的平顺性受到较大破坏，使来往车辆在通过桥头时产生跳跃，既对桥面、路面和汽车产生冲击，加速桥面、路面和汽车的损坏，增加了运营维护费用，影响了交通通行，也会对车辆内的司机和乘客造成一定的不适感，影响了行车舒适性，严重的桥头跳车可导致交通事故，如2001年6月8日凌晨1 时40 分，广西钦州市灵山县灵东大桥发生一起由于桥头跳车所引发的大客车坠落水库的特大交通事故，共造成29 人死亡。而如果要保证行车舒适性，则势必要降低行车速度，则既会影响通行效率，也会由于桥头处突然减速给道路行车安全带来一些隐患，严重时会导致生命和财产损失。因此，桥头跳车已经成为公路工程的一大通病和诟病，它不仅威胁到了人们的生命财产安全，也损害了公路工程的社会效益和经济效应。因而，如何消除公路桥头跳车问题是很有意义和亟待解决的课题。

1 桥头跳车形成的原因

桥头跳车是指由于桥梁构造物与桥梁台后的路基之间的沉降差超过某一限定值造成汽车经过该路段时车轮产生上下振动的现象。一般认为当这种沉降差(台阶高度)达到1.5 cm 后就会给司机、乘客带来不舒适感。

桥墩基础一般直接坐落在岩石上或者是良好的持力层上，不论从勘察、设计还是从施工阶段人们对桥梁的技术要求和重视程度都要远远高于台背路基，因而沉降量很小。而台背地基在路基荷载和汽车荷载的长期作用下会产生较大的沉降，再加上路基填土由于本身含有水分、存在孔隙、压实度很难达到100%，并且台背处场地狭窄施工质量难以保证，因而沉降量较大。因此，桥台和台背路基之间产生了较大的差异沉降，致使桥梁与台背道路纵坡产生了较大的纵坡变化，导致车辆在经过桥头时产生跳跃和颠簸现象，如图1所示。而桥梁与台背路基之间产生过大的差异沉降的根本原因是各种因素(勘察、设计、施工等)所导致两种结构刚度差异太大所致，桥梁属于刚性结构，而台背路基属于相对柔性结构，这种刚度的巨大差异导致在相同荷载作用下也产生的较大的差异变形(差异沉降)，因此桥头跳车的防治一种可以从协调桥梁和台背路基的刚度入手，即采取相应措施使刚度渐进过渡，最终使变形逐渐协调;另外就是直接协调桥梁和台背路基的变形，使桥梁能够适应台背路基的沉降，使桥梁和道路纵坡平顺变化。

图1 桥梁与道路纵坡的变化示意图

2 桥头跳车产生的危害

由于桥梁结构物与台背的不均匀沉降，致使路桥过渡段出现不同程度的凹陷甚至台阶等，从而使路面平整度受到影响，严重影响了公路的正常使用功能，有如下危害:

2.1 影响行车舒适性

由于车辆通过桥头陡坎时引起跳车，使车辆颠簸，引起乘客及驾驶员的不适，同时对驾驶员产生一定的心理影响，引起驾驶员在经过桥头跳车路段时心率加快和血压升高等不良反映，严重的桥头跳车会对驾驶员造成较大的心理压力，可能会影响驾驶员对车辆的正确操作，造成行车事故。

2.2 降低行车速度

当车辆行至桥头纵坡转折处，为防止车辆的剧烈冲击跳动，驾驶员被迫刹车减速或减小油门，从而降低行车速度。另外，车辆经过桥头路段发生腾空跳跃时，驱动力的传递也会受到影响，减小了行车速度。行车速度降低的影响表现在:一方面桥头区域车辆突然减速容易引发交通事故，造成交通拥堵;其次，通行速度的降低了减小了道路的通行效率;最后，车辆减速容易增大车辆及燃料的损耗，造成浪费，污染环境。

2.3 影响行车安全

车辆通过桥头区域产生的冲击和颠簸，会对驾驶人员产生不利的心理影响，严重时则会影响其对车辆的正确操作，造成车辆失控，引起行车事故。在国内曾多次发生因桥头跳车严重而造成的翻车事故，如前述的2001年6月8日的广西灵山县特大交通事故，就是由于桥头跳车引发驾驶员操作不当所引发的交通事故。

2.4 增加车辆运营和保养成本

因桥头跳车而不得不在桥头频繁减速，以减轻汽车的颠簸，无论减速行驶还是颠簸现象的发生，都对汽车部件造成不同程度的损坏和轮胎的磨耗;同时汽车行驶速度的不稳定，无形中既浪费了燃料，也增加了废气的排放;另外，还增加了车辆的行驶时间。因此，桥头跳车的出现，提高了车辆的运营成本。而车辆通过桥头时产生的跳动和冲击，也加剧了车辆部件、轮胎等的磨损，降低了车辆的使用寿命，提高了运营成本。

2.5 增加公路养护费用

台阶的存在使得车辆通过桥头时产生跳动和冲击，从而对桥梁和道路产生附加的冲击荷载，加速了桥台、桥头搭板、支座、伸缩缝以及路面的损坏，特别是支座和伸缩缝的破坏。为了维持良好的使用状况，要经常对路桥过渡段进行及时的维修与养护，既增加了大量的人力、物力和财力，而且也产生了不良的社会影响。

国内外众多资料表明，因桥头跳车问题而增加的道路运营养护费用惊人，如美国约有1/4 的公路桥梁(约150 000座桥梁、通道等构造物)受到桥头跳车的影响，为此每年花费的养护费用高达1 亿美元以上。同样，在我国在桥头跳车的养护方面也耗费了大量的财力，以湖北武汉——宜昌高速公路桥头跳车养护费用进行分析推算，全国高速公路年均养护过渡段的费用要高于1 亿元。

2.6 降低道路资源利用率

车辆在经过桥头跳车路段时减速慢行降低了道路资源的利用，同时桥头跳车区域经常性维修保养封闭道路造成道路资源的利用降低，也容易造成的交通拥堵，引发公众对公路服务部门的不满，降低政府的公信力，也影响了社会经济的和谐发展。

由此可见，桥头跳车的发生使公路不能达到安全行驶、高效运营、舒适乘车的目标，降低了公路服务水平，增加了运营养护成本，影响了社会效益和经济效益。因此，必须对桥头跳车的病害进行有效的防治。

3 桥头跳车的防治措施

引起桥头台背处公路沉降的原因有地基沉降、路基沉降、设计原因、施工原因等，针对沉降的原因，通常采取如下防治措施。

3.1 地基处理

桥头台背处路基为了与桥梁平顺衔接，路基高度设计的相对较高，路基荷载也较大促使地基产生了较大的地基变形，特别是软弱地基，变形更大甚至会影响到地基和路基的稳定性。因此，必须采取有效的地基处理措施对地基进行加固，增加地基的刚度，减小地基变形。

目前，地基处理常用的方法有:深层搅拌桩、CFG 桩、砂桩、预应力混凝土管桩、真空预压联合堆载预压等。此外，为了使刚度平稳过渡，现在很多设计采用变刚度设计原则，如采用长短桩或疏密桩等方法使台背地基刚度逐渐过渡。

3.2 路基处理

桥头台背处路基较高，如不对桥头路基进行有效处理和控制，在汽车长期反复荷载作用下也会产生较大沉降，最终导致桥梁与台背路基之间较大的沉降差引起桥头跳车。目前路基处理常用的方法有控制台背路基填料选择和路基压实质量，采用轻质高强材料(如EPS、泡沫轻质土等)，使用土工合成材料对路基进行加筋，对已有路基也会采用注浆加固等措施进行处理，通过增强路基刚度或减小路基荷载等方法减小台背路基的沉降。

3.3 路面处理

此外，针对路面也可采取一定的措施，尽量减小台背路基过大沉降的影响。如工程中常采用桥头搭板使柔性路基的沉降逐渐过渡到桥台上，使路面纵坡平顺过渡。也有些工程采取过渡性路面的方式进行处理，待路基沉降稳定后再修筑正式路面，以沥青过渡路面较为常见。对于已发生桥头跳车的路段目前实际应用中主要以重新修补路面为主，即先铣刨已损坏的路面，然后重新摊铺沥青路面。

4 防治桥头跳车的新思路

上述防治桥头跳车的方法，主要是从提高地基和路基刚度或使刚度逐渐刚柔过渡的角度出发，其目的使台背路基沉降小一点、沉降快一点或使沉降在较大范围内平顺变化，出发点都是从减小台背路基的沉降入手，属于“被动”适应路基的沉降，即前文所述的第一种思路，目前还较少从桥梁结构物入手考虑“主动”适应路基的沉降。

事实上，采用这种相对“主动”的方法来应对沉降的思路在一些土木工程已经得到了应用。如日本的关西国际机场是世界上的一座大型海上机场，位于距离大阪南部大约40 km 处的一个人工岛上，1994年投入运营。工程首先在水深近20 m 的海上填海造陆，海底是厚厚的软黏土，为了应对机场建成后可能产生的沉降，事先在机场建筑的底座上预先安放了众多大型的千斤顶以应对日后可能的沉降和不均匀沉降，这是目前“主动”适应沉降的一个著名案例。

采用这种“主动”适应沉降的思想来处理桥头跳车无论是从技术还是从经济上都是可行的。技术上采用一定的装置预先安装在桥梁上，这种调节装置最常见的就是各种类型的千斤顶，当然也可以是其他各类能够方便调节高度的装置，等路基沉降较大产生桥头跳车时，调整装置使得桥梁的高程“主动”适应路基的沉降从而消除桥头跳车，这里主要介绍桥头跳车处理的新思路，具体的调节装置及原理将在后续的专利和论文中详述，此处不再赘述。从经济上安装能调节高度的装置造价上也不会高出很多，因为调节装置本身构造上不复杂，采用材料也是很常用的建筑材料，制造和安装等也都没有很高的要求，因此，成本上很容易被建设方所接受。此外，安装这种高度调节装置“主动”适应路基的沉降当需要调节时，由于主要在桥梁下和桥墩之间的区域作业对道路通行的影响也较小，对于提高道路资源利用，缓解交通拥堵都是十分有利的。

5 结 论

桥头跳车已经成公路工程的一大通病，为广大民众所诟病，有效消除桥头跳车具有重要的现实意义。深入分析了桥头跳车形成的原因、产生的危害，并总结了目前常用的防治桥头跳车的措施。在上述深入分析的基础上，建议了一种主动防治桥头跳车的新思路，即通过预先安装一种高度可调的装置，使桥梁高程“主动”适应台背路基的沉降。

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