桥头跳车问题成因分析与处理措施的研究
李薇
【摘要】路基不均匀沉降问题一直是岩土工程界的一个重要研究内容。随着修建高速公路发展，高速公路大大缓解了交通带来的压力，促进了经济的发展；同时，桥头跳车问题成为其中一个比较突出的问题。本文就桥头跳车的成因与防治措施进行了探讨。
【关键词】桥头跳车；处理措施；高速公路
桥头跳车主要是由于桥台和引道路堤之间的不均匀沉降引起的。一般地，桥台（刚性结构）的沉降很小，而引道路堤（柔性结构）沉降比较大，从而在两者之间造成差异沉降。除了桥头处的不均匀沉降外，桥台与引道之间的构造差异也会造成桥头跳车。
1.桥头跳车问题成因
1.1路堤填料（路基）的压缩和位移。
（1）事实上，因为桥梁的高程比公路要稍微高一点，所有的桥梁引道必须建筑在填土路堤上才能使得公路和桥梁可以连接好。无论选择的填筑材料压缩性高或低，那在公路车流荷载作用下都会引起引道填筑材料压缩并且导致沉降，而桥梁不会沉降。典型情况是，填筑材料的压缩会达到一个有限值并且最终趋于稳定，其次，边坡垮塌和横向位移也会引起公路高程降低，故应选择压缩性能低的路堤填筑材料和提高施工质量以防止这种情况的出现。
（2）在土的压实过程中，因土粒受到瞬时荷重或振动力的作用，便重新调整其位置，较小颗粒被挤入到较大颗粒之间的孔隙中去，其他颗粒亦转移到更稳定的位置，各颗粒间接触面积增加，单位土体内固相颗粒增多，形成了更密实的土。基于此土的压实度在工程上一般用干容重而不是用湿容重来衡量。
（3）土经压实后，其密实度越大，内部孔隙就越小，渗透性也大大减小，因而提高了水稳定性。室内外试验都证明：密实土的渗透系数比压实不足，土的渗透系数小得多，而且在有毛细水上升的情况下，密实度大的土，毛细水侵入量也明显减小。试验结果还表明，试件干密度越大，土的相对膨胀量也越小，浸水后土的强度越高。
路堤压实程度的标准一般以工地实际要求达到的干容重（γc）与室内标准击实试验求得土的最大干容重（γ0）之比作为指标，即
k=γcγ0
式中K为压实度，其最大值为1。
（4）对K值的取用，从路堤土的受力情况看，在路堤上部0～0.8m深度范围内应力较大，其下应力相对较小。因此，上部要求土的压实度较高，应取较大的K值。路基基础的沉降是引起桥头跳车问题最重要的因素。基础沉降、路桥过渡段沉降的产生几乎是不可避免的。并且在施工完成后，基础产生的问题是最难进行处理的，因为这些问题一般是道路表面下3～30米的位置产生的。
1.2沉降机理分析。
沉降量的大小主要取决于使土体产生变形的原因和土体本身性状两个方面。使土体产生变形的原因主要是土体中应力状态的改变，如：地面荷载引起地基中应力场的改变，在地基中产生附加应力：地基中地下水位的变化：振动对地基的影响等。土体性状主要是指压缩性。应力应变关系，是指土体在附加应力作用下产生的效应。以饱和软粘土为例，土体在附加应力作用下会产生剪切变形，超孔隙水压力慢慢消散，有效应力增加，同时产生沉降固结，随着时间发展还会产生蠕变变形。土体的应力应变关系十分复杂，常呈弹、粘、塑性，并且呈非线性、各向异性，还受应力历史的影响。地基土是自然历史的产物，不均匀性使其性状更为复杂。
1.3沉降量计算方法。
地基沉降量的计算方法有多种，目前在公路工程设计中，一般采用分层总和法和我国黄文熙教授提出的弹性理论法。分层总和法是建立在一维变形假定上的一种计算沉降量常用方法。它是在地基压缩层范围内，按土的特性和应力状态的变化划分若干层，然后利用完全侧限条件下土的压缩性指标计算各分层的压缩量，最后对其求和。一般来说，分层总和法因为不考虑侧向变形，沉降计算结果偏小，偏于不安全。弹性理论法是三维沉降计算法的一种，考虑了地基的侧向变形因素，计算沉降更为准确。
1.4路桥过渡段的设计、施工问题。
（1）因为设计或施工问题没有正确地提出，比如说：采用的桥墩基础类型，连接方式的选择，碾压方法，施工顺序等对桥、路沉降差的影响。上述原因中，一个普遍的问题就是桥梁和桥台经常在引道没有最终压实之前己经施工好，这给在桥梁端部放置压实机械设备造成了困难。
（2）路桥衔接设施的基本功能是确保道路与桥梁过渡段的平整通顺，优良的路桥衔接设施对于地震后仍保持路桥过渡段的连续性具有良好的效果。桥台、桥头接坡由于处理不善及其他因素的影响，在其过渡段出现错台或称谓“段差沉降”、台阶现象，特别是修筑在软土地基上的高速公路，如沪嘉高速公路，开放交通仅十个月，桥头错台达3.l1cm。当这种台阶高度超过2.5cm时，日本国规定必须进行修理，台阶过大会引起跳车，有时不得不限制道路行车速度，有时甚至引起汽车弹簧钢板振断等交通事故。
1.5不良排水系统。
水在桥梁表面和引道路面集中起来会给桥梁引道造成极大的损坏。水通过接缝或者裂隙渗入桥台和引道路面之间的区域会导致接缝下回填土非常大的流蚀。如果没有引道搭板，上述情况会马上导致沉降，形成跳车；就算有了引道搭板，流蚀也会使土壤压实沉陷和产生横向变形空隙变大。不管采用什么样的雨水排放方案，不让水渗透到引道搭板/路面和桥台之间的下部是非常重要的。并且，两边边坡的不良排水会加速这些部分的流蚀和横向扩散。
2.桥头跳车问题的预防处理措施
2.1路堤处理。
（1）填料选择。应选择强度高、压实快、透水性好的材料，如卵石、砾石、碎石土，中粗砂等。为了改善填土的密实性，应设计好相应的级配。
（2）桥梁两端路堤机械强夯处理。对于台背不易被压路机碾压的“死角”，应采用强夯处理方法，保证填土的密实度。进行强夯时，夯击的影响深度约为5～10mm施工时注意不要损坏桥台。
（3）设置搭板。设置桥头搭板的目的是将台堤衔接处突变的错台高差分散到搭板的两端。设置桥头搭板对于原路面的纵坡只增加某个微小增量，但可以有效地改善桥头行车条件，是最重要的预防处理技术措施之一。
2.2地基预压处理。
预压处理就是在拟建桥台处，先填土预压，待地基强度提高到一定程度后，挖去填土再建造结构物。有时为了加速地基固结下沉，在填筑路堤时，还可预先把土填得比设计高度高一些，或加宽土宽度，待沉降稳定后再挖除超填部分。这种预压或超载预压的方法，可以说是处理软弱地基最有效、最经济的方法，它不仅可以解决桥头的跳车问题，而且可以解决台后填土的不均匀沉降问题。
2.3合理设置桥涵构造物。
设置桥涵构造物应允分考虑台背填方路基的地质情况、填方高度、路堤长度、填料来源及路堤沉降等问题，选择恰当的桥涵位置、跨径及桥台后部防护工程，尽量避免大河面小跨径桥涵。
2.4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。对软基处理目前国内已有不少处理方法，如排水固结法、换土法、振动碎石桩法等，都是行之有效的方法。可以根据实际情况应用，以改善地基性能，提高地基承载力，减少沉降，缩小桥台与路堤的沉降差，避免错台。同时考虑到桥头大多为高填土施工，故在桥头可考虑采用材质较轻的粉煤灰填筑，且应控制好填筑宽度，严禁因填筑宽度不够进行贴坡，致遇雨期间引起滑坡，份致桥头路基不稳而沉降。
3.结束语
桥头跳车现象的预防和治理、施工质量控制是一项长期的工作，应严格按照施工规范操作，根据工程施工实际情并制定相应的处理措施，才能使桥头跳车问题得到进一步的控制和解决。
参考文献
［1］张广，桥头跳车分析与解决的途径，内蒙公路与运输，1997.3.
［2］宋娃丽，桥头搭板的受力计算，河北工业大学学报1999.8.
【摘要】路基不均匀沉降问题一直是岩土工程界的一个重要研究内容。随着修建高速公路发展，高速公路大大缓解了交通带来的压力，促进了经济的发展；同时，桥头跳车问题成为其中一个比较突出的问题。本文就桥头跳车的成因与防治措施进行了探讨。
【关键词】桥头跳车；处理措施；高速公路
桥头跳车主要是由于桥台和引道路堤之间的不均匀沉降引起的。一般地，桥台（刚性结构）的沉降很小，而引道路堤（柔性结构）沉降比较大，从而在两者之间造成差异沉降。除了桥头处的不均匀沉降外，桥台与引道之间的构造差异也会造成桥头跳车。
1.桥头跳车问题成因
1.1路堤填料（路基）的压缩和位移。
（1）事实上，因为桥梁的高程比公路要稍微高一点，所有的桥梁引道必须建筑在填土路堤上才能使得公路和桥梁可以连接好。无论选择的填筑材料压缩性高或低，那在公路车流荷载作用下都会引起引道填筑材料压缩并且导致沉降，而桥梁不会沉降。典型情况是，填筑材料的压缩会达到一个有限值并且最终趋于稳定，其次，边坡垮塌和横向位移也会引起公路高程降低，故应选择压缩性能低的路堤填筑材料和提高施工质量以防止这种情况的出现。
（2）在土的压实过程中，因土粒受到瞬时荷重或振动力的作用，便重新调整其位置，较小颗粒被挤入到较大颗粒之间的孔隙中去，其他颗粒亦转移到更稳定的位置，各颗粒间接触面积增加，单位土体内固相颗粒增多，形成了更密实的土。基于此土的压实度在工程上一般用干容重而不是用湿容重来衡量。
（3）土经压实后，其密实度越大，内部孔隙就越小，渗透性也大大减小，因而提高了水稳定性。室内外试验都证明：密实土的渗透系数比压实不足，土的渗透系数小得多，而且在有毛细水上升的情况下，密实度大的土，毛细水侵入量也明显减小。试验结果还表明，试件干密度越大，土的相对膨胀量也越小，浸水后土的强度越高。
路堤压实程度的标准一般以工地实际要求达到的干容重（γc）与室内标准击实试验求得土的最大干容重（γ0）之比作为指标，即
k=γcγ0
式中K为压实度，其最大值为1。
（4）对K值的取用，从路堤土的受力情况看，在路堤上部0～0.8m深度范围内应力较大，其下应力相对较小。因此，上部要求土的压实度较高，应取较大的K值。路基基础的沉降是引起桥头跳车问题最重要的因素。基础沉降、路桥过渡段沉降的产生几乎是不可避免的。并且在施工完成后，基础产生的问题是最难进行处理的，因为这些问题一般是道路表面下3～30米的位置产生的。
1.2沉降机理分析。
沉降量的大小主要取决于使土体产生变形的原因和土体本身性状两个方面。使土体产生变形的原因主要是土体中应力状态的改变，如：地面荷载引起地基中应力场的改变，在地基中产生附加应力：地基中地下水位的变化：振动对地基的影响等。土体性状主要是指压缩性。应力应变关系，是指土体在附加应力作用下产生的效应。以饱和软粘土为例，土体在附加应力作用下会产生剪切变形，超孔隙水压力慢慢消散，有效应力增加，同时产生沉降固结，随着时间发展还会产生蠕变变形。土体的应力应变关系十分复杂，常呈弹、粘、塑性，并且呈非线性、各向异性，还受应力历史的影响。地基土是自然历史的产物，不均匀性使其性状更为复杂。
1.3沉降量计算方法。
地基沉降量的计算方法有多种，目前在公路工程设计中，一般采用分层总和法和我国黄文熙教授提出的弹性理论法。分层总和法是建立在一维变形假定上的一种计算沉降量常用方法。它是在地基压缩层范围内，按土的特性和应力状态的变化划分若干层，然后利用完全侧限条件下土的压缩性指标计算各分层的压缩量，最后对其求和。一般来说，分层总和法因为不考虑侧向变形，沉降计算结果偏小，偏于不安全。弹性理论法是三维沉降计算法的一种，考虑了地基的侧向变形因素，计算沉降更为准确。
1.4路桥过渡段的设计、施工问题。
（1）因为设计或施工问题没有正确地提出，比如说：采用的桥墩基础类型，连接方式的选择，碾压方法，施工顺序等对桥、路沉降差的影响。上述原因中，一个普遍的问题就是桥梁和桥台经常在引道没有最终压实之前己经施工好，这给在桥梁端部放置压实机械设备造成了困难。
（2）路桥衔接设施的基本功能是确保道路与桥梁过渡段的平整通顺，优良的路桥衔接设施对于地震后仍保持路桥过渡段的连续性具有良好的效果。桥台、桥头接坡由于处理不善及其他因素的影响，在其过渡段出现错台或称谓“段差沉降”、台阶现象，特别是修筑在软土地基上的高速公路，如沪嘉高速公路，开放交通仅十个月，桥头错台达3.l1cm。当这种台阶高度超过2.5cm时，日本国规定必须进行修理，台阶过大会引起跳车，有时不得不限制道路行车速度，有时甚至引起汽车弹簧钢板振断等交通事故。
1.5不良排水系统。
水在桥梁表面和引道路面集中起来会给桥梁引道造成极大的损坏。水通过接缝或者裂隙渗入桥台和引道路面之间的区域会导致接缝下回填土非常大的流蚀。如果没有引道搭板，上述情况会马上导致沉降，形成跳车；就算有了引道搭板，流蚀也会使土壤压实沉陷和产生横向变形空隙变大。不管采用什么样的雨水排放方案，不让水渗透到引道搭板/路面和桥台之间的下部是非常重要的。并且，两边边坡的不良排水会加速这些部分的流蚀和横向扩散。
2.桥头跳车问题的预防处理措施
2.1路堤处理。
（1）填料选择。应选择强度高、压实快、透水性好的材料，如卵石、砾石、碎石土，中粗砂等。为了改善填土的密实性，应设计好相应的级配。
（2）桥梁两端路堤机械强夯处理。对于台背不易被压路机碾压的“死角”，应采用强夯处理方法，保证填土的密实度。进行强夯时，夯击的影响深度约为5～10mm施工时注意不要损坏桥台。
（3）设置搭板。设置桥头搭板的目的是将台堤衔接处突变的错台高差分散到搭板的两端。设置桥头搭板对于原路面的纵坡只增加某个微小增量，但可以有效地改善桥头行车条件，是最重要的预防处理技术措施之一。
2.2地基预压处理。
预压处理就是在拟建桥台处，先填土预压，待地基强度提高到一定程度后，挖去填土再建造结构物。有时为了加速地基固结下沉，在填筑路堤时，还可预先把土填得比设计高度高一些，或加宽土宽度，待沉降稳定后再挖除超填部分。这种预压或超载预压的方法，可以说是处理软弱地基最有效、最经济的方法，它不仅可以解决桥头的跳车问题，而且可以解决台后填土的不均匀沉降问题。
2.3合理设置桥涵构造物。
设置桥涵构造物应允分考虑台背填方路基的地质情况、填方高度、路堤长度、填料来源及路堤沉降等问题，选择恰当的桥涵位置、跨径及桥台后部防护工程，尽量避免大河面小跨径桥涵。
2.4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。对软基处理目前国内已有不少处理方法，如排水固结法、换土法、振动碎石桩法等，都是行之有效的方法。可以根据实际情况应用，以改善地基性能，提高地基承载力，减少沉降，缩小桥台与路堤的沉降差，避免错台。同时考虑到桥头大多为高填土施工，故在桥头可考虑采用材质较轻的粉煤灰填筑，且应控制好填筑宽度，严禁因填筑宽度不够进行贴坡，致遇雨期间引起滑坡，份致桥头路基不稳而沉降。
3.结束语
桥头跳车现象的预防和治理、施工质量控制是一项长期的工作，应严格按照施工规范操作，根据工程施工实际情并制定相应的处理措施，才能使桥头跳车问题得到进一步的控制和解决。
参考文献
［1］张广，桥头跳车分析与解决的途径，内蒙公路与运输，1997.3.
［2］宋娃丽，桥头搭板的受力计算，河北工业大学学报1999.8.
