浅析桥头跳车病害的原因和防治
2013-06-06 来源：维普网
引言
随着市政桥梁的发展，桥头跳车的现象越来越引起桥梁工程技术人员的重视，成为成桥质量控制的重点。桥头跳车不仅影响行车的舒适感与安全度，在高速行驶中容易造成行车事故，而且高速行驶的车辆在桥头由于跳车而产生强烈的冲击，对桥梁及路面结构产生附加的冲击作用，会加剧桥头路面、桥台伸缩装置的破坏，直接影响到市政桥梁的使用寿命。因此，合理解决市政桥梁的桥头跳车问题就显得尤为重要。
1、桥头跳车的原因分析
引起桥头跳车的主要原因有结构刚度差异、路堤的不均匀沉降、设计缺陷及施工质量控制不到位等。首先，桥台本身为刚体，桥台自身的压缩量小，属弹性变形，而路堤本身刚度极小，非弹性变形量大，路基自身压缩量也较大，那么桥台处路基自身压缩沉降就会引起台背处路面与桥面之间的错台，地基的沉降也会引起错台，错台必然就造成桥头跳车；其次，由于路面径流水冲刷和交通荷载作用，逐渐在台背形成空穴，以及桥头路堤填料的流失，斜坡处的土壤侧向位移，都将造成桥头跳车；再次，错误的桥头搭板和不当的枕块设计，不合理的路基填料以及混凝土在交通荷载的反复作用下遭到破坏、磨损，也将影响车辆的正常行驶；最后，施工工艺质量低劣、压实度质量不合格等因素，也会造成桥头跳车。
1．1 刚度差异引起的沉降差
桥台基础一般为刚性基础（如桩基础、扩大基础等），其压缩变形及沉降量很小，运营后的桥台沉降可忽略不计。而桥头路基为塑性体，台背填土一般是在最佳含水量的情况下进行填筑，并且不论施工中采取什么措施，也不可能完全消除填土颗粒间的空隙，在车辆行驶荷载的反复作用下台背填土会产生压缩沉降，需待通车后较长一段时间才能趋于稳定。在工程实践中，即使施工工序符合要求，压实度达到要求，但由于台后填土较高，随着时间的推移，也不可避免地会产生沉降。有时台后填土荷载对基底产生附加压力，严重时会使桥台向后倾斜，发生不均匀下沉，危及行车安全。例如池樟线上的南河大桥、新北河大桥引道，通车已达10年左右，养护部门每年都要进行大中修，采用沥青贯人式做调平层，但沉降量依然不可忽视。
1．2 路基土体的流失
路面水渗入路基，致使路基土软化，水土流失造成桥台路基引道下沉；回填不及时造成积水，导致桥头回填土压实度不够。桥台一般设有桥梁伸缩装置，雨水会沿伸缩装置渗透至台背填料中，使得台背的土类填料产生浸蚀和软化，导致填方体变形，但是对桥台的刚性基础则不产生明显的破坏作用。这样，在车辆荷载的冲击作用下，桥头路基沉陷就成为必然。再则，如果路堤土两侧防水、排水工程不完善，排水不畅也容易引起路基土体的流失，造成路基土沉降和桥头跳车。
1．3 设计不周
在桥台与路堤连接部位有的设计接缝，有的设计为连续铺装，由于路基不均匀沉降的存在，必然造成在使用过程中形成裂缝。因此，在基底未做彻底处理而沉降又尚未稳定时，应周详考虑桥台结构与引道衔接，在没有质量保证的情况下，不应该直接浇混凝土板。例如广东揭阳榕华大桥两侧引道，由于榕江两岸属软土地基，通车后两侧引道沉降是长期的，如果先设过渡性路面，待路堤沉降基本完成后再改铺原设计路面，情况会好一些。
在设计上一般对由于刚度变化引起的桥头沉降差考虑较多，而对桥梁运营后沉降引起的引道纵坡变化注意不够，造成桥头段纵坡变化，在突变点就形成了台降，导致跳车现象的出现。
1．4 施工质量控制不严
一些施工单位为了追求施工进度，不严格按照施工规程作业，不按照合理的工序进行施工。例如桥头路堤及锥坡范围内地基填前处理不彻底；台背填筑速度过快，没有足够的时间充分固结；台背填土层厚过大，压实度达不到要求；采用机械压实时，由于受地形、作业面及机械等的限制，台墙后侧及翼墙内侧填土难以达到压实度的设计要求；在靠近桥面部分的填土平面形状不规则，采用人工夯实时，压实度达不到设计要求；台前护坡或挡墙砌筑不及时，导致土体滑移，影响压实机械作业效果，严重时还会危害桥基；没有严格按“三分法”（分层填筑、分层碾压、分层检测）施工，没有严把填料质量关，未做好排水措施，压实度没有达到要求。这些人为因素导致填土引道不稳定，工后沉降大且不均匀，是造成桥头跳车的主要原因之一。
2、桥头跳车病害的施工质量控制
2．1 做好地基处理
处理好台后软弱地基是控制桥头跳车的重要措施。对软弱地基的处理，现在国内有换填法、超载预压、塑料排水板、粉喷桩复合地基等常用方法。就目前情况来看，水泥粉喷桩复合地基加固软土的效果明显，施工工期短，但费用高；超载预压一般可利用施工荷载作为软基预压荷载，但施工工期较长，剩余沉降量也大；塑料排水板法的加固效果好，工期较短，施工简单，而且施工经验较为成熟，是目前处理软基较为常用的方法。太原市南中环桥在设计时，为了保证路基的压实度，采取了换填30 cm厚天然砂砾进行地基处理。另外，考虑到桥头填土较高，且工程地质情况较差，局部采用了强夯联合塑料排水板堆载预压法施工。
2．2 严格控制填料质量及填料材料选用
有针对性地选择台后填料，以提高桥头路基的压实度。桥台后宜填筑内摩擦角较大的透水性材料，以便控制压实质量，减小路基压缩沉降，有利于台背缝隙中渗入的雨水沿盲沟或泄水管排到路基外。例如可选用固结性能好、变形小的砂石料等。太原市南中环桥该标段的填料有两种：标段外借运天然砂砾和标段内的挖方取土。前者主要用于地基处理，后者在填筑前，按《公路土工试验规程》规定的方法进行颗粒分析、含水量与密实度、液限和塑限、有机质含量、承载比（CBR）试验和击实试验。
2．3 桥头路面做特殊结构处理
桥台到路基结构是不同的体系。考虑到二者在结构、材料、刚度、胀缩性等方面存在的差异，一般可采取设置枕梁、搭板及设置变厚式埋板的措施，以保证纵向、横向均能平顺地逐渐过渡。例如在混凝土路面与桥梁相接处设置钢筋混凝土搭板，搭板一端放在桥台上，加设防滑锚固钢筋并在搭板上预留灌浆孔。
桥头不均匀沉降的原因很多，且难于根除，因此应根据桥涵的长度和接线填方长度，在桥头一定长度范围内铺刚性过渡层或沥青过渡层，对桥头路面接缝进行处理。
2．4 严格控制施工
合理安排好施工计划，严格执行施工工序，是有效减少桥头跳车的关键。应遵循“早开工，精压实，足沉降”的原则。首先，要重视桥头地基处理，采用先进的施工工艺，选用合适的压实机具，保证足够的台前预压长度，确保台背及时回填，回填压实度达到设计要求。其次，选择合适的填料，保证填料质量。控制好每层的填筑厚度和碾压遍数，并对每层的填筑质量实施检测，特别是要控制好压实度。后台连接处填土应尽量与桥台砌筑协调进行，尽量使这些不易碾压的地方密实度达到要求。台后最好设置泄水盲沟，沟底用黏土夯实，以利于排水。最后，连续进行沉降观测，保证桥头沉降速率达到规定要求后再进行卸载，转入下一道工序的施工。
3、结语
桥头跳车的预防和治理是一项长期而艰巨的工作。对于桥头跳车病害，应以预防为主，在施工和设计过程中，通过合理设计、提高施工质量进行有效地预防，才能最大限度地减少路基的工后沉降量。在太原市南中环桥的施工过程中，由于建设、监理、设计、施工单位的相互配合，从而保证了工程的施工质量，通车至今已两年时间，未出现明显的跳车现象。
