谈桥台背刚柔过渡及桥头跳车治理措施

摘要：桥头跳车是公路建设过程中普遍存在的现象，就其根本原因是桥头背墙与台背填筑存在刚度差，当桥梁结构物与路基间的沉降差达到或超过允许的限值，即产生桥头跳车。本文主要从桥头搭板设计实现刚柔过渡及对桥头跳车的原因和采取的防治措施进行了论述。

关键词：桥头跳车；刚柔过渡；桥头搭板；防治措施

Abstract: vehicle dumpping is widespread phenomenon in the process of highway construction, its basic reason is the bridge back wall and table back filling exist poor rigidity, when the bridge structure and subgrade differential settlement between the reach or exceed the permitted limit, namely produce vehicle dumpping. This article mainly from the bridge strap design and realization of firm soft transition of vehicle dumpping on causes and prevention measures are discussed.

Key words: vehicle dumpping; Soft transition; The bridge strap; Prevention and control measures

中图分类号：X734文献标识码：A文章编号：2095-2104(2013)

随着我国国民经济的快速发展，我国的交通运输事业及高等级公路的建设也取得了突飞猛进的成绩。特别是在“十一五”期间，全国高等级公路网建设更是有了质的飞跃。但是公路建设过程中，桥头调车确是存在的一种较为普遍的现象，严重的桥头跳车，除了影响行车的舒适度外，还直接对行车安全构成威胁，加速路面和结构物的破坏，降低使用寿命。桥头跳车是公路建设质量控制常见的缺陷之一。因此，研究桥台背的刚柔过渡及桥头跳车预防措施，对公路建设有着重要的意义。

1、桥头跳车产生的原因

桥头跳车的根本原因是桥头背墙与台背填筑存在刚度差，当桥梁结构物与路基间的沉降差达到或超过允许的限值，即产生桥头跳车。就其根本原因，主要有以下几个方面。

1.1桥梁与道路的刚度相差较大。桥梁结构物属刚性构造体，而道路属半刚性与柔性的组合，桥梁构造物自身刚度较大，沉降变形较小。而作为道路组成部份的路基，在填料自身荷载作用，以及外部荷载作用下，产生永久变形和弹性变形。特别是台后高填方路段，沉降变形就越大。两者之间由于形成如此大的刚度差异和沉降变形，导致桥头跳车现象的发生。

1.2台背填料的影响。桥台背填料一般为渗透性材料，空隙率大，施工中难以完全消除，在自重及车辆荷载作用下，孔隙率降低，在一定时间内产生路基沉降。

1.3施工质量的影响。由于道路和桥梁施工顺序时间安排上的不统一，桥台段路基施工一般都是在桥成和其它段路基施工一段时间后，再进行填筑。因此，在桥台处通常会形成一个施工面狭窄，工期短暂的作业面。由于该作业面条件限制，且填土多为不规则地段，大型机械很难作业，容易形成死角。当大型机械无法施工时，常利用人工或小型机具施工，压实度往往达不到要求。另一方面，路基在分层摊铺碾压过程中，由于对分层厚度控制不严，未严格执行桥台背回填厚度，回填速度过快，压实度未达到要求，材料把关不严，排水不畅，都会产生较大的工后沉降，形成跳车。

2、桥台刚柔过渡的设计

设计上有多种方法可以实现桥头的刚柔过渡，比如桥台搭板、半刚性材料、桥头挤密桩等方法，本文在此阐述其中常见的刚柔过渡设计——桥台搭板。

2.1搭板形式和埋置深度。搭板的形式可分为等厚、变截面厚度和台阶型三种。搭板埋置深度主要应根据路面结构来选择，高置式钢筋混凝土搭板像水泥混凝土路面那样直接承受车辆荷载，故沿线使用水泥混凝土路面采用此种设置方式的较多。当路面为沥青混凝土路面时，多采用中置式或低置式搭板，且施工便利。

2.2搭板坡度和尺寸。

2.2.1设置搭板可使沥青路面桥头跳车现象得以改善，但搭板与沥青路面连接处材料刚度差异悬殊，在荷载作用下将产生不同的变形，沥青路面发生局部沉陷，造成二次跳车。如果搭板与桥台连接呈一定倾角，搭板尾端路面与无搭板路面的刚度差就不会显著，路面垂直变形将是一条更平顺的曲线。但倾角过大，搭板端设置过深，将起不到应有的作用，且造成浪费。有关试验和实践表明，搭板与纵坡的夹角不宜超过6度。

2.2.2搭板长度根据路桥过渡长度等要求予以确定，从台背填土的破裂范围可推知，搭板长度与桥涵台背填土高度大致相等。一般来说，搭板长度不小于5m，中小桥为6～8m，大桥为8～12m。

2.2.3搭板厚度显著影响搭板在荷载作用下抵抗弯拉和变形的能力。同时在计算板厚时，板的支撑条件不同计算结果也不同。考虑国内实际情况，推荐小桥搭板厚度20～30cm，大中桥搭板厚度为30～40cm，且板厚应与板长相协调，即随板长的增加，板厚也相应加大。

2.2.4配筋搭板的长短边之比一般大于2。在计算中，沿长边方向的主弯拉应力远远大于沿短边方向的弯拉应力，因此可以认为是单向板。由于搭板方在弹性地基上，搭板内弯矩事先未知，根据假定的搭板厚度和搭板与弹性地基的模量比，查搭板诺模图可得到弯拉应力，进一步求出相应的计算弯矩。

2.3桥台搭板施工。在混凝土搭板施工中，严格按规范规定要求组织施工，保证搭板表面坡度与平整度。若因搭板靠近桥台处，基层较薄，当压路机通过时，容易被压碎或形成薄层。为解决这一问题，可规定凡搭板混凝土顶面距基层顶面不足10cm时，不再进行基层的铺筑，而在路面施工时，统一采用底层沥青混凝土填筑找平，从而保证整个台背回填的整体强度。

3、桥头跳车的防治措施

针对桥头跳车产生的原因，对桥头跳车的防治一方面从设计上设置过渡路段，减少桥台和路基之间存在的刚度差。另一方面，加强对台后路段施工质量的管理，对产生较大工后沉降，引起桥头跳车的地基、路基进行处理，减少工后沉降。

3.1地基处理

处理好桥头软弱地基是控制桥头跳车病害的关键。目前对桥头软弱地基处理，国内通常采取换填法、塑料排水板堆载预压法、深层搅拌法等措施。下面介绍几种行之有效的施工常用方 法。

3.1.1换填法。在软弱地层上铺设垫层。作为人工填筑的持力层，同时将结构物基底压力扩散到下卧软土地层中，使其应力减少到下卧层的许可承载力范围以内，从而满足地基稳定性的要求。同时由于垫层材料的压缩性低于天然的软粘土层，采用垫层法也可减少地基的沉降量，垫层材料可分柔性材料和刚性材料，其中的柔性材料包括砂土、碎石、石渣、煤灰、矿渣等，刚性材料包括木材垫层、金属垫层、合成树脂垫层等。砂、砾、碎石或石渣等无粘性土是最常采用的垫层材料，因为这类土的强度大、压缩性小、透水性良好，比较容易使之密实，且在不少地区料源丰富、价格便宜。该法适用于浅层软土地基的处理，由于该方法施工简便，在公路建设中应用较为广泛。

3.1.2塑料排水板堆载预压法。该法属竖向排水体预压类型，主要适用于透水性低的软弱粘性土。它是通过竖向荷载作用使地下水沿着塑料排水板向上渗透到砂垫层中，然后横向排到路堤外面，从而使软基固结。其主要施工程序：整平原地面摊铺下层砂垫层机具就位塑料排水板穿靴插入套管拔出套管割断塑料排水板机具移位摊铺上层砂垫层。其特点是施工简便快捷，造价较低，但仍存在少量工后沉降。

3.1.3深层搅拌法。该法主要用于加固饱和软粘土地基，是利用水泥、石灰或其它材料作为固化剂的主剂，通过特别的深层搅拌机械，在地基深处就将软土和固化剂(水泥或石灰的浆液或粉体)强制搅拌，利用固化剂和软土之间所产生的一系列物理－化学反应，形成坚硬拌和柱体，与原地层共同起复合地基的作用。其最大优点是工后沉降小，缺点是造价较高。

3.1.4砂、碎石桩法。该法属料粒桩类型，适用于松砂地基、杂填土或软土，对地基土起置换作用、竖向排水作用和挤密作用，主要施工工艺程序：整平原地面机具定位桩管沉入加料压密 拔管机具移位。为加速地基固结，减少后期沉降，一般根据实际情况，配合堆载预压或超压施工，使地基强度显著提高，同时改善地基的整体稳定性。其造价在塑料排水板堆载预压法和深层搅拌法之间。

3.2路基处理

3.2.1台背回填处理方式。桥台背后宜选用摩擦角大、强度高、可压缩性小、压实快、透水性好的填料，如岩渣、砾石、砂砾等，并要求填料级配适当。当采用非透水性土－粘土或粉质亚粘土时，应掺入灰剂量不小于6%的Ⅲ级以上石灰进行改良； 当为塑性指数较小的砂土、亚砂土或粉土时，应掺入灰剂量不小于3.5%的标号325以上的普硅水泥进行稳定，必要时还采用土工合成材料加筋处理。填料的铺筑一般在基底处沿路堤纵向长度距桥台背后不小于2m，且与路基相接处按不大于1∶1，宽度不小于2米，设置向内倾斜的台阶，回填高度同路堤高度。桥头回填处理的另一方式是在路基上部(约50cm范围内)设置水泥稳定料改善层次，使路堤的刚度有所提高。一般稳定层结构是沿路堤纵向距桥台背后约10m长，用一定剂量(如4%～6%)的水泥进行稳定，并且远桥台端与路基相衔接处，采用1∶1设置斜坡。上述两种处理方式均能收到减少竖向变形和刚柔突变的效果。如两种方式同时考虑，则效果更佳。

3.2.2台背回填处的压实。由于台背回填处位于路基和桥台衔接的特殊位置，成为碾压的薄弱环节，压路机难以碾压到位，距离太近时对桥台有影响，故要求台背回填每层松铺厚度不得大于 20cm，压实度必须达到96%，回填材料最大粒径不大于15cm，且有良好的级配和透水性，压实机械宜选用小型机具分层压实。对于机械夯实碾压不到之处，应及时采用人工补充夯实。

3.2.3采用“填筑路堤预压”的施工方法。为减少桥涵两端路堤的工后沉降，从而使桥涵两端路堤与桥台结构物的相对沉降尽量小一些，一般可采用填筑路堤预压的施工方法，让路基排水固结，待路堤沉降基本完成以后再开挖涵洞或桥台位置土方，然后再施工桥涵。

3.3 路面处理

对路面的处理一般采用设置桥台搭板的方式进行，在本文第2段已经有较为详细的叙述，在这里不在重复。

3.4加强管理

道路管理部门应在运营期内加强沉降观测和桥头养护，桥头纵坡 出现大于3%的变化时应及时进行处理。

参考文献

1.《公路桥涵施工技术规范》（JTG/T F50-2011）

2.《公路路基施工技术规范》（JTG F10-2006）