昆山软土地区在役路桥跳车成因分析

李雪锋 李耀东 王翀霄 赵 倩

(1.昆山市交通工程质量监督站，江苏 昆山 215300; 2.河海大学，江苏 南京 210038)

1 桥头跳车概述

近年来，昆山市交通进入高速发展时期，城市交通需求总量不断增长，以往在路桥设计中存在的不足日益凸显，迫切需要开展桥头跳车病害成因分析及提出处治措施，以适应现代化城市的高速发展[1]。桥头跳车的直接原因是刚性桥台和柔性路堤在荷载作用下由于刚度的差异而引起显著的沉降不均。

研究表明，当桥头错台台阶达1.5 cm时，对车速就会产生明显的影响，台阶每增加1 cm，速度就会降低3 km/h左右；而当台阶达5 cm时，车辆行驶速度将显著降低，其减速幅度平均可达9 km/h～13 km/h，且对行车的安全性和舒适性产生严重影响[2]。针对桥头跳车问题，相应的处理措施有很多。Kwak等[3]在路桥搭接处设置钢筋混凝土搭板，搭板一端连接在桥台上方，另一端搁置在路基上，下端一般搭配枕梁，形成路桥过渡段平滑过渡。陈蕲[4]基于工程实例提出泥搅拌桩结合钢筋混凝土搭板处理桥头跳车。对工后沉降尚未完成的桥头路基可采用预压注浆处理[5]，还有注浆前加入横向钢筋[6]。此外，对台背填料可采用轻质材料代替，如石灰土[7]、聚苯乙烯泡沫塑料块体等[8，9]。

尽管不少学者探讨了桥头跳车成因，但是桥头跳车现象仍普遍存在。不同地区不同工程发生跳车的原因仍有差异，具有针对性、代表性的某地区桥头跳车研究仍迫切需要。

2 在役路桥跳车病害现状

通过调研昆山在运营的一些大型路桥工程，对在役路桥桥头跳车病害的现状进行分析可知，桥头跳车在昆山当地普遍存在，各路段跳车的程度不一，跳车大多伴随路面沉降、路面开裂以及护栏裂缝的开展。不少路段在原沉降破损路基上采用沥青进行修补，但仍可见明显的沉降痕迹，如表1所示。

3 桥头跳车原因分析

3.1 工程概况

为了探究桥头跳车成因，对元丰大道三标段桥头段开展研究。元丰大道西延工程三标段起点桩号K2+340.020，终点桩号K3+706，共长1.366 km。三标段横跨吴淞江，桥梁段为吴淞江2号桥，桥长348.197 m。

表1 昆山市桥头跳车病害现状调研

元丰大道路段场地表层为人工填土，其下为第四系全新统上段新近沉积的亚黏土、淤泥质亚黏土、亚砂土，中部为第四系全新统一般沉积的粉细砂、亚砂土；下部为上更新统沉积的(Q3)亚砂土、亚黏土、粉细砂。钻孔资料揭示场地内特殊性岩土主要以软土、液化土为主。浅层地下水类型主要为松散岩类孔隙潜水，主要赋存于①1填筑土、②1亚黏土、②2亚砂土中，水位变化主要受大气降水及河水的侧向补给影响。勘察期间实测地下水位埋深0.85 m～2.25 m，不利季节约0.5 m。弱承压水主要赋存于④1粉细砂、④2亚砂土夹粉砂、④3粉砂夹亚砂土、⑤1亚砂土、⑤2亚砂土夹亚黏土和⑥粉细砂层中，该含水层层厚大，富水性较好，水量丰富，水位变化主要受侧向补给影响。其余各土层含水微弱，为相对隔水层。表2展示了特殊性岩土部分物理力学指标。

表2 特殊性岩土物理力学指标

3.2 桥头段处治方案

桥头东西两端采用湿喷桩、预压联合处理方案，具体处治措施及最终沉降量见表3。路基、路面排水采用管线排水的方式排除机动车道及辅道路面水。

表3 元丰大道三标段桥头段处理措施及沉降量

1)湿喷桩。

东侧桥头段采用长桩联合预压处理地基，桩长18 m，桩径50 cm，其中路桥过渡段桩距1.3 m，桥头段桩间距1.1 m。西侧桥头段采用短桩联合超载预压处理地基，桩长6 m，桩径50 cm，桩距1.1 m。两端桥头段湿喷桩均采用梅花形布置方式，每延米喷粉量55 kg。

2)预压。

工程所在地区为长江下游平原湿润区，路基填料为粉质黏土，路面结构厚度68 cm。对桥头段，清表后基底土掺5%石灰改性，处理厚度为25 cm，压实度要求大于90%，其上填筑5%石灰土至路床底，压实度要求不小于96%。台前溜坡需超宽0.5 m压实。桥头一定长度路基范围内的地区要特别压实，其压实度比同层路堤的压实度提高1%。压实度采用重型击实标标准。预压土方和路床顶部20 cm采用素土填筑，压实度85%，预压结束后卸载预压土方，翻挖未掺石灰的部分路床，填7%石灰土至路床顶设计标高。

3.3 现场调研情况

路桥过渡段处路肩出现明显不均匀沉降，沉降过大，路面断裂，如图1a)所示；搭板设计不合理或者是搭板末端沉降过大，造成搭板与桥台伸缩缝间出现明显分离缝，如图1b)所示；搭板水泥路面出现明显裂缝，如图1c)所示；伸缩缝与路面出现明显的高低错位，裂缝过大，搭板端部损坏明显，如图1d)所示。

2019年5月16日对昆山跳车现象较严重的元丰大道三标段东桥头锚固区路段进行测量，由于路段仍正常运营，仅测量了一条车道上的沉降。道路测量断面布置如图2所示，断面宽3 m，每个断面均测3个点，左端、右端以及中部。

通过水准测量数据绘制图像如图3所示。

从图3可以明显看出，路面伸缩缝处凹陷、搭板端部发生隆起。经分析认为这是由于桥台刚度较大，沉降较小，而路基下填土刚度较小，沉降较大，搭板两端出现较大沉降差。搭板末端下沉，又因搭板刚度大，以至搭板桥台端翘起。此外，搭板中间段路面较平稳，表现了设置搭板对不均匀沉降起到了很好的减弱效果。现场发现，机动车道上对衔接处已进行了简单的修补，非机动车道上并未做出后续的处理，如图4所示。因为桥台与搭板衔接处对沉降较为敏感，该路段在此处的细部处理不当，是产生桥头跳车的主要原因。

现场调研总结该桥头段跳车原因有二：一为路基下地基填土沉降过大；另一则是搭板与桥台衔接处细部处理不足。

4 结语

1)元丰大道路段地基变化多样，采取了多样的地基工艺处理，浅薄层的地基处理、桥头路堤以及高填土路段的地基处理、河塘段的地基处理，不同地基很难保证工后的沉降一致，差异沉降易引起路基的变形，造成路面断裂；

2)路段主要以软土、液化土为主，地基承载力低，沉降量大，对其进行湿喷桩、预压处理后沉降量明显减小。但是搭板仍出现损坏问题，可能是因为搭板桥台端下方填土压实度不够，出现掏空区，以及搭板范围下的地基处理工艺(湿喷桩及预压工艺)仍不能很好解决不均匀沉降的问题，以致搭板所受应力增大，在自重及车辆荷载作用下易出现损坏，并且后期路基和桥台逐渐出现明显的沉降差异；此外，增加搭板的厚度对于搭板的变形和受力都有利，厚度不足也可能导致损坏的出现；

3)桥头与一般路段都采用灰土填筑，而桥头段的沉降较大，可能是由于台后灰土碾压受桥台限制，压实度较难达到设计要求；

4)该桥头段于2011年3月左右进行软基湿喷桩施工，当年年底前路基施工至顶层后停止施工，预压土预压半年之多，期间在承台开挖中遇有流沙层。因而不排除台后路基下存在流沙层，导致路基段沉降量增大的可能。