高速公路改扩建工程中桥头跳车防治措施

袁志平

(石家庄市公路桥梁建设集团)

高速公路改扩建工程中桥头跳车防治措施

袁志平

(石家庄市公路桥梁建设集团)

摘 要:以某高速公路桥梁项目为工程依托，详细分析了修建于软土地基上的桥梁形成桥头跳车的原因，并提出了相应的防治措施。

关键词:高速公路;改扩建;桥头跳车;原因分析;防治措施

1 引言

在桥梁的病害调查中，桥头跳车是一个普遍存在的问题。在高速公路改扩建工程中，由于新旧桥梁的桥头地基沉积时间不一样，会造成地基沉降不均匀，出现桥头跳车现象也更加普遍。桥头跳车会给公路造成很大危害，不仅影响行车的舒适性和安全性，还会在经济上造成很大损失。特别是修建在软土地基上的高速公路，由于软土地基的特殊原因，桥头跳车形成的原因更多，也更复杂，如路堤沉降、路基填筑材料、施工工艺等。如何能进一步的减小桥头跳车对行车造成的影响，成为一个重要的研究课题。

2 桥头跳车产生的原因

2.1 设计考虑不全面

设计作为建设工程中的重要环节，对于保证工程质量，减小工程费用和维修费用其中关键的作用，如果设计中存在考虑不周的现象，会导致桥梁后期运营过程中出现众多问题，设计考虑不周主要包括以下几个方面的内容。

(1)基底设计未做必要的处理，或处理不当留下隐患。

(2)为了节省造价，设计时过分压缩桥孔尺寸，致使桥头路堤过高，自由沉降加大。

(3)桥头防护工程的设计强度不足，路堤填料的水平土压力过大，导致防护工程产生水平位移，引起桥头路基沉陷。

(4)大、中桥梁端部设计模数式伸缩装置时，由于有一定宽度的横缝引起车辆跳动，加大了桥梁引道的外荷应力。

2.2 施工质量

施工质量的好坏直接影响到结构物的寿命和使用年限，但是，往往由于施工工期紧，工程量大等原因造成施工质量很难控制，造成结构物的使用年限缩短，施工过程中存在的问题主要包括以下方面。

(1)施工不符合要求，台背填土速度过快，没有充分固结，造成填土沉降加快，沉降时会对台背挡土墙等构造物产生挤压，若台前护坡、挡墙等结构物砌筑不及时，则可引起土体滑移，影响压实效果，甚至危及桥基。

(2)台背、尤其是台墙后侧及翼墙内侧填土，因受施工作业面限制，不易使用大型压实机械，难以达到规定压实要求。

(3)台背填筑材料把关不严，施工时没有严格按分层填筑、分层碾压、分层检测的“三分法”施工，没有选择合适的气候条件进行施工等。

2.3 台背填料压缩引起路基的沉降

台背填料一般为渗透性材料，存在着较大的孔隙，施工中的任何措施都不可能将填料颗粒间的孔隙完全消除，只能在其自重及车辆荷载不断作用下，孔隙率逐渐降低，填料逐渐压缩，便在一定期限内产生压缩沉降。压缩沉降主要决定于填料性质、施工条件及桥(涵)头防护工程的设置情况。一般透水性好的土、级配较好的砂石料，其压缩沉降小;施工符合程序、压实符合要求时，压缩沉降小。如果原地表连年干旱少雨，水位下降，则会造成地基孔隙较大，经过长时间的固结沉降过程，路基会下沉变形。台背填料因含水，存在孔隙，施工中采取任何措施也难将填料颗粒间的孔隙完全消除。在公路自重及车辆的垂直荷载与振动荷载作用下，孔隙率逐渐降低，填料逐渐压缩，密实度逐渐增大，便在一定期限内产生路基沉降。

2.4 刚度差值引起的沉陷跳车

桥台的沉降只随地基的沉降而产生，沉降量很小;而桥头路基的沉降则由路面沉降、路基沉降和地基沉降三部分组成。路面沉降可忽略不计，若等深度地基沉降视同相同，则主要区别是桥头引道路基的变形。由于受自然因素影响和车辆自重荷载作用，引道路基将产生一定的压缩变形;同时，桥头路基填筑高度较一般地段高，产生基底应力相对较大，可能易引起路基基底的沉降。

刚度不同的路面在跳车处所产生的振动效果不同，柔性材料对能量的吸收要比刚性材料大。由于结构物桥台一般采用刚性很大的坚石砌筑或钢筋混凝土浇注而成，具有较大的整体刚度，属刚性体;而与结构物桥台相连的道路，具有刚性较小柔性较大的特性，属弹塑性体。显然，道路与结构物桥台之间存在着较大的刚度差，这个刚度差的存在必然引起道路与结构物桥台之间产生较大的塑性变形，相对差和较大的刚度突变，势必增强桥头跳车的振动效果。

2.5 地基土质不良造成的沉降

处于津滨地区的桥梁，由于地下水位较高，且多属软土。由于软土一般都具有天然含水量高，孔隙比大、压缩性强和抗剪强度低等特点，在软土上填筑路基，便极易产生沉降。

2.6 桥头渗水

路堤与桥涵构筑物的连接处，往往需设置伸缩缝，在伸缩缝使用过程中，雨水和融雪容易发生渗漏;另外，夏季洪水期涨水易浸入桥头引道，对路面结构层和路基产生侵蚀，造成各种细粒料的流失，增加了各结构层与地基土的含水量，使其强度下降，加剧了桥头错台的发生和发展。

2.7 其他原因

车辆通过桥梁时，往往采用先减速上桥，后加速离桥的方式。加速和减速对桥头引道都产生一种复杂的外荷应力，产生很大的震动力，易导致桥引道下沉。

3 桥头跳车的防治措施

3.1 合理设置桥梁

(1)设置桥时应充分考虑桥头填方路基的地质情况、填方高度、路堤长度、填料来源及路基沉降等问题，选择合适的桥梁位置、跨径及引道防护工程。

(2)减少桥梁伸缩缝，可将多跨桥面做成桥面连续。

3.2 彻底处理桥头填筑前的基底

地质勘察时，应对填土较高的桥头引道进行详细地质钻探，测算地基承载能力，这是控制桥头跳车的重要措施。对承载能力不足的地基可采用超载预压、换填法、水泥搅拌桩、旋喷桩等措施，提高地基的承载能力，以减小地基的工后沉降。

3.3 合理选择桥头路堤填料

桥梁两端路堤与桥梁的刚柔差取决于填筑路堤材料刚度和压实度。压实度仅是缩小刚柔差的一个方面，填料的刚度则是避免桥头跳车的根本。设计及施工中，优先选用粗颗粒材料作为路基的填料，有助于改善压实性能、提高水稳性。设置稳定土结构层能够使路基、路面的整体刚度有所提高，从而减少局部沉陷。采用轻质材料填筑台背可以减小对地基的竖直压力，减少竖向沉降变形，达到抑制跳车的目的，可选择流态粉煤灰作为桥头填料。特别适用于场地窄小部位，其重量轻、强度高、稳定性较强的特点使桥头跳车现象得到了大大改善。

3.4 提前修建桥头引道路基

习惯作法是先修建桥梁，再修建两端的引道，这样由于路段较短，特别是桥台与八字墙严重影响了大型压实机械的施工，往往造成密实度不足，工后引起较大沉降。为此在桥梁施工前，最好先完成引道路基施工，以便充分发挥大型压实机械的碾压功能，使引道土方达到工后基本不沉降的要求，可大大降低桥头跳车现象的发生。

3.5 减少伸缩缝

将桥面做成桥面连续，减少伸缩缝的数量，可减轻车辆通过伸缩缝时的跳动对引道造成的影响。

3.6 改变支撑方式

在设计时，将桥梁的端部由活动支座变成固定支座，能增加桥头的坚固性，对桥头跳车也能起到一定的抑制作用。

3.7 增大桥头搭板的刚度

以往的桥头搭板用的大都是Φ12 mm的钢筋网，C25水泥混凝土，当桥头填土略有变形时，在大型车和超载车的作用下，使搭板变形，引起桥头跳车，为此适当增大搭板的刚度是减少桥头跳车现象的一种有效措施。加大刚度的办法:一是将搭板的纵向钢筋由Φ12 mm加大到Φ16 mm;二是将搭板的混凝土标号提高到不低于C35。

4 工程实例

天津市津滨高速公路改扩建工程中，为防止其发生桥头跳车，采取了静力压桩、超载预压和采用液态粉煤灰的措施，有效的减小了桥头跳车现象的发生。

4.1 静力压桩

为了提高地基承载能力，在桥头前15 m范围内采用静力压桩的方式提高地基承载力。预应力混凝土桩长10 m，桩径为20 cm，桩距为1 m，桩呈梅花状排布，采用一次压入的方式压入地下。通过静力压桩，使地基承载力大大提高。

4.2 超载预压

该桥桥头处采用了8%石灰土从原地面开始回填压实，每层碾压厚度不超过20 cm，采用推土机进行压实，直至填筑到设计标高。桥涵修好后，利用冬季对桥梁桥头回填，采用了比设计高程高出1.2～1.5 m的土方超载预压方式来加速自然沉降。

4.3 液态粉煤灰回填

液态粉煤灰有较好的流动性，粘液状态下自然沉降即可达到密实状态，施工工艺简单，无需振捣和碾压，同时它又具有较高的强度和自重较轻的特点，在保证有较高承载力的同时，降低了台背地基的压缩降，工期短、成本低。因此在该工程中得到了应用。

5 结论

通过对桥头跳车现象发生的原因分析，并结合河北省某高速公路改扩建项目的工程实例，可以得出如下结论:提高桥头处地基承载力、合理选择桥头填料、提高设计水平、注意提高施工质量等可以有效的减小桥头跳车现象的发生。

:

［1］边平涛，沈晓海，张汉斐，等.软土地基桥头跳车产生的机理与工程对策［J］.公路，2005，(8):91 ～93.

［2］王明怀.高等级公路桥头跳车病害的成因与防治研究［J］.华东公路，1996，(1):31 ～33.

［3］刘迎秋.液态粉煤灰在桥涵台背回填施工中的应用［J］.公路工程与运输，2008，(6).

［4］李翠英.衡德高速公路桥头跳车的防治措施［J］.国防交通工程与技术，2006，(2):57～59.

中图分类号:U416.1

C

1008-3383(2011)06-0089-02

收稿日期:2011-03-11

作者简介:袁志平(1974-)，女，工程师。