武汉市主城区桥头跳车调查分析及处理建议

张利华，刘亚洲

（武汉市政工程设计研究院有限责任公司，湖北 武汉 4 30023）

武汉市主城区桥头跳车调查分析及处理建议

张利华，刘亚洲

（武汉市政工程设计研究院有限责任公司，湖北 武汉 4 30023）

对武汉市主城区（特别是一级阶地及三级阶地上湖泊堆积区）桥头跳车情况进行较全面的调查分析，提出设计、施工、维护一系列的措施及建议，以进一步提高城市道路设计、施工及维护管理质量。对其他城市的软土地基上的桥头跳车处理具有借鉴意义。

武汉；桥头跳车；调查；分析；建议

0 引 言

有着“中国桥梁之都”美誉的武汉市，主城区软土地基分布较广，高架桥纵横交错，极大方便了市民交通出行。高架桥桥台背后填土高度一般3～5 m，在填土荷载及行车荷载作用下，路堤会产生沉降；特别严重处的桥头路基相对于桥台沉降差最大达20 cm，软土地基上的桥梁桥头跳车现象严重（见图1）。近年来机动车越来越多，快速路及主干道上行车速度越来越快，桥头跳车对行车安全影响愈加严重，故有必要对市主城区（特别是一级阶地及三级阶地上湖泊堆积区）桥头跳车情况进行较全面的调查分析，提出相关措施建议，以进一步提高城市道路设计、施工及维护管理质量，保证行车安全[1-5]。

图1 武汉主城区桥桥台后路堤沉降现状

1 国内外研究现状

因桥头跳车现象的普遍存在，国内外对公路桥头跳车的原因分析及处治有大量研究。

《公路软土地基路堤设计与施工技术规范》JTJ 017-96的5.1.2条文说明较为详细地载明了国内外路基的容许工后变形规定。

原联邦德国交通部：1990年颁布的《软弱地基上道路建设规范》要求预压期末地基土中任一点处固结后达到的孔隙比所对应的当量应力，不能被运营期该点的有效应力所突破。美国：对桥头引道规定1.27～2.54 cm的容许差异沉降。法国：桥头引道部分的容许工后沉降为3～5 cm的容许差异。日本：不考虑容许工后沉降，重点放在填方稳定性分析上。

由上可见，德国对预压要求严格，并通过预压达到控制次固结目的；法国、美国对桥头沉降的控制也很重视。日本对工后沉降的重视程度小，主要把问题放在养护中解决。

我国《城市道路路基设计规范》（CJJ 194-2013）第6.2.8条规定，路基容许工后变形应符合表1（规范表6.2.8）的规定。

表1 路基容许工后变形（规范表6.2.8）

对比来看，国内桥头路基控制沉降值比美国、欧洲大出许多。

国内研究多从设计、施工、材料等方面分析引发桥头跳车的原因，提出应用土工格栅、新型轻质回填材料、提高材料力学性能与改善施工方法等措施来减少工后沉降。如刘代全等提出采用过渡段设计的半刚性桩处理台背布置设计方案（见图2）。国内铁路、公路规范均建议进行过渡段设计（见图3）。

图2 半刚性桩处理台背布置

图3 桥桥台后过渡段设计

2 研究范围

武汉市主城区桥台背后路基填土高度多在3～5 m，基底荷载约60～100 kPa,总体而言荷载较小。对长江二级、三级阶地上的一般黏性土及老黏性土，承载力特征值多在150～400 kPa，排除施工水平因素，地基在填土荷载作用下变形很小。长江、汉江一级阶地及长江二级、三级阶地上湖泊堆积区，在静水环境下沉积了厚度大小不一的淤泥、淤泥质黏土等软土，或低洼处堆填了密实度较差的部分填土，软弱土（软土及填土）承载力特征值多在40～100 kPa,地基在填土荷载作用下变形较大，以致于出现较明显的路基沉降，即表现为不同程度的桥头跳车。所以本次调查研究范围主要限于武汉三镇长江、汉江一级阶地，及部分二级、三级阶地上湖泊堆积区。

3 桥头跳车数据统计及分析

考虑到快速路、主干道与次干道、匝道的设计时速存在差异，导致行车荷载对路基沉降影响也不一致，前者影响大，而后者则相对较小，故统计时分开统计，将快速路、主干道归为一类，而次干道、匝道为一类。

3.1 沉降严重程度划分标准

依据《城市道路设计规范》表6.2.8对快速路、主干路的桥台与路堤相邻处工后沉降不大于0.1 m，结合城市行车感受等因素综合确定沉降严重程度的划分，见表2。

表2 沉降严重程度量化标准

3.2 桥头跳车总体调查情况

武汉市主城区桥台桥台后跳车情况调查数据，按严重程度列示，见表3、表4。

表3 总体情况汇总表（统计个数n=139个）

表4 按道路级别不同程度所占比例（统计个数n=139个）

表3补充说明：（1）沉降最大值及位置：主线桥的最大沉降值为20 cm；匝道桥的沉降最大值27 cm，该场地属于后湖沉降区。（2）部分点位 处墙背填土沉降数据小及桥头跳车现象不明显，但并不一定表示该处无沉降，经过多次的维修改造掩盖了实际沉降。

3.3 数据分析

（1）研究范围内桥台后路堤填土沉降及跳车明显（包括严重、较严重）的比例为34.5%（超过总数的1/3）；考虑到部分老桥梁经过维修改造后所测沉降偏小而与实际情况有出入，则全区填土沉降及跳车明显的比例更高。

总体而言，软土地区路堤沉降及桥头跳车明显是一个普遍存在的问题，且1/3以上路堤沉降明显及桥头跳车严重。

（2）快速路、主干路上桥台后路堤填土不同严重程度沉降的比例相差较小（20.4%～31.4%）；匝道、次干路、支路上的各种严重程度比例则有明显差距（11.8%～48.2%），特别是不明显的比例最高（48.2%）。

不分道路级别统计，各种严重程度比例自严重、较严重、轻微、不明显则依次提高，分别为15.1%、19.4%、26.6%、38.9%。

快速路、主干路上桥台后路堤填土沉降严重（包括严重及较严重）的比例为44.5%（约占总数的1/2），考虑到部分老桥梁经过维修改造后所测沉降偏小而与实际情况有出入，则该比例极有可能突破50%；匝道、次干路、支路上桥台后路堤填土沉降严重（包括严重及较严重）的比例为28.3%（不到总数的1/3），前者明显高于后者。

分析其主要原因：快速路、主干路填土荷载大（路堤高度及宽度均较大）、应力影响深而广，而匝道、次干路、支路填土荷载较小（主要是路堤宽度均较小）、应力影响浅而窄；其次与行车荷载影响有关，快速路、主干路上行车荷载大、行车速度快故动荷载大，而匝道、次干路、支路上行车速度慢故动荷载相对较小。

（3）沉降严重程度与路堤高度关系

路堤沉降严重程度按路堤高度划分见表5。

表5 路堤沉降严重程度按路堤高度划分（统计个数n=48个）

从表4可以看出，桥台后填土沉降较大、跳车明显多集中在路堤高度2.5 m以上，几乎全部集中在路堤高度2.0 m以上。

《上海市岩土工程勘察规范》（DGJ08-37 -2012）6.3.1条文说明规定：填土高度超过2.5 m为高填土道路。上海市高填土道路2.5 m高度规定远小于《公路路基设计规范》（JTG D30-2004）3.6.1条文说明中边坡高度超过20 m的路堤为高边坡路堤的高度规定，高度差异显然与地质结构密切相关，也说明上海市软土地基对路堤沉降的显著影响。

武汉市一级阶地上的地层主要是河流冲积和湖泊堆积成因，上海市地层主要是滨海沉降和湖沼沉积，地层浅部结构与上海市有一定相似之处，即表层土质软弱。因此，为引起设计及施工重视，保证工程安全，参照上海市规定，武汉市可将2.5 m作为软土路基高路堤的分界高度；但考虑到武汉市湖泊堆积区软土工程性质比上海差很多，则可将湖泊堆积区高路堤的分界高度降为2 m。

4 道路建设及维修建议

综合国内外研究成果，结合武汉地区经验，可以认为武汉地区影响桥头跳车的主要因素包括：填土荷载、地基强度、填土施工质量，以及行车荷载、路堤型式、区域性沉降、周边工程建设、维护保养等。在此不再赘述，只是针对性地提出建议。

按建设阶段与维修保养阶段分述减少桥头填土沉降措施。

4.1 建设阶段

4.1.1 规划阶段

降低桥台高度，即为降低了填土荷载，可有效减少填土沉降。

由上文统计分析可知：严重的桥头跳车及较大填土沉降多发生在桥台高度大于2.5 m的路堤，而桥台高度大小于2.5 m的路堤则桥头跳车轻微得多。因此，一般情况下，软土地区桥台高度建议宜控制在2～2.5 m以内。

需说明的是：若地基表层是土质很软的淤泥（承载力特征值30～50 kPa,压缩模量1～2 MPa）及松散填土,即使减少路堤高度也无法满足沉降控制要求，此时应进行地基处理。

4.1.2 设计阶段

（1）引道填筑轻质材料减少填土重量

武汉地区已经在沙湖大道、珞狮南路高架桥新建工程及江汉二桥帮宽改造工程中初步应用轻质泡沫混凝土。刚刚通车的雄楚大街丁字桥西侧上桥匝道路堤也是采用现场浇筑的轻质混凝土浇筑全长引道。

（2）地基处理提高地基强度

较常用的地基处理方法有换填（垫层）、抛石挤淤、水泥土搅拌桩、水泥粉煤灰碎石桩（CFG桩）、真空——堆载联合预压法等，此处不再赘述。

4.1.3 施工阶段

提高填土压实施工质量，一个是填料选择，尽可能采用级配较好的砾类土、砂类土等粗粒土作为填料；其次是提高施工工艺水平和精细化施工质量，减少分层填土厚度，提高压实效果，特别是紧贴桥台处。规范均对路堤填料最小强度及路基压实度提出要求。

4.2 维修保养阶段

日本对工后沉降的重视程度逐渐减小，主要把问题放在养护中解决，可减少一次性投资；但养护工作的质量水平、所用机械的自动化程度必须有一定要求，否则影响道路的运营效率。

国内外研究成果说明：采用地基处理后不可能消除工后沉降，工后修补不可避免。一定的工后沉降应该是容许的，留待维修保养阶段解决。

对工程建设期间未进行处理，以致于工后沉降大、跳车严重的桥头引道加强现场巡视并及时维修尤其重要。

5 结论与建议

（1）桥头跳车现象在武汉市主城区软土地基分布区的桥梁普遍存在，且主要集中在高度H≥2.5 m的桥台后填土路堤；H≤2.0 m以下桥台后填土路堤沉降及桥头跳车不明显；桥台后路堤填土沉降值范围5～20 cm，目前观测到的最大值27 cm；路堤越高，沉降越大。建议可将2.5 m作为软土地基高路堤的临界高度分界线。

（2）武汉地区软土地基桥头跳车影响因素，除填土荷载、地基强度、填土施工质量以及行车荷载、维护保养外，尚存在区域性沉降及周边工程建设影响等。为减少路堤沉降及桥头跳车影响，可综合采取降低路堤高度、减轻路堤自重、地基加固处理以及加强后期维护等措施。

[1]秦禄生.高等级公路桥头跳车成因及处治对策 [J].国外公路, 1999(1):34-38.

[2]张兴强,闫澍旺,赵成刚.台背填土受交通荷载反复作用和桥台影响分析[J].公路,2002(5):31-35.

[3]邹清华,林清,李尚松.武汉绕城高速公路桥头跳车的预防措施.交通科技[J].2004(4):40-42.

[4]刘萌成,黄晓明,陶向华.桥桥台后高填方路堤工后沉降影响因素分析[J].交通运输工程学报,2005(9):36-40.

[5]梁彩云.公路桥头跳车原因分析及防治措施[J].石家庄铁道学院学报,2007(3):131-134.

U16.1

B

1009-7716（2017）01-0026-04

10.16799/j.cnki.csdqyfh.2017.01.007

2016-11-13

武汉市城建委科技计划项目成果。

张利华（1972-），女，湖北武汉人，高级工程师，从事市政道桥交通工程设计与研究工作。