施工中预防桥头跳车的技术措施

河南中原高速公路股份有限公司 张晓 赵欢

施工中预防桥头跳车的技术措施

河南中原高速公路股份有限公司 张晓 赵欢

桥头跳车是高速公路运营和维护中常见的病害之一，也是困扰公路行业的一大难题。它不仅影响行车速度及其舒适性、安全性，而且还会使路面结构、桥梁结构遭到破坏，从而降低了高速公路的社会效益和经济效益。因此，在道路工程施工中如何有效地减少或消除桥头跳车现象，已成为高速公路建设与营运中亟待解决的问题。

一、桥头跳车成因分析

1.桥头两侧构造差异。桥台和台背回填路基的构造存在较大差异。桥台一般由刚性很大的坚石砌筑或钢筋混凝土浇筑而成，几乎不发生变形，而台背回填路基为柔性体，刚度较小，承受荷载后变形较大。在车辆荷载大量通过后，这一刚度差异，必然导致桥头连接处产生较大不均匀沉降，俗称“错台”，从而使高速行驶的车辆通过时出现颠簸跳跃，也叫桥头跳车，见图1。

2.设计问题。桥台基础通常做加固处理，沉降量小，台背路基一般填土较高，且许多设计对填土类型和具体施工无特别要求。公路竣工通车后，在自重和交通荷载作用下，路堤填土产生固结压缩的情况在不同土质路段是不一样的。规范对不同填土类型的台背路基沉降差值的控制尚无详细标准，一般由设计单位根据实际填土类型，按经验值各自确定指标进行设计。技术标准不明确是设计环节产生问题的主要原因。

3.施工问题。

（1）设备选择限制。台背回填施工距离桥头太近，大型碾压设备无法作业，只能采用小型机具压实或人工夯实，因此土方压实度很难得到保证，路桥连接处易产生较大的不均匀沉降，从而形成“台阶”。

（2）没有严格地按照施工规范作业。施工时没有按分层填筑、分层碾压、分层检测“三分法”施工；在每层填土厚度、碾压遍数、压实度等方面放松要求；检测手段是否合理有效也值得商榷。

（3）工期安排不合理。规范要求，雨季一般不安排台背填土作业。雨季土体含水量较高，即使添加石灰、粉煤灰、沙砾等，也不容易控制土体含水量，压实度也难以达到施工标准，易出现较大塑性沉降从而产生跳车。

（4）桥台填土没严格按设计要求进行。设计一般要求在桥台及5～10m长度引道内，用沙性土等材料填筑，对于非严寒地区的无透水性土，可就地取土经处理后填筑。但是很多施工单位在施工进度的压力下、在利益的驱使下，常常“就地取材”，不对当地填土做任何处理就进行填筑，为以后运行中的大幅度沉降埋下祸根。

二、施工中预防桥头跳车的措施

根据以上分析，桥台与路堤连接处产生较大的不均匀沉降变形是引起桥头跳车的直接原因。因此，在施工中可以从台背地基、路基、路面等部分采取有效措施以弥补设计中的不足，尽量减小工后沉降，防止桥头跳车现象的发生。

1.台背不良地基处理。不良地基直接影响着路基和路面的性能，主要有软土地基、黄土地基、膨胀土地基等几种类型。

（1）台背软弱地基的处理，是控制桥头跳车的重要措施。地基处理通常采用换填法、强夯法、排水固结法和振动碎石桩等技术，以提高地基强度和承载力，减小工后沉降量。当软弱地基不深时，可换填当地沙砾或中粗砂，也可用石灰或水泥作浅层加固处理，然后进行适当的碾压；强夯法也适用于浅层软弱地基，利用强大的冲击能将地基土压密、振实，以加固地基土、减少不均匀沉降、缩短工期。软弱地基较厚时，可对地基设置竖向排水体加载预压，以缩短土体固结沉降时间，待沉降基本完成后再开展台背回填作业。

（2）黄土地基受水浸湿后会产生较大的沉陷，处理措施通常有土垫层法、强夯法、冲击辗压和DDC法等。其中，DDC法即孔内深层强夯技术，综合重锤夯实、强夯、土桩等地基处理技术的优势，具有动能冲击、高压强、强挤密等特点，具有良好的应用前景。其主要适用于大面积湿陷性黄土地基以及湿软黄土地基。

（3）膨胀土地基处理不当，会导致路基龟裂、边坡失稳等病害，目前常采用预湿泡水法、机械方法、化学方法以及换土法进行治理。机械法是利用机械设备，将处于最佳含水量的土基压实到规定压实度，或在土基上采用加载的方法以限制土膨胀；采用化学法时，普遍采用石灰、粉煤灰、水泥等进行处理，通常在加入外掺剂后，土的性能可得到较大改善，膨胀量与膨胀压力有不同程度的减小，并且在强度上会有所提高。资料显示，施工中采用掺石灰改善取土场含水量时，每掺入1%的石灰，可降低含水量0.68%～1.29%。

2.台背路基处理。

（1）选择强度高、易压实、摩擦角大且透水性好的材料作填料，如卵石土、碎石土、中粗砂粗颗粒材料，填料要求级配合理，纵向填筑长度须在5m以上。由于粗颗粒材料刚度大、压实较快，故地基沉降较小，从而能够控制总的沉降。材料良好的透水性也有利于台背缝隙中渗入雨水的流动，减少其滞留时间。同时注重路基防排水，使渗水尽快排到路基外，避免因土体含水量增加而出现路基承载力下降和路桥连接处发生沉陷的现象。

（2）严格控制压实质量。实践表明，不适合大型压实设备作业的台背回填段路基，可采用强夯法处理。按照施工规程碾压，消除压实死角，保证压实度达到95%以上。

（3）应用土工格栅处理桥头过渡段。土工格栅可设置在搭板末端底部，也可全长布置，它既扩大了荷载作用面积，又减少了台背填土的沉降变化，避免“二次跳车”的出现。由此可见，土工格栅可有效控制桥头跳车，且费用较低。

（4）利用注浆技术加固路基。注浆法是通过钻孔和利用注浆设备，将浆液注入路基，排出土颗粒间裂隙中的水分和空气，并充填土颗粒间的空隙，降低路基孔隙比；浆液凝固后与周围土颗粒板结为一体，形成一个强度高、防水性好的结构物。注浆压力和浆液浓度是保证注浆质量的重要因素，对于不同填料和形态的路基，需选取合理的注浆参数，以达到充填加固路基的目的。

3.台背路面处理。

（1）设置桥头搭板。桥头搭板是预防桥头跳车的常用方法之一，是将路桥连接处较大的不均匀沉降分散到搭板长度的范围内，使路面纵坡控制在3‰～6‰内，从而达到消除桥头跳车的目的。因此，搭板长度的选取至关重要。假定纵坡Δi为5‰，桥头差异沉降量X为10cm，由式（1）计算可得到，完全依赖桥头搭板缓和路面纵坡突变时搭板长度为17～33m。显然，其经济性较差，经验表明实际施工中搭板长度一般选取4m，6m，8m为宜。

Δi≥X/L。

搭板的设置减少了车辆颠簸的现象，而搭板末端的路基由于应力集中通常会发生局部继续沉降，引发二次跳车。为了改善搭板末端的受力状态，搭板末端底部宜铺设钢筋混凝土结构的枕梁，将搭板传递来的荷载分散到更大面积的路基上。

然而，枕梁的设置易造成搭板下出现脱空现象，增加了板底部的弯拉应力，搭板出现断裂的可能性增大。调查资料表明，在枕梁下方设置水泥稳定碎石层既为搭板提供了均匀支承，又改善了枕梁处应力集中的现象，从而消除二次跳车。

（2）预抛高处理。估算路基的工后沉降，综合考虑行车舒适性，在桥头路基顶面预留适宜的抛高量以预防桥头跳车。该法可抵消一定的工后沉降，但因为预留沉降值不能影响新建公路的行车舒适性，故预防效果有限，只在道路养护处治时应用较多。

（3）设置过渡性路面。其基本思路是在桥头一定范围内铺设过渡性路面，待路基沉降基本结束后，再重新铺设原设计路面，从而消除路桥连接处的差异沉降现象。常用的过渡路面类型有预制混凝土六棱块、条石铺砌、半刚性过渡层及沥青表处过渡层等。该法可有效消除工后沉降的影响，适用于路基沉降规律难以掌握的路段。