黃良欽摘要： 簡述橋頭跳車的原因及其對行車速度的影響，並從理論與施工上論述解決高等級公路橋頭跳車的措施。
關鍵詞： 公路；橋頭跳車；地基；路基；路面；處理方法
1 前言
目前，已投入使用的高等級公路(包括高速公路)中，普遍存在乙個問題：路面在臺揹回填處出現不同程度的沉降斷裂(沉降值一般為10～30 cm，有的甚至超過60 cm)，使車輛通過時產生跳躍和衝擊，從而對橋涵和路面造成附加的衝擊荷載，使司機和乘客感到顛簸不適，甚至造成車輛大幅度減速，嚴重的可導致交通事故(特別是車輛機械事故)。因此，如何解決高等級公路橋頭跳車問題，本文提出了一點膚淺的認識與見解，從理論與施工上進行了摸索和**。
2 橋頭跳車產生的原因及其對行車速度的影響
2.1 橋頭跳車產生的原因
2.1.1 地基土質不良造成的沉降
橋涵通常位於溝壑地段，地下水位較高，且多屬軟土。由於軟土一般都具有天然含水量高、孔隙比大、壓縮性強和抗剪強度低等特點，在軟土上填築路基，便極易產生沉降(包括瞬時沉降、固結沉降和次固結沉降)。同時，橋頭路基填築高度較其它地段大，產生基底應力相對較大，更易引起地基沉降，特別是工後沉降較大。
2.1.2 臺背填料壓縮引起路基的沉降
臺背填料因含水份，存在孔隙，施工中採取任何措施也難將填料顆粒間的孔隙完全消除。在公路自重及車輛的垂直荷載與振動荷載作用下，孔隙率逐漸降低，填料逐漸壓縮，密實度逐漸增大，便在一定期限內產生路基沉降。因此，壓縮沉降主要取決於填料性質、施工條件及台前臺背的防護排水工程的設定等情況。
根據有關資料調查研究：當土堤壓實度為95%時，每公尺填土工後的沉降約為1 cm。
2.1.3 剛柔突變引起的沉陷跳車
剛度不同的路面在跳車處所產生的振動效果不同，柔性材料對能量的吸收要比剛性材料大。由於結構物橋台一般採用剛性很大的堅石砌築或鋼筋混凝土澆注而成，具有較大的整體剛度，屬剛性體；而與結構物橋台相連的道路，具有剛性較小柔性較大的特性，屬彈塑性體。顯然，道路與結構物橋台之間存在著較大的剛度差，這個剛度差的存在必然引起道路與結構物橋台之間產生較大的塑性變形相對差和較大的剛度突變，勢必增強橋頭跳車的振動效果。
2.2 橋頭跳車對行車速度的影響
由於橋台背沉陷、斷裂而形成了台階，使車輛的行駛速度受到不同程度的影響。車速的降低幅度與台階高度、路面型別、道路等級、車輛型別和行駛的初速度等有關。根據實地觀察和有關資料調查表明，當橋頭台階達1.
5 cm時，對車速就產生明顯的影響，台階每增加1 cm，速度就會降低3 km/h左右；而當台階高達5 cm時，車輛行駛顯著減速，其減速幅度平均可達9～13 km/h，對行車產生嚴重影響。剛性路面對車速的影響要比柔性路面大；以60～80 km/h速度行駛時減速幅度要比小於60 km/h和大於80 km/h速度行駛時大；較高台階對小車行駛的影響較大，而載重貨車對台階不如空車敏感。抗振效能不同的車輛以同一速度在同一路面上行駛，其振動的效果也不一樣。
一般來說，汽車遇到橋頭台階，要提前150～180 m實行減速，駛達台階以後還在大約相同的距離進行加速以恢復正常速度行駛。當然，司機的心理狀態，對道路的熟悉程度等，對通過台階時的速度降低也有不同程度的影響。
3 解決橋頭跳車的措施
3.1 地基處理
處理好橋頭軟弱地基，是控制跳車的關鍵。目前對橋頭軟弱地基處理，國內已有加固土樁法、料粒樁法、豎向排水體預壓法、堆載預壓法和淺層處治法等措施，下面介紹幾種行之有效的常用方法。
3.1.1 採用深層攪拌法加固橋頭軟基
該法屬加固土樁型別，主要適應於軟弱粘性土。深層攪拌法是本世紀60年代由日本和瑞典分別開發的軟土加固新技術，一般借助於壓縮空氣，採用專門深層攪拌機械裝置，從不斷迴轉的中心軸端向四周被攪鬆的土中噴出漿體或粉體固化劑(如水泥等)，經葉片攪拌，並吸收周圍水份，在加固的深層軟土中進行一系列物理——化學反應，使軟土硬結成具有整體性和一定強度的優質復合地基，從而提高橋頭軟土地基承載力，減少沉降量(特別是工後沉降)，縮短固結期，提高邊坡穩定性。其主要施工工藝程式：
整平原地面→鑽機定位→鑽桿下沉鑽進→上提噴粉(或噴漿)、強制攪拌→復拌→提桿出孔→鑽機移位。施工過程中路基填土速率不受限制，且無振動、無汙染，對周圍環境及建築物無不良影響，近10年來已在廣深珠高速公路和佛開高速公路等高等級公路得以廣泛應用。其最大優點是工後沉降小，缺點是造價較高。
3.1.2 採用砂樁加固橋頭軟基
該法屬料粒樁型別，適用於松砂地基、雜填土或軟土，對地基土起置換作用、豎向排水作用和擠密作用，在本世紀30年代起源於歐洲。主要施工工藝程式：整平原地面→機具定位→樁管沉入→加料壓密→拔管→機具移位。
為加速地基固結，減少後期沉降，一般根據實際情況，配合堆載預壓或超壓施工，使地基強度顯著提高，同時改善地基的整體穩定性。砂樁堆載預壓法在深汕高速公路、汕頭海灣大橋北引道等高速公路都應用過，其造價在深層攪拌法與堆載預壓法之間。
3.1.3 塑料排水板堆載預壓法。
該法屬豎向排水體預壓型別，主要適用於透水性低的軟弱粘性土。塑料排水板是由芯體和濾套組成的複合體，或是由單一材料製成的多孔管道板帶，自2023年在天津塘沽新港施工試驗成功以來，在全國各地高速公路軟基處理都得以廣泛推廣應用，其主要施工工藝程式：整平原地面→攤鋪下層砂墊層→機具就位→塑料排水板→穿靴→插入套管→拔出套管→割斷塑料排水板→機具移位→攤鋪上層砂墊層。
為加速排水固結，減少後期沉降，一般都配合堆載預壓或超壓施工，使地基土的有效應力增大、抗剪強度和承載力及穩定性都得以提高。其特點是施工簡便快捷，造價較低，但效果比上述兩種型別略差，仍存在少量工後沉降。
3.2 路基處理
3.2.1 採用超輕質材料作路堤
鋪設輕質材料可以減輕路堤自重，有效降低地基應力，減少沉降並增大穩定安全係數，常用的輕質材料如粉煤灰等。現在廣東等地開始試驗推廣的新型超輕質材料——泡沫聚苯乙烯塊，其密度很小(約30 kg/m3左右)，抗壓強度約為0.25 mpa，且吸濕性極小，耐水性能很好。
所以使用泡沫聚苯乙烯塊，可大大減輕路堤體的重量，能成功地遏止橋涵連線路堤的過渡沉陷，從而避免垂直錯位；另外還具有施工簡便，不汙染環境，能縮短工期等優點；同時還可以減少橋台等構築物的土壓力及側向壓力，從而減少構築物的移動變位，改善結構物的穩定性。聚苯乙烯塊規格一般為0.5 m×1 m×5 m(厚×寬×長)，其缺點是在汽油或柴油作用下有溶解傾向，所以有必要加以保護。
一般在聚苯乙烯塊上面澆注一層10 cm的鋼筋混凝土板，以減少路面總厚度和防止化學腐蝕，並在泡沫聚苯乙烯兩側設定包邊土，減少紫外線、汽油或柴油的影響。修建泡沫聚苯乙烯路堤，在鋪築塊件之前，為確保地基的平整性，應鋪上一層10 cm厚的砂整平層。鋪設塊件時，從路中線向兩邊鋪設，各層成垂直狀態，接縫注意錯開，塊件之間採用馬釘固定，防止移動。
3.2.2 臺揹回填處理方式
橋台後宜選用摩擦角大、強度高、壓實快、透水性好的填料，如岩渣、礫石、砂礫等。同時，選用內摩擦角較大的填料也有利於從台背縫隙中滲入的雨水沿盲溝或洩水管順利排到路基外，從而減緩雨水的危害，而且也有利於改善壓實效能，使路基容易達到設計要求的密實度。填料的鋪築一般在基底處沿路堤縱向長度距橋台背不小於2 m、且與路基相接處按不大於1∶1設定斜坡或台階，回填高度視路堤高度而定，一般取2～4 m。
橋頭回填處理的另一方式是在路基上部(約50 cm範圍內)設定水泥穩定料改善層次，使路堤體的剛度有所提高。一般穩定層結構是沿路堤縱向距橋台背約10 m長，用一定劑量(如4%～6%)的水泥進行穩定，並且遠橋台端與路基相銜接處，採用1∶1設定斜坡。上述兩種處理方式均能達到減少豎向變形和剛柔突變的成效。
如兩種方式同時考慮，則效果更佳。
3.2.3 臺揹回填處的壓實
為減少橋涵兩端路堤的工後沉降，從而使橋涵兩端路堤與橋台結構物的相對沉降盡量小一些，一般可選填築路堤預壓，讓路基排水固結，待路堤沉降基本完成以後再開挖涵洞或橋台位置土方，然後再施工橋涵。臺背填築前，宜在處理後的基底頂面上設定橫向洩水管或盲溝。臺揹回填宜在完成台前防護工程及橋涵上部結構吊裝之後進行，同時注意結構物兩端對稱填築施工。
臺揹回填的壓實質量是影響臺揹回填沉降的乙個主要因素。由於臺揹回填位於路基與橋台相銜接這個特殊位置，成為碾壓的乙個薄弱環節，壓路機難以碾壓到位，且大噸位機械振動力太大時，對橋台有影響。因此，臺揹回填近橋台處的壓實機械宜選用小型壓實機具，且嚴格控制每層填築厚度(宜取10～15 cm內)碾壓遍數，並對每層填築質量實施檢測，力求壓實度達到96%以上；對於機械夯實碾壓不到之處，應及時採用人工補充夯實。
3.3 路面處理
3.3.1 設定橋台搭板
搭板設定可以使在柔性路堤產生的較大沉降逐漸過渡至剛性橋台上，使車輛通過時跳躍現象大為減少。橋頭搭板長度設計應根據路基的容許工後沉降值計算確定，常取3～15 m(當超8 m時，宜設計成兩段式或三段式搭板)。搭板的近台端一般擱置在橋台前牆頂面或其牛腿上。
當橋頭引道為剛性路面時，搭板的縱坡可採用與路面設計縱坡平行方式(稱平置式搭板)；而當引道為柔性路面時，則搭板的遠台端常置於路面面層與基層之間(稱斜置式搭板)。為預防搭板下沉，也可在搭板上先鋪設一層瀝青面層，通車後搭板若下沉時，則在其上加鋪瀝青混凝土或瀝青砂。
3.3.2 設定變厚式埋板
為避免二次跳車，常在搭板的尾端加設一段淺埋的變厚式埋板，其長度一般取3～5 m，對於水泥混凝土路面，也可將與搭板連線處的路面板改為變厚式板。在搭板、埋板或變厚式板的下層，為保證與橋台連線部位的剛柔層次在水平和垂直方向均能漸次變化，建議採用強度及回彈模量均高於其它路段相對應的路面結構層材料，以提高該部位的整體受荷和抗衝能力，有利於減少錯台幅度，調整不均勻沉陷，改善橋頭跳車或二次跳車現象。
3.3.3 採用過濾性路面
根據橋涵的長度和路基的容許工後沉降值計算等情況，在橋頭一定長度範圍內鋪設過渡性路面，待路堤沉降基本完成(一般為3～5年)後，再改鋪原設計永久性路面。常用的過渡性路面型別有預製水泥混凝土六稜塊(邊長34.6 cm、厚20 cm)、條石鋪砌(25 cm×25 cm×40 cm)、半剛性過渡層或瀝青表處過渡層等。
其中水泥混凝土六稜塊和條石鋪砌僅適應於水泥混凝土路面，最大優點是翻修處理速度快；但不易鋪砌平整，行車仍有抖動感覺，且其砌縫應採用防水材料，以防滲入雨水損害路基。值得推廣的簡便有效方法是瀝青表處過渡層型別，其優點是當出現較大沉降時，及時補充鋪設一層瀝青混凝土或瀝青砂，以能確保行車暢順，有效避免跳車現象。
作者簡介： 黃良欽(1966-)，男，路橋工程師，建築經濟師，2023年畢業於佛山大學公路與橋梁工程專業，2023年畢業於西安公路交通大學交通土建工程專業，工學學士。
作者單位：(汕頭公路橋梁工程總公司，廣東汕頭 515041)
［1］ jtj 017-96，公路軟土地基路堤設計與施工技術規範［s］.
收稿日期： 1999-06-12
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