公路橋頭跳車的成因和防治措施分析

廖云朋

（四川三江交通建設工程有限公司，四川 宜賓 644000）

0 引言

保障車輛行車安全穩(wěn)定是公路工程項目施工的基礎，橋頭跳車作為一種常見的公路施工病害，不僅影響公路行車安全，還會對行車穩(wěn)定性和舒適性產生影響。如果公路工程的車流量和填方量較高，公路橋頭跳車病害發(fā)生概率將會顯著增加，對后續(xù)公路運行維護造成威脅。

通常情況下，公路工程項目的橋頭路基側填土以柔性和半剛性材料為主，受車輛荷載力因素影響，該類材料容易產生塑性變形。多數公路橋頭側邊材料多為剛性材料，受差異性剛度因素影響，容易加劇公路橋頭變形概率，當車輛行駛至橋頭連接處，可能出現車輛抖動和跳車現象。在部分路況一般、地質條件較為特殊的區(qū)域行駛時，如頻繁出現橋頭跳車現象，極有可能誘發(fā)交通事故，給交通安全和公眾出行帶來不便。

因此，分析橋頭跳車問題產生的原因對于公路工程項目建設至關重要，施工單位需要在此基礎上改進施工技術，從而保障公路行車安全。

1 工程概況

某高速公路工程項目位于國家西南地區(qū)某一線城市，該高速公路全長123km。

在公路工程施工勘探環(huán)節(jié)，發(fā)現該公路工程穿越地區(qū)的地形地勢非常險峻，地質結構也相對復雜。該公路工程采用EPC 總包模式。該公路為雙向四車道，經過隧道13 座。

對比其他地區(qū)高速公路建設案例可知，該高速公路整體的地形地勢條件非常復雜，公路邊坡防護難度也較大，施工難度和復雜性較高。

2 公路橋頭跳車原因剖析

2.1 公路橋頭和路基的沉降差

考慮高速公路橋梁工程材料剛度較高，在高速公路工程項目竣工后，該區(qū)域幾乎已經完成沉降。由于公路橋梁臺背區(qū)域的材料主要為半剛性材料和柔性材料，在公路回填作業(yè)完成一段時間后，可能受土基固結或其他因素影響導致橋頭部分產生沉降[1]。

此外，考慮公路工程橋頭部分路基是直接在天然路基上進行回填施工作業(yè)，受回填填料荷載力等因素影響，加劇天然路基沉降變形，由此導致公路產生橋頭跳車病害。

2.2 公路結構變化引發(fā)的橋頭跳車

橋臺作為連接公路和橋梁的重要紐帶，由于橋梁工程項目和路面工程項目面層結構不同，假設將公路橋臺背墻作為分割點，橋頭側路面層結構是以柔性材料和半剛性材料為主的單層路面體系，而另外一側的路基則由多個面層體系組成。即便受相同車輛荷載力因素影響，由于兩側路面結構體系不同，可承受的荷載力也有所差異[2]。

一般情況下，公路一側路面結構的沉降變形率較小，而公路另一側的路基則容易產生沉降變形。隨著公路使用年限的不斷推移，最終導致出現橋頭跳車現象。

2.3 路面排水不暢誘發(fā)的橋頭跳車

由于公路橋頭兩側路面的結構存在一定差異，在公路和橋梁連接區(qū)域存在空隙。進入雨季后，降水會隨連接處的縫隙直接滲透至路基回填材料中，尤其是在連續(xù)暴雨季節(jié)，受雨水大面積沖刷，可能對公路橋梁臺背回填材料產生侵蝕。隨時間推移，直接侵蝕臺背回填材料中的骨料，甚至導致橋梁臺背回填區(qū)域出現局部凹陷現象[3]。在路面荷載力因素影響下，導致高速公路橋頭地區(qū)路基產生沉降，發(fā)生橋頭跳車現象。

2.4 未能嚴格把控公路工程施工質量

施工單位針對公路橋梁臺背區(qū)域進行施工建設時，沒有嚴格按照施工規(guī)范和設計標準進行施工。尤其對于橋梁臺背開展回填作業(yè)施工時，經常出現施工作業(yè)面過于狹窄、臺背施工面不規(guī)則以及壓實度較低等問題。受施工技術等因素影響，公路正常通車后，隨時間推移，公路路面受荷載力影響愈發(fā)嚴重，從而誘發(fā)橋頭跳車問題[4]。

此外，在公路工程項目施工環(huán)節(jié)，橋梁工程和路基施工同步進行，但針對臺背進行施工作業(yè)時，由于臺背區(qū)域面積較小，難以利用大型施工設備完成填方作業(yè)，只能采用人工填方或小型機械填方施工模式，難以保障公路工程的施工質量和效率，從而引發(fā)橋頭跳車病害。

2.5 材料變形導致的橋頭跳車現象

在高速公路工程項目施工環(huán)節(jié)，由于公路橋頭后部區(qū)域的填土密度、填料空隙率、含水率較高，受自身重力以及外部荷載力等因素影響，填料可能產生壓縮現象，導致填料密度增加，空隙率升高，隨公路使用年限的不斷增加，橋梁橋頭后部區(qū)域逐漸發(fā)生沉降。根據公路工程路基項目施工要求可知，公路路堤和橋頭連接處的壓實度需大于95%，實際施工過程必須重點做好填料的強度控制工作[5]。公路通車后，受車輛荷載力和重力等因素影響，路基會出現一定程度的壓縮變形，進而誘發(fā)公路橋頭沉降病害。

3 公路橋頭跳車病害防治措施

3.1 合理設置橋頭位置

設計人員必須結合區(qū)域實際情況做好橋梁結構安置工作，高度重視橋臺選址工作。通常情況下，橋梁橋臺位置應處于地質結構較穩(wěn)定、結構承載力高且岸坡滿足橋梁臺背施工條件的區(qū)域。針對橋臺后側路基進行施工時，需要充分考慮路堤的設計長度、填方量等因素，并結合區(qū)域實際情況制訂合理的橋臺防護方案。以該公路工程為例，建議施工單位選擇六棱角磚配合植草防護施工方案[6]。針對靠近河道和峽谷的橋臺區(qū)域進行施工時，建議選擇漿砌片石防護方案。

3.2 橋頭回填臺背基底處理

技術人員針對橋頭進行回填施工作業(yè)時，首先，提前清理公路路基周圍的垃圾和雜質，并對路基表層土內的腐殖物進行處理。如果在路基處理環(huán)節(jié)遇到淤泥等不良地質，要提前進行清淤作業(yè)。其次，技術人員還要在臺背和路基的過渡區(qū)域進行開挖臺階作業(yè)，結合區(qū)域實際情況合理控制臺階的高度、寬度等數值[7]。一般情況下，臺背臺階高度宜控制在1m，寬度宜在3m 以內。最后，對臺階進行回填作業(yè)時，可鋪設強度較高的加筋土工布，再采用分層回填的方式進行回填，并對回填區(qū)域進行壓實作業(yè)。如果在施工過程中遭遇軟土地基，要先進行加固處理。以該工程案例為例，施工人員采用換填法和排水固結法進行施工作業(yè)，先挖除軟土層，再對基底進行夯實作業(yè)，最后將粒徑較大的填料填入其中[8]。如果軟土層比較厚，技術人員則要結合實際情況采用碎石樁回填作業(yè)技術。

3.3 嚴格控制回填材料質量和施工質量

橋臺回填材料對透水性和穩(wěn)定性要求較高，在施工作業(yè)環(huán)節(jié)，技術人員需要選擇穩(wěn)定性較強的無機材料進行回填作業(yè)，如天然砂礫等。該工程案例施工環(huán)節(jié)，建議施工人員選擇連續(xù)級配碎石以及亞甲藍指數低于1%的填料進行回填作業(yè)，工程結束后，回填材料會自動固結，雨水難以滲透至回填材料中，可以有效避免因回填材料自身沉降誘發(fā)的橋頭跳車病害[9]。

在實際公路工程項目施工建設環(huán)節(jié)，技術人員必須結合施工現場的實際情況做好回填材料質量把控工作，針對臺背進行回填作業(yè)過程，嚴格按照施工技術要求選擇材料。技術人員可通過工程試驗獲取臺背區(qū)域施工參數，在回填作業(yè)環(huán)節(jié)，控制每一級臺階的壓實度和回填厚度。

此外，技術人員還需要做好回填料含水率檢查工作，將回填料的含水率控制在2%以內，才能保障回填料充分發(fā)揮自身的力學性能[10]。針對回填料進行碾壓作業(yè)時，對于邊角等不能使用大型碾壓設備進行碾壓的部分，可采用人工整平方式進行作業(yè)，并配以小型碾壓作業(yè)設備進行壓實作業(yè)。在回填作業(yè)完成后，技術人員需要對每層回填區(qū)域的壓實度進行檢測，待檢測數據達標后，開展后續(xù)填筑施工作業(yè)[11]。

3.4 針對橋頭路基特殊結構進行處理

結合大量案例可知，導致橋頭跳車病害產生的主要原因是橋頭位置出現沉降現象，為減少跳車病害對路面行車造成的負面影響，部分公路橋頭和路堤的連接處采用搭板設計。

通過閱讀相關參考文獻可知，依托有限元分析，在路堤和橋頭沉降差異確定的前提條件下，適度增加搭板厚度可以有效改變該區(qū)域的沉降和變形情況，而適度增加搭板的長度也可以解決這一問題。鑒于此，高速公路工程施工單位在工程設計環(huán)節(jié)，可適當增加搭板長度和厚度，以此減輕橋頭跳車病害產生的負面影響[12]。公路通車后，搭板區(qū)域受動力荷載因素影響，其下發(fā)路基將承受較為復雜的應力。在工程項目設計環(huán)節(jié)，該應力難以確定，因此針對橋臺進行設計時，設計人員可在該區(qū)域增設一段較厚的埋板，以此減少應力對路基產生的影響，降低路基沉降概率。如果公路路面材料為混凝土，需要對施工區(qū)域連接處的面板厚度參數加以調整，以有效減少路面不規(guī)則沉降，確保路面行車安全[13]。

高速公路工程項目施工單位要結合區(qū)域地質結構以及現場施工環(huán)境等因素，適度調整公路路面基層強度，以減少臺背分割點兩側路面的面層結構差異，降低臺背兩側區(qū)域的不規(guī)則沉降概率。例如，在高速公路工程項目施工建設環(huán)節(jié)，公路基層結構以水泥、砂礫等較為穩(wěn)定的材料為主，為減少橋頭跳車病害發(fā)生概率，可以在臺背分割點部分對基層材料進行調整，通過增加基層材料剛度、強度等參數來確保分割點兩側區(qū)域的抗壓和抗剪能力趨于一致，借此降低跳車病害發(fā)生概率[14]?？紤]公路橋頭區(qū)域和路基路面的結構體系存在較大差異，可以在臺背分割點區(qū)域設置一段矩形板進行過渡。

3.5 優(yōu)化公路工程設計方案

針對公路橋梁工程進行設計的過程中，需要充分考慮橋梁選址。影響橋梁選址的要素眾多，包括地形、地質條件、水文以及氣候因素等。相關人員必須結合區(qū)域實際情況，秉承因地制宜原則處理施工過程中遇到的各種問題。借助先進的施工設計軟件輔助施工，通過數理分析施工參數構建有限元集合模型，對施工設計圖紙進行優(yōu)化。如果在施工環(huán)節(jié)遭遇特殊地質結構，需要靈活應用新型施工工藝和施工材料[15]。目前，多數施工單位會選擇輕質混凝土材料進行施工，對比其他類型的混凝土材料，輕質混凝土材料的密度、自重以及強度等參數，都處于較高水平，將輕質混凝土材料用于臺背回填作業(yè)，可以有效降低臺背沉降率。在實際的工程項目施工設計環(huán)節(jié)，施工人員既要考慮工程項目施工建設成本，又要做好后續(xù)工程項目運維養(yǎng)護工作，以延長公路橋梁工程使用壽命，保障施工質量。在工程項目施工環(huán)節(jié)，設計單位還需要在設計圖紙中羅列施工注意事項，做好施工圖紙審查工作，對施工圖紙中的高層、坐標等參數進行復核，確保公路橋頭位置符合施工要求[16]。如果在施工環(huán)節(jié)發(fā)現地質條件和設計地質條件存在出入，需要及時同設計方進行溝通。

4 結語

綜上所述，橋頭跳車現象屬于一種較為常見的公路工程病害，尤其在地質結構較為復雜的區(qū)域，橋頭跳車病害發(fā)生率較高，處于通車運營階段的公路如果頻繁發(fā)生橋頭跳車現象，不僅會對行車安全構成威脅，甚至可能誘發(fā)交通事故。由此可見，公路工程設計單位和施工單位必須高度重視橋頭跳車病害，根據施工區(qū)域的實際情況制定合理的橋頭跳車病害防治舉措，嚴格按照高速公路施工建設要求進行施工，把控臺背區(qū)域回填質量，結合區(qū)域實際地質條件和水文條件選擇回填材料。施工單位還要約束施工人員的施工作業(yè)行為，以此減少公路橋頭跳車現象發(fā)生概率，為路面安全行車創(chuàng)造有利條件。