引言
橋頭跳車是指由于橋涵構造物與橋涵臺后的路堤之間的沉降差超過某一限定值造成汽車經(jīng)過該路段時車輪產(chǎn)生上下振動的現(xiàn)象。一般認為當這種沉降差達到1．5 cm以后就會給司機帶來明顯的不舒適感。橋頭跳車的存在，輕則使車輛通過時產(chǎn)生跳動和沖擊，而對橋梁和路面造成附加的沖擊，并使司乘人員感到顛簸不適，嚴重的橋頭跳車現(xiàn)象，尤其在高速公路中，不僅使行車的不舒適感大為增加，車速大幅度減低，甚至導致車輛失控而發(fā)生交通事故。同時，對橋頭路面大量的維修養(yǎng)護不僅花費了大量的人力、物力和財力，而且也產(chǎn)生了不良的社會影響。
1 橋頭跳車產(chǎn)生的原因?
1．1 剛度差異
一般而言，橋臺屬于剛性結構，基礎設置在較好的持力層上，采用擴大基礎或樁基礎，沉降幾乎為零。對于橋頭引線來說，無論采用的是剛性路面結構還是柔性路面結構，其路基都屬于柔性的，在車輛的交變荷載作用下，不但會產(chǎn)生彈性變形，而且會產(chǎn)生較大的不可恢復的塑性變形。此種塑性變形隨著時間的不斷積累，往往會大大超過橋臺的沉降而產(chǎn)生二者的差異沉降，從而導致橋頭跳車。
1．2 地基下沉
由于地基土質不良而造成的地基沉陷是橋頭跳車的主要原因。橋涵通常位于溝壑地方，地下水位較高，在南方地帶多有軟土，此類土天然含水量大于液限，天然孔隙比大，常含有機質，壓縮性高，抗剪強度低，一旦受到擾動，天然結構易受破壞，強度便顯著降低。橋頭路基填筑高度一般較大，會產(chǎn)生較大的基底應力，在路堤自重和車輛荷載作用下，更容易引起地基沉陷，且變形穩(wěn)定歷時往往持續(xù)數(shù)年乃至數(shù)十年。就是在一些穩(wěn)定地基，在外荷作用下，也無可避免出現(xiàn)這個問題。
1．3 路堤壓縮沉降
臺后填料一般為滲透性材料，存在著多孔隙。一般情況下，路橋過渡段的施工是在橋涵與路基施工之后進行的。由于結構物的存在所導致的施工作業(yè)面狹小，同時也是為了保證結構物本身的安全，使得大型壓實機具難以啟用，而小型設備又很難達到較好的壓實效果，這就不可避免地造成此段壓實度不足，甚至存在壓實盲區(qū)，不能將填料顆粒間孔隙完全消除，在車輛荷載和自身重力作用下，填料迅速壓縮，孔隙率降低，便在短時間內產(chǎn)生壓縮沉降，造成跳車。在工程實踐中，就是施工時工序符合要求，壓實度達到要求，但臺后填土較高，隨著時間推移，也會不可避免的產(chǎn)生沉降。有時臺后填土荷載對基底產(chǎn)生附加壓力，嚴重時會使橋臺向后傾斜，發(fā)生不均勻下沉，危及行車安全。
1．4 施工措施不當
當前一些施工隊盲目追求高速度，未意識到橋臺背后施工的特殊性，沒有做嚴格的地基處理，對臺背填料不加選擇，沒有嚴格按施工規(guī)程作業(yè)，臺背填土速度過快，沒有充分時間固結，對地基造成擾動和破壞，對臺背擋土墻等構造物擠壓力大。施工時沒有按分層填筑、分層碾壓、分層檢測“三分法”施工，用料沒有把好質量關，壓實度沒有達到要求。對路面銜接處排水措施沒有做好，橋臺處的防護工程不到位，致使錐坡土體受到長期沖刷或臺后排水不利，橋臺防護工程處理不當，會使錐坡土體因受到長期沖刷而失去穩(wěn)定性或臺后填土因排水不利而長期處于潮濕狀態(tài)，致使土體強度降低，這些人為因素使高填土引道不穩(wěn)定，工后沉降大，且不均勻，是造成跳車現(xiàn)象主要原因之一。 2 當前常用處治對策及存在問題
2．1 國外處治措施
1)橋臺及路堤建在堅實的天然土基上；
2)修建足夠長度及強度的橋頭搭板；
3)選用恰當?shù)奶钪牧希?BR> 4)充分壓實填筑材料或使填筑材料處于穩(wěn)定狀態(tài)；
5)保持排水暢通；
6)修建低路堤；
7)土方填筑與路面鋪筑間有充分的時間間隔；
8)采用正確的施工方法及嚴格的檢驗；
9)減輕交通負荷。 2．2 我國的處治措施
2．2．1 設置橋頭鋼筋混凝土搭板
在橋頭設置鋼筋混凝土搭板是防治橋頭跳車的一項主要輔助措施。搭板的一端支承在臺背上，用錨栓固定，另一端可直接置于石灰穩(wěn)定土或路面基層上，有時也在板下設枕梁。搭板長度依據(jù)設計行車速度、路堤填土高度及預計的橋臺與臺后填土的工后沉降差的大小來確定，可選用4 m，6m，8m，10 m，12 m幾種長度。搭板的受力形式多種多樣，在頂、底面配置足夠數(shù)量的受力鋼筋，搭板的下面設不小于2 m厚的石灰穩(wěn)定土或碎礫石墊層，石灰穩(wěn)定土或碎礫石墊層應在兩側鋪至邊坡面處，并順路方向鋪至搭板外2 m～3 m。由于實際施工中搭板長度都較短，設置橋頭搭板對于較大的差異沉降仍舊無能為力。且易在枕梁處發(fā)生局部下沉造成二次跳車，重交通荷載作用下搭板有可能折斷。
2．2．2 加筋土路堤結構
通過土工格柵加筋來處理橋頭跳車的方法正越來越多地受到人們的重視，做法是在臺后路基中分層埋設加筋材料。其不但能將臺后路基與橋臺交界處的臺階式沉降變?yōu)檫B續(xù)的斜坡式沉降，還能減小路堤下沉，試驗結果表明，當路橋過渡段內發(fā)生連續(xù)斜坡式沉降的總沉降量在4 cm～5 cm時，對于剛性路面的正常使用影響不大，能消除跳車現(xiàn)象。但是，土工格柵作為一種平面結構，對路基剛度的提高作用不大，對土體側向變形的限制也很有限，但對填料的要求卻比較高，更重要的是土工格柵消化的只是部分的路基壓縮變形，不能消化由于地基沉降所產(chǎn)生的變形量，而地基沉降在大多數(shù)的橋頭跳車的情況中起著主要作用。因此，用土工格柵來處理橋頭跳車在地基條件較好的情況下是有利的，但不能從根本上解決橋頭跳車現(xiàn)象。
2．2．3 鋪筑土工格室柔性搭板
土工格室柔性搭板是相應于鋼筋混凝土搭板而言的，它采用上長下短的楔形分層布置形式，相對于土工格柵來說，其為立體加筋結構，對土體不但有水平摩擦作用，且有豎向摩擦作用，其作用機理為利用土工格室孔眼對土的鎖定及加筋補強作用，加大土體的摩擦，從而約束土體的側向移動和沉降，有效阻止土體的位移，提高其穩(wěn)定性，相當于有一定抗彎剛度的柔性筏基，從而減小了橋臺混凝土與臺后填料的變形差。其不但減小了路堤壓縮沉降，還減小了地基沉降。
鋪筑土工格室楔形柔性搭板是一種新興的治理方法，其造價相對低廉，施工簡便，是一種相對較好的處治橋頭跳車方法，目前這一方法正處于技術成熟階段，對其量化研究與優(yōu)化設計成為當務之急。
2．2．4 地基處理
地基處理有多種方法，如換土墊層法，可換填天然砂礫、碎石、工業(yè)廢渣等，強夯法，粉噴樁、旋噴樁、碎石樁、砂樁、塑料排水板堆載預壓等，對季節(jié)性凍融地區(qū)的橋頭地基遇有飽和細粒土或含水土層時，應全部挖除，換填透水性土壓實后再填路基。路基土填筑時還應控制其填土速率。
地基處理的方法是有效的，但其不能根本消除軟基沉降現(xiàn)象，其工后沉降值一般情況下都遠遠大于樁基橋臺的沉降量。
2．2．5 嚴格控制橋頭路堤的壓實度
嚴格控制橋頭路堤的壓實度，對于壓路機無法到達的區(qū)域，應采用小型振動式壓路機分層碾壓(江蘇省交通系統(tǒng)開發(fā)的小型振動式壓路機為5．15 kN，重量1．1 t)。增加臺后填土的密實度，提高壓實度標準有利于減小變形量橋臺與路堤銜接處產(chǎn)生差異沉降。但是根據(jù)有關資料的調查研究，當土堤壓實度為95％時，每米填土工后的沉降為1 cm，而橋頭的路基填筑高度一般都較高，因此，路基的壓縮沉降也是比較可觀的。我國現(xiàn)行的公路軟土地基設計與施工技術規(guī)范規(guī)定，高速公路、一級公路的容許工后沉降為：橋臺與路堤相鄰處不大于10 cm，涵洞或箱形通道處不大于20 cm，一般路堤處不大于30 cm。同時，研究表明，不同填料即使壓實度相同，在同一荷載作用下其變形是不相同的。強度小、剛度小的材料變形較大，粘性土相對于砂土其變形就大得多。顯然，僅用壓實度指標控制臺背填筑很難有效地避免較大差異沉降的產(chǎn)生。
2．2．6 選擇優(yōu)質路堤填料與輕質路堤
臺背一定范圍內采用模量比較大、容易壓實的材料進行換填，例如石灰土、級配碎石(鐵路客運專線)、砂粒等，也可采用輕質路基填料如氣泡混合輕質土、泡沫聚苯乙烯、粉煤灰等。通過換填可以大為減小路基的壓縮變形，但換填材料往往造價偏高，從而加大工程投資。
2．2．7 以樁代柱施工
在路基填筑的同時，連同橋頭范圍一并填筑，形成一體。然后直接在路基頂層上進行樁基放樣、施工，并且取消立柱，直接用樁基替代立柱。因為路基填筑代替了臺背填筑，克服了臺背單獨回填時因施工場地(臺背預留的范圍)窄小無法用大型機械碾壓、邊角無法壓實的弊病。路基填筑與臺背填筑同時進行，可以保證臺背回填范圍內所有點的壓實度真正達到設計、規(guī)范的要求，且其大大的延長了臺背填土對原地面的預壓時間。
3 結語
綜上所述，處理橋頭跳車的方法多種多樣，但每種方法都有其優(yōu)缺點，施工時應根據(jù)實際情況選用適宜的處治方法，需要從設計、施工、養(yǎng)護各方面綜合治理。土工格室柔性搭板處治方法是一種新興的處治方法，其不僅減小了剛度差異，且有效減小了路堤壓縮沉降與地基沉降，在一些工段已有應用，實踐證明其處治效果好，值得推廣。
橋頭跳車是指由于橋涵構造物與橋涵臺后的路堤之間的沉降差超過某一限定值造成汽車經(jīng)過該路段時車輪產(chǎn)生上下振動的現(xiàn)象。一般認為當這種沉降差達到1．5 cm以后就會給司機帶來明顯的不舒適感。橋頭跳車的存在，輕則使車輛通過時產(chǎn)生跳動和沖擊，而對橋梁和路面造成附加的沖擊，并使司乘人員感到顛簸不適，嚴重的橋頭跳車現(xiàn)象，尤其在高速公路中，不僅使行車的不舒適感大為增加，車速大幅度減低，甚至導致車輛失控而發(fā)生交通事故。同時，對橋頭路面大量的維修養(yǎng)護不僅花費了大量的人力、物力和財力，而且也產(chǎn)生了不良的社會影響。
1 橋頭跳車產(chǎn)生的原因?
1．1 剛度差異
一般而言，橋臺屬于剛性結構，基礎設置在較好的持力層上，采用擴大基礎或樁基礎，沉降幾乎為零。對于橋頭引線來說，無論采用的是剛性路面結構還是柔性路面結構，其路基都屬于柔性的，在車輛的交變荷載作用下，不但會產(chǎn)生彈性變形，而且會產(chǎn)生較大的不可恢復的塑性變形。此種塑性變形隨著時間的不斷積累，往往會大大超過橋臺的沉降而產(chǎn)生二者的差異沉降，從而導致橋頭跳車。
1．2 地基下沉
由于地基土質不良而造成的地基沉陷是橋頭跳車的主要原因。橋涵通常位于溝壑地方，地下水位較高，在南方地帶多有軟土，此類土天然含水量大于液限，天然孔隙比大，常含有機質，壓縮性高，抗剪強度低，一旦受到擾動，天然結構易受破壞，強度便顯著降低。橋頭路基填筑高度一般較大，會產(chǎn)生較大的基底應力，在路堤自重和車輛荷載作用下，更容易引起地基沉陷，且變形穩(wěn)定歷時往往持續(xù)數(shù)年乃至數(shù)十年。就是在一些穩(wěn)定地基，在外荷作用下，也無可避免出現(xiàn)這個問題。
1．3 路堤壓縮沉降
臺后填料一般為滲透性材料，存在著多孔隙。一般情況下，路橋過渡段的施工是在橋涵與路基施工之后進行的。由于結構物的存在所導致的施工作業(yè)面狹小，同時也是為了保證結構物本身的安全，使得大型壓實機具難以啟用，而小型設備又很難達到較好的壓實效果，這就不可避免地造成此段壓實度不足，甚至存在壓實盲區(qū)，不能將填料顆粒間孔隙完全消除，在車輛荷載和自身重力作用下，填料迅速壓縮，孔隙率降低，便在短時間內產(chǎn)生壓縮沉降，造成跳車。在工程實踐中，就是施工時工序符合要求，壓實度達到要求，但臺后填土較高，隨著時間推移，也會不可避免的產(chǎn)生沉降。有時臺后填土荷載對基底產(chǎn)生附加壓力，嚴重時會使橋臺向后傾斜，發(fā)生不均勻下沉，危及行車安全。
1．4 施工措施不當
當前一些施工隊盲目追求高速度，未意識到橋臺背后施工的特殊性，沒有做嚴格的地基處理，對臺背填料不加選擇，沒有嚴格按施工規(guī)程作業(yè)，臺背填土速度過快，沒有充分時間固結，對地基造成擾動和破壞，對臺背擋土墻等構造物擠壓力大。施工時沒有按分層填筑、分層碾壓、分層檢測“三分法”施工，用料沒有把好質量關，壓實度沒有達到要求。對路面銜接處排水措施沒有做好，橋臺處的防護工程不到位，致使錐坡土體受到長期沖刷或臺后排水不利，橋臺防護工程處理不當，會使錐坡土體因受到長期沖刷而失去穩(wěn)定性或臺后填土因排水不利而長期處于潮濕狀態(tài)，致使土體強度降低，這些人為因素使高填土引道不穩(wěn)定，工后沉降大，且不均勻，是造成跳車現(xiàn)象主要原因之一。 2 當前常用處治對策及存在問題
2．1 國外處治措施
1)橋臺及路堤建在堅實的天然土基上；
2)修建足夠長度及強度的橋頭搭板；
3)選用恰當?shù)奶钪牧希?BR> 4)充分壓實填筑材料或使填筑材料處于穩(wěn)定狀態(tài)；
5)保持排水暢通；
6)修建低路堤；
7)土方填筑與路面鋪筑間有充分的時間間隔；
8)采用正確的施工方法及嚴格的檢驗；
9)減輕交通負荷。 2．2 我國的處治措施
2．2．1 設置橋頭鋼筋混凝土搭板
在橋頭設置鋼筋混凝土搭板是防治橋頭跳車的一項主要輔助措施。搭板的一端支承在臺背上，用錨栓固定，另一端可直接置于石灰穩(wěn)定土或路面基層上，有時也在板下設枕梁。搭板長度依據(jù)設計行車速度、路堤填土高度及預計的橋臺與臺后填土的工后沉降差的大小來確定，可選用4 m，6m，8m，10 m，12 m幾種長度。搭板的受力形式多種多樣，在頂、底面配置足夠數(shù)量的受力鋼筋，搭板的下面設不小于2 m厚的石灰穩(wěn)定土或碎礫石墊層，石灰穩(wěn)定土或碎礫石墊層應在兩側鋪至邊坡面處，并順路方向鋪至搭板外2 m～3 m。由于實際施工中搭板長度都較短，設置橋頭搭板對于較大的差異沉降仍舊無能為力。且易在枕梁處發(fā)生局部下沉造成二次跳車，重交通荷載作用下搭板有可能折斷。
2．2．2 加筋土路堤結構
通過土工格柵加筋來處理橋頭跳車的方法正越來越多地受到人們的重視，做法是在臺后路基中分層埋設加筋材料。其不但能將臺后路基與橋臺交界處的臺階式沉降變?yōu)檫B續(xù)的斜坡式沉降，還能減小路堤下沉，試驗結果表明，當路橋過渡段內發(fā)生連續(xù)斜坡式沉降的總沉降量在4 cm～5 cm時，對于剛性路面的正常使用影響不大，能消除跳車現(xiàn)象。但是，土工格柵作為一種平面結構，對路基剛度的提高作用不大，對土體側向變形的限制也很有限，但對填料的要求卻比較高，更重要的是土工格柵消化的只是部分的路基壓縮變形，不能消化由于地基沉降所產(chǎn)生的變形量，而地基沉降在大多數(shù)的橋頭跳車的情況中起著主要作用。因此，用土工格柵來處理橋頭跳車在地基條件較好的情況下是有利的，但不能從根本上解決橋頭跳車現(xiàn)象。
2．2．3 鋪筑土工格室柔性搭板
土工格室柔性搭板是相應于鋼筋混凝土搭板而言的，它采用上長下短的楔形分層布置形式，相對于土工格柵來說，其為立體加筋結構，對土體不但有水平摩擦作用，且有豎向摩擦作用，其作用機理為利用土工格室孔眼對土的鎖定及加筋補強作用，加大土體的摩擦，從而約束土體的側向移動和沉降，有效阻止土體的位移，提高其穩(wěn)定性，相當于有一定抗彎剛度的柔性筏基，從而減小了橋臺混凝土與臺后填料的變形差。其不但減小了路堤壓縮沉降，還減小了地基沉降。
鋪筑土工格室楔形柔性搭板是一種新興的治理方法，其造價相對低廉，施工簡便，是一種相對較好的處治橋頭跳車方法，目前這一方法正處于技術成熟階段，對其量化研究與優(yōu)化設計成為當務之急。
2．2．4 地基處理
地基處理有多種方法，如換土墊層法，可換填天然砂礫、碎石、工業(yè)廢渣等，強夯法，粉噴樁、旋噴樁、碎石樁、砂樁、塑料排水板堆載預壓等，對季節(jié)性凍融地區(qū)的橋頭地基遇有飽和細粒土或含水土層時，應全部挖除，換填透水性土壓實后再填路基。路基土填筑時還應控制其填土速率。
地基處理的方法是有效的，但其不能根本消除軟基沉降現(xiàn)象，其工后沉降值一般情況下都遠遠大于樁基橋臺的沉降量。
2．2．5 嚴格控制橋頭路堤的壓實度
嚴格控制橋頭路堤的壓實度，對于壓路機無法到達的區(qū)域，應采用小型振動式壓路機分層碾壓(江蘇省交通系統(tǒng)開發(fā)的小型振動式壓路機為5．15 kN，重量1．1 t)。增加臺后填土的密實度，提高壓實度標準有利于減小變形量橋臺與路堤銜接處產(chǎn)生差異沉降。但是根據(jù)有關資料的調查研究，當土堤壓實度為95％時，每米填土工后的沉降為1 cm，而橋頭的路基填筑高度一般都較高，因此，路基的壓縮沉降也是比較可觀的。我國現(xiàn)行的公路軟土地基設計與施工技術規(guī)范規(guī)定，高速公路、一級公路的容許工后沉降為：橋臺與路堤相鄰處不大于10 cm，涵洞或箱形通道處不大于20 cm，一般路堤處不大于30 cm。同時，研究表明，不同填料即使壓實度相同，在同一荷載作用下其變形是不相同的。強度小、剛度小的材料變形較大，粘性土相對于砂土其變形就大得多。顯然，僅用壓實度指標控制臺背填筑很難有效地避免較大差異沉降的產(chǎn)生。
2．2．6 選擇優(yōu)質路堤填料與輕質路堤
臺背一定范圍內采用模量比較大、容易壓實的材料進行換填，例如石灰土、級配碎石(鐵路客運專線)、砂粒等，也可采用輕質路基填料如氣泡混合輕質土、泡沫聚苯乙烯、粉煤灰等。通過換填可以大為減小路基的壓縮變形，但換填材料往往造價偏高，從而加大工程投資。
2．2．7 以樁代柱施工
在路基填筑的同時，連同橋頭范圍一并填筑，形成一體。然后直接在路基頂層上進行樁基放樣、施工，并且取消立柱，直接用樁基替代立柱。因為路基填筑代替了臺背填筑，克服了臺背單獨回填時因施工場地(臺背預留的范圍)窄小無法用大型機械碾壓、邊角無法壓實的弊病。路基填筑與臺背填筑同時進行，可以保證臺背回填范圍內所有點的壓實度真正達到設計、規(guī)范的要求，且其大大的延長了臺背填土對原地面的預壓時間。
3 結語
綜上所述，處理橋頭跳車的方法多種多樣，但每種方法都有其優(yōu)缺點，施工時應根據(jù)實際情況選用適宜的處治方法，需要從設計、施工、養(yǎng)護各方面綜合治理。土工格室柔性搭板處治方法是一種新興的處治方法，其不僅減小了剛度差異，且有效減小了路堤壓縮沉降與地基沉降，在一些工段已有應用，實踐證明其處治效果好，值得推廣。