浅析桥头跳车的原因及防治措施

孙松宝

【摘要 ：从三维空间分析了造成桥台跳车的原因以及施工中产生桥头填土沉降的因素，并提出了解决桥头跳车的施工防治措施。】
  关键词 ：桥头跳车、桥头填土沉降、填土压实
桥头跳车是由于桥台与桥头填土具有不同的沉降而产生相对高差引起的。桥头跳车问题已成为严重影响市民生活和安全的一个难以解决的质量通病，它越来越受到桥梁建设者和市民特别是主管行业领导者的重视，并在不断地研究和探讨解决这一病害的办法。在目前的研究设计中，大多数桥梁设计采取设置桥头搭板的方法解决，这种方法减轻了跳车程度，但是由于搭板外端的再下沉导致了桥台端的凸起和外端的沉降而产生新的跳车问题。有的则采取在桥头沉降范围增补一层沥青混凝土，但经过一段时间行车又会产生新的沉降，而且以上方法增加建设成本，且不便于维修，影响美观。为解决桥头跳车问题，应了解其产生原因，并采取措施加以预防，减轻桥头跳车。
一、桥头跳车的原因分析
桥头跳车的原因从理论上而言是由于桥台与桥头填土具有不同的沉降而产生相对高差引起的。通常情况下桥台的沉降其值很小，可以忽略不计，而桥头填土沉降过大使两者高差悬殊而产生桥头跳车。现将桥台与桥头间产生高差悬殊的原因分析如下：

如图，把桥头部位填土                                            
                                     作为一个空间体，用                                       
                                     三维坐标以台帽背墙顶为原点，沿路的横断面方向为X轴，路线中线方向为Y轴，填土垂直方向为Z轴，导致桥头填土下沉的因素归纳起来主要有以下四种：
    1、桥头填土段的土基（天然地基），在承受路基的高填土（恒载）与车辆（活载）的重力作用下，如果超过了原土基的承载能力，土基将产生压缩而下沉，其值记为Δ1。
2、桥头（路基）填筑材料具体本身的物理特性，经过某种标准的压实处理后，压缩模量为定值，若外荷载超过了标准处理方法所达到的“无压缩”状态，或填土未达到标准压实度，受荷后，土体再次被压缩。这种压缩量的层层累积产生的下沉，其值记为Δ2。
Δ1和Δ2的下沉都是竖向（即Z轴）压缩产生的。
3、路肩土体在自重作用下与路基产生的摩擦力（或粘结力）抵抗不住车辆荷载沿路面边部行走时产生的沿横轴间X轴方向的推力，结果使路基土横向扩散，致使路堤竖向下沉，其值记为ΔX。
4、桥台下土体在台背填土的水平推力和车辆荷载等力的作用下，桥台下护（锥）坡及路基摩擦力抵不住上述作用力，致使填土位移棱体沿破裂面下滑而导致桥头土体纵向下沉（或纵向扩散产生下沉），其值记为ΔY。除此之外还有一些土体下落的原因，如由于温度变化而产生的收缩等，但与上述四种情况相比相对影响渺小，对引起桥头跳车几乎微乎其微，这里不再详细分析。
桥头填土沉降总量ZS可由下式表达：
ZS=Δ1+Δ2+ΔX+ΔY
很明显，当Δ1、Δ2、ΔX、ΔY分别趋于0时，总沉降ZS也趋于0（即ZS     0）。从实用技术方面来说，当ZS与桥台沉降相等时，就可以认为ZS=0时，如果取得这样的结果就消除了形成跳车的原因。
二、桥头跳车的施工因素
在桥台背回填土的施工过程中，竖向压缩而沉降的因素占主要地位，沿横断面和纵向的变形沉降所占比例较小，具体来说主要有以下一些因素：
1、填土超厚。施工时采用机械回填土，未按要求分层压实，造成填土超厚或不分层压实，压实度达不到规范要求。新填土与原土接茬未处理，压实不足。新老界面压实度各异，压缩性各异或滑动，产生不均匀沉降或滑动造成沉降。
2、基坑溜土坡脚清理不彻底，未对原地基进行压实，地基承载力不足。带水回填，压实不足。承台基坑内侧积水未排干，土基淤泥未清理造成土基过厚，造成压实不足。
3、填料透水性差，含水量不当；回填土填入其中，含水量控制过大、过小，压实达不到标准，造成压实不足。
4、未加宽碾压。回填土仅按路基宽度进行放样，碾压时造成两侧边缘未能压到，造成溜坡而沉陷，即出现ΔX值。
5、从施工组织管理上看，赶工或梁板吊装临时回填是最易发生的造成桥头跳车的原因之一，由于没有充裕时间进行分层碾压，回填材料也不认真选择，超厚回填，碾压不足，返工处理不到位，造成回填土沉降，形成跳车。
三、桥头跳车的防治措施
解决桥头跳车问题，就是要清除各种导致沉降的原因，针对产生沉降的各种因素，分别选择有效的施工工艺和技术措施，这样才能达到填土不再下沉，桥头不再跳车。同时要认真对待桥头跳车问题，在施工环节上精心施工，合理安排工期，操作程序恰当，避免造成赶工或盲目施工而留下隐患，造成日后回填土沉降而形成桥头跳车。
1、土基整平压实，测定其地基承载力，在承台内侧原基坑工作宽度范围进行夯实，通过试验推算出其地基承载力。
2、新老界面分层搭接，采用人工分层（松铺厚度20～30cm）机械压实。基坑开挖放坡在回填时挖成台阶状，台阶宽不小于1m，且成反坡，填土时形成新老界面的搭接，避免造成新老界面在放坡处形成滑动面，确保新老界面沉降一致。采用人工分层控制层厚在松铺时不超过30cm，用机械压实，确保对回填土的压实功，保证回填土压实度。
3、选用透水性材料回填。砂碎石材料具有透水性好，压缩性低的特点，是理想的台背回填材料。选择透水性能好的砂碎石材料，按照重量比1︰1比例填筑成型后的路基压缩性较小，可有效控制沉降，减少沉降量。
4、拓宽碾压。一般路基放样均按设计宽度放样，由于压路机工作宽度的限制，在道路设计宽度两边无法进行压实，边缘压实度无法保证，在行车荷载作用下，产生侧向位移而沉降，因此需要在路基两侧边缘多放20cm工作宽度，保证压实机械对路基范围的压实，超宽部分边填边削坡回填利用，确保路基范围达到标准压实度。
5、构筑物周围加强夯实。构筑物周围因受机械工作面的影响无法压实到位，压实度不能保证，因此必须采取特殊措施予以压实，可以采用小型打夯机进行强夯，结合选用透水性材料回填，能减少构筑物周围的沉降。
四、结束语
桥头跳车问题并不是无法解决的难题，关键是要引起施工各方的认真对待。一些台背回填沉降引起的桥头跳车，有许多是人为因素造成的，思想不重视，盲目赶工或不按规范标准施工才是造成桥头跳车的最大原因。因此在施工组织设计时就要对桥台台背回填土施工予以考虑，制定出详细可行的施工方案和计划，在施工阶段合理安排工期，尽量避免赶工或梁板吊装临时回填造成回填压实不足的现象，明确操作程序和工序质量要求，对相关技术管理人员进行技术交底，切实从思想和工艺上重视并根本解决桥头跳车问题。
参考文献：
《路基工程施工技术》（人民交通出版社）
《道路与桥梁工程基础理论与监理实务》（中国环境科学出版社）
《路基路面施工技术与案例分析》（黄河水利出版社）