高等级公路桥头跳车病害的原因分析及控制措施
2015-12-29
如今，我国的高等级公路发展迅速，截至2010年底，全国公路网总里程达到398.4万公里，（其中高速公路通车里程达到7.4万公里，农村公路通车里程达到345万公里），在公路运行过程中所出现的各种病害越来越多，桥头跳车就是其中一个比较普遍的现象。在我国某些沿海地区，由于地基土的承载力不足，不能直接在地基土层上修建公路，因此要修筑许多跨线桥涵；由于高等级公路对行车安全、舒适、迅速有很高的要求，所以桥头跳车现象的存在给行车的安全性、舒适性带来很大的影响。桥头跳车使车辆通过时产生跳跃和冲击，从而对桥涵和路面造成附加的冲击荷载，使司机和乘客感到颠簸不适，甚至造成车辆大幅度减速，严重的可导致交通事故。国内外研究和分析桥头跳车这个问题的著述已不少，至今还没有一种非常有效的解决办法；因此它造成的危害也已成为我国公路行业中一个亟待解决的技术难题。本文从高等级公路桥头跳车病害产生原因及特征进行分析，对桥头跳车病害的处理提出了几点控制措施。
1、桥头跳车病害的产生原因及特征分析
1.1地基土质不良造成的沉降
桥涵通常位于沟壑地段，地下水为较高，且多属于软土。由于软土一般具有天然含水量高、空隙比大、压缩性和抗剪强度低等特点，在软土上填筑路基，便极易产生瞬时沉降、固结沉降和次固结沉降。同时，桥头路基填筑高度较其它地段大，产生基地应力相对较大，更容易引起地基沉降。
1.2台背填料压缩引起路基本身的沉降
台前填料本身含有水分，存在空隙。施工中无论采用何种措施，也不可能完全消除填料颗粒间的空隙。在填料自重及车辆荷载的作用下，孔隙率将逐渐降低，路基填料将被压缩，从而在一定时期内产生压缩沉降。压缩沉降主要决定于填料性质，施工条件及前台，台背防护工程的设置情况。一般地：透水性较好的土，级配较好的砂石料，压缩沉降较小，施工符合工序，压实符合要求时，压缩沉降也较小；台前、台背设有挡土墙，护面墙等防护构造物时，其压缩沉降也较小。
1.3地质不均匀造成的沉降
在工程地质勘查中，大约每隔100米进行一次钻孔取样。而修建高等级公路时，路基宽度很大，同时引桥路堤的长度也在百米以上。所以在如此大的范围内如果都按照一个点的地质勘察报告进行统一的设计和施工，必然会使桥头路堤产生不均匀沉降。从另外一方面来说，钻孔点再密也不可能达到1米，而邻近桥涵路段地基差而不均匀是不争的事实；地基处理不可能在该路段采用很多不同的处理方法，这样必然会产生路堤不均匀沉降。这些不均匀沉降包括横向和纵向两个方面。
1.4不合理的工程方案设计造成的沉降
不合理的工程方案设计，可以造成基础沉降，主要表现在如下方面：
（1）、桥涵构造物本身尺寸偏小
由于受造价等因素的限制，有时不得不压缩孔径尺寸。在一些大河面、大沟壑中，小跨径采用较多，有些桥涵的跨境甚至达不到河面宽度的一半，这往往会造成桥头路堤过长，过高，且大多处于排水较差，土质较软弱的地基上，从而使路堤在通车后沉降过大。
（2）、台前、台背防护工程设计不合理
在路堤填料的压力作用下，可能产生或多或少的水平位移，引起桥头路基的沉陷。
（3）、填料选择欠佳
为节省投资，往往就地取材，且对填料不做适当处理，使填料质量本身存在问题，引起沉降。
（4）、水泥混凝土路面的胀缝设计宽度不足
由于水泥混凝土路面的胀缝设计宽度不足，导致桥头混凝土板块挤压桥台台帽及桥面，形成跳车。
（5）、桥台路段水泥混凝土路面与沥青路面的衔接接缝处理不当
由于桥台路段水泥混凝土路面与沥青路面的衔接接缝处理不当，在车辆及雨水的共同作用下产生沉降。
1.5不合理的工程施工工艺造成的沉降
不合理的工程施工工艺，也可造成基础沉降，主要表现在以下几个方面：
（1）、施工工序不符合要求
若台背填筑速度过快，沉降也较快，对台背挡土墙等构造物的挤压相对较大。若前台护坡或挡墙砌筑不及时，则可能引起土体的滑移，影响压实机械作业效果。严重时还会危害桥梁基础。
（2）、压实度不满足要求
台背填土时，施工面窄而工期要求又较紧，靠近桥面部分的填土平面形状不规则，如缺乏适当的压实机具，采用人工夯实，则密实度难以达到要求；即使有压实机械，由于受地形、便道、作业面及机械的限制，桥头填土压实密度也很难达到规定要求。特别是台强后侧及翼墙内侧，达到规定要求更有一定的难度。
（3）、施工管理不规范，对桥头沉陷病害严重性认识不足，未引起足够的重视
在施工时，责任不落实，施工组织不科学，管理不规范。如没有严格要求按三分法施工，没有严格把好填料质量关，以及没有严格按操作规程及选择合适的气候条件进行施工作业等。
2、桥头跳车病害的控制措施
2.1从设计角度来减少差异沉降或缓和抑制其错台
可考虑选作水平推力、垂直沉降不同的桥台，能够减少路桥二者相对沉降量。也可在连续处增设变厚式水泥混凝土埋板，是连续处刚柔层次在水平、垂直方向有一个均匀缓冲的变化，减小错台幅度，车辆通过不至于突然跳车，但是，板的下卧层不宜用一般路基土来做，这容易形成板端的二次沉降错台，最后用高强、稳定性好的填料或基层材料作其下卧层。
对于涵洞处，可先一次填土碾压做成路基，经过一定沉降期，然后开挖做涵洞，也可采用扩大基础的箱涵来减小沉降量。
2.2采用优质回填料
施工规范中提出的不能用于填筑路基的土最好严禁采用，尽量采用轻质的、塑性较小的土，最合适的土是砂类土，渗水性土，特别是砂砾土，易于压实，又有足够的稳定性，排水性、抗滑性，遇水不致过分变软，压实后的土干密度大，塑性变形小，填筑路堤沉陷量相对小得多，甚至几乎无沉陷。当然砾石土也具有类似的特点，但其在狭窄的工作面上，不能采用大型碾压机具，压实很困难，然而一旦压实，特别是级配集料，具有很好的密实度、水稳定性和高的强度。从经济和工程质量考虑，能够采用上述材料做台背回填料最好。
2.3对品质差的填料土进行改良
当因某些因素，如缺少合适的填料，远运砂类土、渗水性土不经济、不可能时，可采用石灰、水泥、工业废渣等无机结合料来稳定土。掺加石灰、水泥等无机结合料来稳定透水性差的土，土经过改良后具有一定的板体性，降低了最佳含水量值，增加了其强度，改善了其物理力学性能。当然采用无机结合料稳定的粗、中粒土，即用路面基层材料来做台背回填料效果会更好，从经济角度考虑，当回填量很大时，投资会增大，但相比后期频繁维修，加大养护费用，用此方法比较经济。
2.4重视施工工序和工艺
路基和桥梁施工规范对台背回填土有明确的规定，只要按照规范的要求施工，采用合适的施工工序，有效地防治薄弱带出现，结构物和台背路基同部施工，可减少台断裂及锥坡、防护工程的破坏。哈双高速公路的许多经验可以借鉴，可以把压实度要求值提高3个百分点，更利于抵抗路基沉降。另外，路基和路面施工一般应跨越一个冬季，抓好中间这段时间可以对路基采用超载预压，加快土基固结，施工后沉降量大为减小，当然我们不能忽视对软土、过湿土等不良地基采取合适的方式进行处理，保证其强度和稳定性。
2.5严格进行质量管理控制，确保工程质量
严格进行质量管理控制，是确保桥头不产生跳车病害的关键环节。对建设单位来讲，在与施工单位签订合同时，必须明确职责，在施工结束通车两年内不出现桥头下沉和跳车现象，否则由施工单位负责维修。
对设计单位来讲，要求必须抓好设计实验的质量管理控制。设计实验资料齐全与否，精度高低、可靠性程度是保证工程质量的基础，必须确保为工程提供尽可能详尽准确的实验数据，并根据实验数据提出处理桥头跳车可靠地技术方案，避免工程质量的先天不足。
3、结论
以上分析了高等级公路桥头跳车病害产生的各种可能因素，并结合一些施工现场经验阐述了对桥头跳车病害的控制措施。希望可以帮助工程技术人员在了解桥头跳车病害的成因下，采取一些预防跳车的措施，来有效的控制跳车产生。实践证明，在采用优质回填料、对品质差的填料土进行改良、重视施工工序和工艺、严格进行质量管理控制，确保工程质量
等方面采取有效的技术措施，相信高等级公路桥头跳车病害这一技术难题将会得以更好地改善。
