橋頭引道設(shè)計(jì)要點(diǎn)及橋頭跳車量化指標(biāo)探討

袁衛(wèi)鎖，李建軍

（鄭州市交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)研究院，鄭州 450006）

1 引言

中國特色社會(huì)主義進(jìn)入新時(shí)代，人們美好出行需求越來越多樣化、舒適化、定制化，從過去的“能到達(dá)”到現(xiàn)在的“舒適到達(dá)”發(fā)生轉(zhuǎn)變，不但要求通暢還需要出行舒適，橋頭跳車現(xiàn)象影響人們出行的舒適性和安全性，是公路建設(shè)者在設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)營階段亟待處理好的問題。

2 橋頭跳車的機(jī)理

橋頭跳車指橋臺搭板與臺背填土接茬處呈現(xiàn)了不均勻沉降，在臺背和搭板上部路面形成了陡坡或臺階，造成路面縱坡呈現(xiàn)突變，在此區(qū)域高速行駛的車輛產(chǎn)生了比較大的上下震動(dòng)或起伏跳動(dòng)現(xiàn)象。

3 橋頭引道存在的主要問題

3.1 橋頭路基和搭板設(shè)計(jì)理論有待完善和量化

從表1 的統(tǒng)計(jì)來看，目前路基工后容許沉降一般路段不大于0.3 m，路堤與橋臺相鄰處工后容許沉降不大于0.1 m。設(shè)計(jì)人員嚴(yán)格按照此設(shè)計(jì)和控制，中間存在近0.2 m 的容許沉降差值，從源頭設(shè)計(jì)角度就存在不周之處，橋頭跳車仍然無法避免，對此缺失完善的理論計(jì)算體系、可行的指標(biāo)選用和參考，例如，橋頭跳車量化判別指標(biāo)，容許工后沉降值如何確定？橋頭原地基加固、臺背回填和搭板長度如何選取？

表1 高等級公路路基容許工后沉降參數(shù)

3.2 勘察設(shè)計(jì)階段存在的問題

3.2.1 橋頭地基處理設(shè)計(jì)不合理

在勘察階段，重視結(jié)構(gòu)物地質(zhì)勘探，輕視路基部分的勘探，存在利用橋梁勘探資料套出來路基地勘資料的現(xiàn)象?？辈熨Y料差異，橋頭路基地質(zhì)資料不夠準(zhǔn)確，造成設(shè)計(jì)人員地基處理方案的不精準(zhǔn)。施工時(shí)與設(shè)計(jì)時(shí)原地面變化較大，不僅僅是地貌還有土質(zhì)含水率等變化，針對該現(xiàn)狀沒有提出變更原設(shè)計(jì)處理方案，直接照搬圖紙施工。

3.2.2 臺背回填材料選用不合理

設(shè)計(jì)文件對回填材料要求過于寬泛，未結(jié)合工程所在區(qū)域的實(shí)際情況，選取當(dāng)?shù)匾撞扇〉幕靥畈牧?。在取土的土質(zhì)指標(biāo)及原地基承載力方面考慮不周，往往泛泛地給出了設(shè)計(jì)方案。

3.2.3 臺背回填壓實(shí)質(zhì)量不到位

臺背回填壓實(shí)度嚴(yán)格按照規(guī)范選用，未考慮實(shí)際施工工作面，壓實(shí)質(zhì)量難以保證。臺背回填時(shí)往往處于趕工期階段，施工工作面狹小等原因，造成壓實(shí)度不夠，未分層壓實(shí)、層層之間的間隔時(shí)間不夠等現(xiàn)象。

3.2.4 橋頭路基防護(hù)設(shè)計(jì)不合理

存在橋頭路基邊坡防護(hù)設(shè)計(jì)不科學(xué)，臺背回填材料不適合邊坡植物成長等現(xiàn)象。還存在植物防護(hù)處理不當(dāng)造成施工期或運(yùn)營期沖刷或脫空的現(xiàn)象。

3.2.5 搭板長度及埋深不合理

搭板設(shè)計(jì)長度按照大中小橋梁選用，不盡合理，建議按照橋頭路基填土高度確定搭板長度。

3.2.6 橋頭搭板頭與路面結(jié)構(gòu)接茬處設(shè)計(jì)模糊

設(shè)計(jì)方案模糊，尤其是在接茬處未對照路面結(jié)構(gòu)層出具詳細(xì)方案圖，造成施工人員自己揣摩著處理，接茬處下部結(jié)構(gòu)層不連續(xù)。

4 橋頭跳車量化判別及引道設(shè)計(jì)要點(diǎn)

4.1 橋頭跳車判別指標(biāo)和定量分析

如果能夠形成完善的橋頭跳車量化判別指標(biāo)和詳細(xì)的計(jì)算理論，勘察設(shè)計(jì)人員就能圍繞著量化指標(biāo)和理論計(jì)算，再結(jié)合工程實(shí)踐，處理好橋頭地基、臺背回填和搭板設(shè)計(jì)?；谶@一理論分析能夠避免出現(xiàn)橋頭跳車。

參考河南省交通運(yùn)輸廳 《高速公路橋頭跳車處理實(shí)施意見》（豫交工【2007】35 號）中規(guī)定，橋頭跳車判別量化指標(biāo)如下。

4.1.1 技術(shù)參數(shù)

采用橋梁搭板與路堤相結(jié)合的端部最大沉降量（H）作為橋頭是否跳車的量化判別指標(biāo)。L 為橋梁搭板長度（m）；h 為橋頭搭板上方路面范圍任意一點(diǎn)的沉降量（cm）；a 為橋梁伸縮縫至橋頭搭板上方路面范圍任意一點(diǎn)的水平長度（m），a 不小于2 m。

4.1.2 量化判別指標(biāo)

1）當(dāng)L=8 m 時(shí)，H≥5 cm 即為橋頭跳車。

2）當(dāng)L=5 m 時(shí)，H≥3 cm 即為橋頭跳車。

3）在橋頭搭板上方路面范圍內(nèi)，h≥0.625 a 即為橋頭跳車。

結(jié)合蘇曼曼等[2]論文中的研究成果可知，橋頭跳車均以容許最大臺階高度為判別標(biāo)準(zhǔn)，也就是橋頭跳車的量化控制指標(biāo)，以此進(jìn)行橋頭原地基和路基沉降綜合計(jì)算，進(jìn)行橋頭路基處理、臺背回填材料選取及壓實(shí)控制和橋頭搭板長度設(shè)計(jì)，是可行的。實(shí)際工程中如按照表2 容許最大臺階高度控制會(huì)更加嚴(yán)格，相應(yīng)也會(huì)提升橋頭地基處理和臺后回填的成本，但與道路運(yùn)營期橋頭維修成本和對運(yùn)營期間交通的影響相比，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

表2 容許縱坡變化值和容許最大臺階高度

4.2 橋頭路基地質(zhì)勘察要點(diǎn)

對于橋頭路基及路橋過渡段應(yīng)做好詳細(xì)的勘察工作。應(yīng)采用挖探、鉆探及靜探等勘察手段相結(jié)合；根據(jù)地形地質(zhì)條件、填土高度等布置勘探點(diǎn)的數(shù)量，橋頭路基填土高度超過5 m 時(shí)應(yīng)增加橫向勘探點(diǎn)；有地下水發(fā)育時(shí)，應(yīng)做好水位的測量，并做水質(zhì)分析；根據(jù)土工試驗(yàn)結(jié)果并結(jié)合原位測試，計(jì)算地基沉降，并結(jié)合工程經(jīng)驗(yàn)給出相應(yīng)的工程地質(zhì)條件評價(jià)及沉降處理措施，同時(shí)還應(yīng)選好臺后填筑材料、做好臺背排水、壓實(shí)填土，減小臺后路基的沉降，提高路基的剛度，盡力實(shí)現(xiàn)路橋剛?cè)崞椒€(wěn)過渡。同時(shí)，設(shè)計(jì)代表和監(jiān)理工程師應(yīng)注意臺背施工時(shí)橋頭原地基變化，地貌和含水率等指標(biāo)與原設(shè)計(jì)不符時(shí)，要及時(shí)提出原地基處治方案。重點(diǎn)是施工期間勘察，也就是橋臺基坑開挖時(shí)，要做好原地基的判別，如遇設(shè)計(jì)不符，應(yīng)及時(shí)調(diào)整設(shè)計(jì)方案。

4.3 橋頭地基處理設(shè)計(jì)要點(diǎn)

4.3.1 橋頭路基處理長度

參照現(xiàn)行國家規(guī)范和其他地方標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行匯總對比分析，如表3 所示。

表3 高等級公路橋頭路基設(shè)計(jì)參數(shù)一覽表

結(jié)合上述設(shè)計(jì)參數(shù)，在設(shè)計(jì)過程中各個(gè)設(shè)計(jì)單位都有自己一套參數(shù)，參差不齊。參考筆者多年的實(shí)踐和項(xiàng)目執(zhí)行情況，按照J(rèn)DG D30—2015《公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》執(zhí)行，并補(bǔ)充L2長度至少比搭板長度長2 m（尤其在橋頭挖方路段）。

4.3.2 橋頭路基防護(hù)

一般按照橋梁的大小，選取橋臺后10 m 左右的邊坡設(shè)計(jì)為全圬工防護(hù)形式，不能設(shè)計(jì)為植物防護(hù)，因?yàn)榕_背回填材料是不適合植物生長的。但是從防雨水的角度分析，在降雨量是一樣情況下，應(yīng)該以臺背填土的高度和臺背回填上部缺口長度來選取臺后防護(hù)長度。

4.3.3 橋梁搭板設(shè)計(jì)長度

橋梁搭板設(shè)計(jì)參數(shù)表如表4 所示。

表4 橋梁搭板設(shè)計(jì)參數(shù)表

確定橋頭搭板長度主要考慮：（1）保障搭板工后沉降坡差不大于允許值；（2）搭板長度一般與臺背填土倒梯形的上口長度相當(dāng)，實(shí)際設(shè)計(jì)過程中倒梯形的上口長度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于橋頭搭板長度。

搭板厚度要依據(jù)其受力特點(diǎn)確定。搭板受力非常復(fù)雜，處于剛性和半剛性或柔性結(jié)構(gòu)體系轉(zhuǎn)換部位，需要同時(shí)滿足強(qiáng)度和變形的需要，主要是變形難以確定，過大時(shí)容易出現(xiàn)斷板造成二次跳車。目前，仍采用理論分析和工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)選取厚度指標(biāo)。從受力角度分析搭板越厚越好，但是結(jié)合經(jīng)濟(jì)分析，建議搭板厚度選取0.4 m，選取此厚度，造價(jià)增加量較小，且與后期出現(xiàn)橋頭跳車維修成本相比是合理節(jié)約的。

4.3.4 搭板與路面接茬詳細(xì)設(shè)計(jì)

搭板設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)對搭板墊層背回填區(qū)域的路面結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)。經(jīng)過河南某高速的應(yīng)用實(shí)踐，路面結(jié)構(gòu)的底基層通鋪到臺背處，能有效加強(qiáng)橋頭搭板與路面結(jié)構(gòu)的銜接，有效減少路面結(jié)構(gòu)與搭板頭接茬處的差異沉降，對橋頭引道縱坡突變能起到很好的遏制作用，減緩了縱坡的變化。目前，項(xiàng)目通車近3 年，與其他無接茬詳圖的項(xiàng)目相比較，處理效果良好。

5 結(jié)語

本文剖析了橋頭跳車的發(fā)生機(jī)理，總結(jié)了橋頭引道設(shè)計(jì)中存在的問題，從橋頭原地基處理方案、處理長度、路堤防護(hù)、臺背回填、橋頭搭板長度及厚度參數(shù)的選取、搭板頭接茬處詳細(xì)設(shè)計(jì)等方面進(jìn)行設(shè)計(jì)總結(jié)，探討了橋頭跳車量化判斷的目標(biāo)值，從橋頭變化值和容許最大臺階高度，提出量化橋頭跳車判別指標(biāo)，擬作為橋頭引道設(shè)計(jì)的容許縱坡和臺階高度的控制性指標(biāo)，雖然建設(shè)成本略增加，但會(huì)有效根治橋頭跳車現(xiàn)象，對橋頭引道設(shè)計(jì)和滿足人民對美好出行的需求具有極大的參考意義。