关于公路桥头跳车成因及处理对策的探讨

方向陇

（中国市政工程西北设计研究院有限公司，甘肃 兰州 730000）

“桥头跳车” 现象，是由于公路桥头及伸缩缝（桥头引道）处的差异沉降或伸缩缝破坏而使路面纵向坡度出现台阶，引起车辆通过时产生跳跃的现象。桥头跳车现象作为公路工程技术中的一个通病，一直是我们公路工程技术人员讨论最多的问题之一。桥头跳车不仅影响到行驶车辆的舒适性和安全性，若桥头跳车现象严重且车速较快时，甚至会造成车辆偏移或侧翻，引起交通事故，从而造成公路桥梁、路面损坏，影响公路的使用年限。所以从最大限度降低此现象的发生，具有重大的意义。本文从设计角度入手，从“桥头跳车”现象的成因分析，并针对“桥头跳车”现象成因提出相应的处理措施，希望本文可以供其他类似工程参考。

1 桥头跳车成因

引起桥头跳车的主要原因有不均匀沉降、结构刚度突变和车速与车辆本身的荷载等。从设计角度来说，造成不均匀沉降的原因有很多：天然地基未能达到设计要求的承载力等要求却未进行地基处理，台背过渡段填料选择不合理，设计未明确桥梁过渡段设计的压实度要求等相关指标，设计措施不完善等会引起桥台与桥头路基的差异沉降。桥梁与路基段路面结构层的组成材料、刚度、强度、胀缩性等存在差异，且桥头连接处受力时易形成集中应力。在车辆荷载、公路自重、振动荷载等荷载作用下，桥梁与道路同时发生沉降，但两者的沉降量有很大差异，道路的沉降量远大于桥梁的沉降量，形成错台，导致行车时“桥头跳车”现象发生。

1.1 地基沉降引起的差异沉降

当天然地基为软土、松散土时，因原状土性质差，未能达到设计要求的原地基要求，如若再不进行原地基的处理而在施工时直接完成天然地基以上桥台背过渡段的施工，在桥台、路基、路面结构自重、运营车辆荷载、振动荷载等荷载作用下，会压缩地基原状土，造成沉降，从而产生“桥头跳车”现象。尤其在西北地区，大多为黄土，黄土具有特有的湿陷性，如果不进行黄土的湿陷性处理，黄土在一定压力作用下，受水浸湿后产生显著湿陷性，更容易引起沉降。

1.2 台背路基填料引起的差异沉降

为控制桥台背填土的不均匀沉降，路基与桥台背连接处设置过渡段，台背过渡段填料设计中会选用不同于一般路基段的填料，设计一般采用渗水性填料，填料孔隙较大，施工竣工后，在结构自重、车辆荷载等多种荷载的反复作用下，台背路基填料逐渐碾压密实，孔隙率降低，一定时间内造成路基沉降，但是最终沉降会趋于稳定，但桥台多为刚性结构，且基础处理多采用桩基础，所以桥台沉降在施工完毕后即趋于稳定，时间差上造成的差异沉降也会造成桥头跳车。当桥头路基填筑高度越大，沉降趋于稳定的时间更久，且路基边坡破坏也会加速路基沉降。

1.3 结构类型差异引起的差异沉降

在很多的桥梁设计中，大多采用刚性结构，桥梁路面铺装采用在刚性桥台结构上铺筑路面结构层，而桥头路基为柔性结构，路基段路面多为半刚性基层的柔性路面结构。因结构类型不同、结构的刚度、强度、胀缩性等存在差异，在施工竣工后，在车辆荷载、振动荷载等荷载反复作用下，桥头路基路面结构层压缩引起沉降，而桥梁刚性结构在以上荷载作用下沉降不大，从而造成差异沉降，造成“桥头跳车”现象。

1.4 施工质量差引起的差异沉降

设计针对桥头跳车虽然会提出相应的处理措施，但因施工不能及时推进，施工质量不能保证，也会造成竣工及运营中的沉降。台背施工作业面较小，重型压路机不能接近台背，机械碾压不到的部位，通常采用人工压实，如若在不严格进行分层填筑和分层碾压密实，没有做好排水措施，达不到设计要求的压实度，这些因素都会造成桥台背不均匀沉降，从而引起“桥头跳车”现象发生。

2 针对桥头跳车提出的设计措施

2.1 桥头路基地基处理

加固处理台背填筑前的地基。处理好台背软弱地基，是控制桥头跳车的重要措施，采用相应的地基处理措施来改善地基性能，提高地基承载力，减少地基沉降，缩小桥台与路堤的沉降差，避免错台。

以下为个人最近几年完成的设计项目，针对不同的原地基采用了不同的地基加固措施来控制桥头路基与桥头间的沉降差异：

项目一：桥头路基基底为可液化粉细砂层，为控制沉降对路基稳定性的影响，基底设置碎石桩，碎石桩成孔直径为0.5m，桩间距1.1～1.2m，正方形布置，最大桩长按8m控制，碎石桩桩顶设置0.5m厚碎石垫层，碎石垫层中铺设一层双向土工格栅，土工格栅极限抗拉强度≥80kN/m，对应纵、横向伸长率≤10%。铺设土工格栅时，必须拉直拉平，幅与幅之间要对齐对好。为了保证复合地基结构质量，土工格栅必须耐碎石挤压，不得在填筑碾压垫层时出现折断。碎石桩加固地基横向处理宽度为两侧坡脚外3m。

项目二：桥头路基基底为湿陷性黄土层，为控制和减少桥头路基与桥头间的沉降差异，对湿陷性黄土厚度不大的采用挖除所有湿陷性黄土后，基底冲击碾压后分层填筑二八灰土并碾压密实处理；对原地基湿陷性黄土厚度较大的采用灰土桩加固地基处理，灰土桩成孔直径为0.4m，桩间距0.9～1.1m，正三角形布置，湿陷性黄土厚度不大时，灰土桩应尽量穿透湿陷性黄土层，湿陷性黄土厚度过大时，最大桩长按15m控制。灰土桩桩顶铺设一层整体拉伸型塑料双向土工格栅,其上设置30cm厚二八灰土垫层，土工格栅极限抗拉强度≥45kN/m，对应纵、横向伸长率≤10%。加固宽度为路堤两侧排水沟外缘侧。灰土挤密桩纵向设计处理长度一般为30～50m。为防止桥台背过渡段与一般路基段地基处理措施差异大引起差异沉降，本项目桥台台背路基灰土桩地基加固处理路段与一般路段地基加固处理路段应设置过渡段衔接，过渡段按正常设置灰土桩段→桩长减短过渡段→一般路段超挖冲碾（强夯）进行。此措施可更有效的防止路基不均匀沉降。

个人认为，除了针对原状土的特性选用合理的地基处理措施以外，还应保证地基处理措施的处理范围，即横向处理宽度和纵向处理长度。因为处理措施范围若不彻底，同样会造成路基的沉降差异。

2.2 桥头路基（台背）填料及压实度控制

为控制桥台背填土的不均匀沉降，路基与桥台背连接处设置过渡段，顺线路方向设置成倒梯形，过渡段纵向设计长度宜按照《公路路基设计规范》（JTG D30-2015）计算确定。过渡段宜采用水稳定性较好、内摩擦角较大的填料填筑，例如卵、碎石土。过渡段范围内路基压实度不应小于96%。若未按照规范中对过渡段填料要求的压实度而采用一般路基相应部位的压实度，沉降值及沉降速率均有差异。

当桥台背区以外的路基尚未填筑时，桥台背填筑段的施工长度宜大于50m；当桥台背区以外的路基已经填筑压实时，应将已填筑压实路基端部开挖成台阶状，保证新、老压实区的有效衔接。

桥台背2m范围内，土石方施工碾压不得采用重型压实机具施工，宜采用小型机械压实或人工夯实达到设计要求的密实度。控制好每层填筑厚度、碾压遍数，并对每层填筑质量实施检测，特别是控制好压实度达到要求。

2.3 桥头路基补强

研究表明，采用土工材料加筋桥涵、通道等过路构造物台背的路基填土，可有效减少构造物台背与路基填土之间的不均匀沉降。但采用土工合成材料仅仅是协调路堤不均匀沉降，不能有效减少总沉降量。因此，桥头路基地基处理与填筑填料压实度控制更为重要。

若选用土工材料对路基进行补强时，除了台背填料要求良好的水稳定性与压实性能以外，宜选择能与土工合成材料产生良好摩擦与咬合作用的砂石土、碎石土等填料。分层铺设土工材料时，最下层宜铺设在构造物基础顶面，最上一层宜铺设在路基顶面，竖向层间距应按《公路土工合成材料应用技术规范》（JTG/T D32-2012）中的公式计算。最小铺设间距应不小于分层填筑压实土层厚度，自路基顶面往下5m深度范围内，最大铺设间距不宜大于0.8m。

要求双向格栅满足物理力学的性能，每延米纵、横向拉伸屈服力≥50kN/m；纵、横向2%伸长率时的抗拉强度≥20kN/m。

施工中土工合成材料的铺设层数、范围等应严格按照设计要求施工，上、下层土工合成材料搭接缝应交替错开。

2.4 桥头搭板及过渡板路面过渡

因桥台与台背路面在结构、材料、刚柔等方面存在的差异，为了在其纵、横向都能由刚性路面往柔性路面平顺逐渐过渡，可采取设置搭板和过渡板的措施。此措施可有效防止桥端连接部分的不均匀沉降。车辆行驶时可起到缓冲作用。

搭板纵向设置长度一般为6～8m，采用钢筋混凝土搭板，搭板下设置30cm厚碎石垫层，垫层横向宽出搭板各50cm。桥头搭板与路基衔接部位设置过渡板，过渡板纵向设置长度一般为3～4m，采用混凝土浇筑，钢筋混凝土搭板与混凝土过渡板表面必须横向拉毛，以增强沥青面层与钢筋混凝土搭板、混凝土过渡板的黏结。因过渡板为素混凝土浇筑，为提高路面过度的稳定性，过渡板与搭板间的横缝采用设拉杆平缝形式，过渡板应按照《公路水泥混凝土路面设计规范》（JTG D40-2011）中的相关规定进行设计，设置相应的接缝设计，横向接缝传力杆、纵向接缝拉杆设置的间距和尺寸均应满足《公路水泥混凝土路面设计规范》（JTG D40-2011）中的要求，当桥梁为斜交时，锐角部分应采用角隅钢筋进行补强。为防止水泥混凝土面板产生反射裂缝，于桥头搭板与现浇混凝土过渡板间接缝顶面与沥青混凝土面层间铺设（满铺）一层防裂贴，铺设宽度延伸至衔接缝两侧各1m。防裂贴应满足：抗拉强度≥1500N/50mm、高温抗剪强度≥0.12MPa、低温柔韧度在-20℃情况下无裂纹等技术指标要求。

另外，桥面铺装层起保护桥梁结构、保障行驶安全、提高行驶舒适性的作用。工程实践表明，桥面沥青混合料铺装层比路基段路面更易出现病害，需多方面采取措施保证桥面铺装性能。这些措施包括做好防排水设计，减少降水进入及滞留于铺装层；做好桥面板处理和黏结层设计，保证沥青混合料铺装层与桥面板间有效黏结；选择具有低渗透性、抗变形性能好的铺装层沥青混合料等。

2.5 完善桥头路基排水

为避免路表水通过构造物与填料交界部位渗入并滞留与填料内，引起不均匀沉降，在台背与填料间设置30cm厚的反滤层，当台背过渡段填料采用与反滤层相同的填料时，不再单独设置反滤层；为防止地下水进入台背填料，降低填料强度，增大荷载，在原地面设置厚度不小于30cm的级配碎石排水垫层，碎石排水垫层摊铺前，应将地面平整成4%的双向横坡，必要时还应设置4%的纵坡，将水引至桥台区以外。

3 针对桥头跳车提出的施工控制措施

为了更有效的防止桥头跳车现象，除了设计提出相应完善的措施外，施工也是必不可少的一环。选择好的施工工艺、施工方法，严格控制施工质量，严格按照设计方案施工，以确保桥头部位的施工质量。

严格控制填料质量、分层铺筑厚度，填筑时填料的最佳含水量控制在±2%范围以内，压实机械的选择以及分层填筑后压实指标的控制均影响施工后的质量。

桥头路基地基在施工过程控制及施工完毕后的质量控制验收也需严格控制，例如采用碎石桩加固地基时，施工前应先进行工艺性试桩，通过相关试验检验成孔质量和挤密效果，检验机具性能及施工工艺中的各项技术参数。当成桩质量不能满足设计要求时，应调整施工参数后，重新进行试验或通知有关单位处理。严格控制水压、电流和振动器在固定深度位置的留振时间。成桩过程中，应对已打桩的桩顶进行位移监测。为保证填夯质量，应认真控制并记录每一孔的填料数量和夯实时间，同时按规定抽查一定数量桩孔的夯实质量。碎石桩施工结束后，应间隔不少于7d后方可进行质量检验，每段碎石桩施工完成后应进行检测和验收。

台背回填部分的路床宜与路堤路床同步填筑。桥台背和锥坡的回填施工宜同步进行，一次填足并保证压实整修后能达到设计宽度要求。

施工过程中应根据相关规范中的要求，进行相应的沉降观测。施工中应按设计要求进行施工，并进行动态监控。施工过程中应进行沉降观测，按照设计要求控制填筑速率。填筑过程中，路堤中心线地面沉降速率每昼夜应不大于10～15mm，坡脚水平位移速率每昼夜应不大于5mm。应结合沉降和位移发展趋势对观测结果进行综合分析。填筑速率以水平位移控制为主，超过标准应立即停止填筑。观测仪表应再地基处理之后埋设，并在观测到稳定的初始值后，方可进行路堤填筑。

4 结论

随着国家大力发展公路，“桥头跳车”现象作为公路常见病害，一直是工程行业内讨论的问题，该现象产生的原因有很多种，个人认为应从设计源头抓起，针对设计中可能产生“桥头跳车”的原因进行梳理，因地制宜的提出相对应并且统一的设计措施，同时严抓施工质量。但是想完全消除桥台与桥头路基的不均匀沉降，笔者认为，目前看来是达不到的，能做的就是严控桥梁、路基工程质量，尽量把这个不均匀沉降差值降低，有效提高行车舒适感。随着科学技术的进步，对桥头跳车问题的处理将更加合理、更加完善。