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桥头跳车定义、成因、预防及处理措施
主要内容：桥头跳车的定义，分析桥头跳车的成因及桥头跳车预防措施和发生桥头跳车后的处理措施。
正文：
1、定义
所谓桥头跳车，就是由于公路桥头及伸缩缝（桥头引道）处的差异沉降或伸缩缝破坏而使路面纵坡出现台阶而引起车辆通过时产生跳跃的现象。
2、形成原因
桥头跳车是一个普遍的问题，形成的原因很复杂，影响因素也很多，如：路堤沉降、路基填料、桥台型式、搭板长度等。桥头跳车的直接原因是桥台与路堤的沉降差异。桥台是刚性构筑物，其下部一般都有桩基础，因而桥台的变形和沉降非常小；路堤和地基是柔性的，在荷载作用下都有较大的塑性变形，所以桥头路堤的沉降比桥台要大，造成了两者的沉降差异。
①地基沉降
地基沉降包括瞬时沉降，主固结沉降和次固结沉降。瞬时沉降在施工期间就会完成，因而不会造成桥头跳车。
若地基处理方法不当，使地基主固结沉降未能在施工期间完成，会造成工后沉降较大，通车后，随着时间的变化，地基缓慢固结，剩余沉降逐渐完成，这部分沉降造成了中期与桥台的沉降差，形成桥头跳车。次固结沉降是指地基在路基静载长时间作用及车辆的动荷载反复作用下，地基地颗粒间的粘滞蠕变以及土体侧向的变形，导致路面高程下降，也是造成桥头跳车的主要原因之一。
②桥头路基填料的影响
路堤在汽车荷载反复作用下，产生较大变形，包括塑性变形和弹性变形，其中主要是塑性变形。这种不可恢复的塑性变形是内部土颗粒间的蠕变和侧向变形造成的，这种塑性变形在车辆荷载反复作用下不断积累，形成桥头的沉降差。
③填料压实度
从施工上来看，由于桥台背后施工空间狭窄，大型压实机具的使用受到限制，使靠近桥台背后的填土很难达到要求的压实度，通车后，这部分路堤的变形较大。另外，路基填土在最佳含水量下压实能达到最佳压实效果，即干容重最大。
④沉降盆的影响
施工时，经常是填土时，预留桥台及下部桩基础施工的空间，待桥台及基础完成后再回填土，在这两种情况下，沉降盆发生了变化，好象向前移动了，这样就造成了差异沉降△s，而且这种施工工艺使桥台后的填土很难压实，更加剧了沉降的差异。
⑤桥头路堤渗水破坏
桥头的差异沉降容易造成路面开裂，雨水下渗，浸泡路基，使填土的强度指标大打折扣，易发生唧泥，喷浆等破坏。而跳车又加大了车辆荷载对路面和路基的冲击力，如养护维修不及时，这种恶性循环会使破坏程度呈加速发展的趋势。
⑥我们以纵坡ί=1.5%为例，分析跳车物理原理
汽车在桥头的行车机理很复杂，不同搭板长度，不同沉降值及不同车型车速的影响程度各异。我们把汽车轮胎经过桥头2个纵坡转折时的行车线形近似地按2个相切的反向竖曲线考虑。当汽车等到A、C点间凸曲线路段时，形成的向心力为F=mv²/R，当汽车缓行时，向心力F由自重抵消，而当F大于自重时，汽车就会腾空形成跳车和颠簸，高速公路计算行车速度为80~100km/h,桥台拱板长为8m左右，若ί=1.5%行驶时汽车不腾空的竖曲线半径至少应为R= mv²/F约为653m，而A、C点间凸曲线半径近似为8/2/0.015=267m，远远小于汽车不腾空的竖曲线半径而引起跳车。
车辆通过桥头时腾空产生的跳动和冲击，又造成对桥梁和道路的附加荷载，加速了桥头搭板，支座及伸缩缝的损坏，同时也加剧了车辆机件的磨损，降低其使用寿命，另外，跳车时车辆颠簸，引起驾驶员和乘客身体和心理不适，严重时会影响驾驶员的正常操作，造成行车事故。可见桥头跳车之危害，须严加治理。
3、防止桥头跳车的技术措施
①一般要求
所有结构物背后填筑，应尽量与路基填土协调进行，结构物施工所需场地，尽量不占用路基填土范围，确实需要者，应突出一段满足路堤大型机械施工所需的最小作业段，并应加宽背后填土的宽度，以利压路机横向碾压（U型桥台内及两侧锥心填土，应采取加强夯等特殊措施，杜绝人工夯实。）对于柱式或肋板式桥台、立柱、肋板施工完成后，先回填台背后施工台帽（桥台盖梁），以便压路机通过柱（肋）间压实回填料。台帽施工可不设支架，在填方顶面直接架设模板浇筑混凝土，锥坡填土应适当加宽，并消除多余土方，以保证浆砌片石护坡的坚实稳定。
与已完成的路堤相结合部位，应复查其压实是否合格，若在预留的结合部位压实度不合格，则台背回填应延长至结合部位合格范围，然后挖成台阶，台阶高度小于30cm,长度应大于50cm。
桥涵等结构物处填土，在施工中要防止雨水流入，对已有积水应排除并作相应自治。②地基处理
首先，应根据实际情况选择完善的地基处理方案，设计的地基处理方法要将工后沉降控制在允许范围内，施工时要做好沉降观测，并根据沉降的实际完成情况，来确定开始镇静自若路面的时间。
在工期允许的条件下，对于固结系数较小即固结缓慢的饱和软粘土类地基应尽量考虑采用塑料排水板或砂井等排水固结法处理，因为这类方法的处理效果比较好，与其它方法相比能有效的控制工后沉降，且造价比较低。这类处理方法要求至少有6个月的预压期，若不能满足这个条件，处理后的地基要比不处理的情况下造成的桥头跳车更为严重。
在一些工期紧张的工程中，可以采用悬喷桩，水泥搅拌桩等方法来处理地基。此类方法可以提高地基承载力，减小地基的沉降和地基的侧向变形。这种方法的主要影响参数为桩的置换率和桩长。前者影响打桩范围内的地基沉降，后者影响地基沉降减小的深度。桩基础下的地基沉降基本不变。而这两个参数直接影响工程造价，因此要根据地基处理的要求和地基的具体情况经济合理地确定。
③台背或路基填料材料要求
条件许可时，首先应选择板体性好，可压缩性小，压实快，透水性强的材料，如卵砾石，碎石土及砂砾土等，并要求填料级配适当。采用非透水性土，当为粘土或粉质土粘土时，应掺入灰剂量不小于6%的Ⅲ级以上石灰进行改良；当为塑性指数较小的砂土，亚砂土或粉土时，应掺入灰剂量不小于3.5%的标号325以是的普硅水泥进行稳定，也可以采用强度较高的工业废渣，如粉煤灰等，必要时还可以采用土工合成材料加筋处理，但施工中庆严格按《公路路基施工技术规范》、《公路粉煤灰路堤设计与施工技术规范》、《公路土工合成材料应用技术规范》进行操作。
④使用土工合成材料
在大量的工程实践中，加筋土的理论得到了充分的验证：土工合成材料发挥其抗拉强度，通过加筋与土体之间的摩擦作用约束土体的侧向变形，从而达到提高土体承载力和抗剪强度的目的。
大量国内外的土工合成材料加筋工程实例表明加筋土的作用主要集中于以下方面：a,加筋土抗剪强度的提高使其受剪破坏的荷载增大，相应的剪切变形较素土小。
b，加筋土在承受荷载时，土体的侧向变形受到加筋的抑制，承载力提高，土体趋近于弹性范围内工作，塑性变形减小。
c,加筋材料使作用在土体上的荷载较均匀地扩散到整个加筋土层上，土中单元体受力减小。
由此可见，应用土工合成材料对桥台背后的填料进行加筋，能够有效降低土体的压缩变形，减少塑性变形的积累，在一定程度上直到缩小桥头差异沉降的作用。
⑤桥头搭板的设计
采用桥头搭板来防止桥头跳车是一种比较常见的处治方法。其原理是将与路堤衔接处因较大差异沉降引起的路面纵坡突变通过设置桥头搭板进行缓和过渡，将路面纵坡变化控制在容许范围内，从而达到消除桥头跳车的目的，搭板长度的确定是设计的关键。
一般认为，路面纵坡的变化不大于2/1000时，就可以基本消除行车的跳跃感。假定搭板长度为L，桥头差异沉降量为X，则有：
5/1000≧X/L
L≧200X
若桥头差异沉降为0.1m，则由上式可得搭板长度为20m，但设置这么长的搭板是不太现实的，在实际应用中，搭板长度一般为8m左右，厚约为0.3m，虽然理论上不能满足纵坡变化的要求，但搭板确实解决了桥台背后填料难以压实造成的问题，搭板连接了桥台和路堤得以压实的部分，越过了非压密区。
⑥合理的桥头预压
预压处理法又称预固结法，对于高速公路路堤工程，即是利用路堤荷载对地基施加应力，引起地基中孔隙水压力增加，经过一定时间的预压，地基不断沉降，孔隙水压力不断趋向原始应力状态，时间足够长时，沉降趋于稳定，如果进行预压的路堤荷载超过设计的公路工程荷载（包括路堤与路面结构），则该种预压称为超载预压，预压荷载等于公路工程荷载称为
等载预压，预压荷载小于公路荷载称为欠载预压，为了达到理想的效果，应采用超载预压法或等载预压法。
在实际工程中应根据工期的情况来决定预压的时间，再根据预压时间来确定采用等载预压还是采用超载预压。在等载预压可以满足要求的情况下，尽量不要采用超载预压法，以免造成弃土和倒运。
⑦及时修补
当桥头处开始出现破坏时，应及时进行修补，否则会加速桥头路面和路基的破坏，因为一旦桥头开始跳车，汽车荷载对路面的作用力要比没有出现破坏时大2倍以上，及时修补，可以使跳车时车辆距路面的最大垂直距离减小，则可以大大减小路面的应力，延长路面使用寿命。同时对减缓桥头跳车的发展有积极作用。
⑧CFG桩
CFG桩是英文Cement Fly-ash Gravel的缩写，意为水泥粉煤灰碎石桩，由碎石、石屑、砂、粉煤灰掺水泥加水拌和，用各种成桩机械制成的可变强度桩。通过调整水泥掺量及配比，其强度等级在C5-C25之间变化，是介于刚性桩与柔性桩之间的一种桩型。CFG桩和桩间土一起，通过褥垫层形成CFG桩复合地基共同工作，故可根据复合地基性状和计算进行工程设计。CFG桩一般不用计算配筋，并且还可利用工业废料粉煤灰和石屑作掺和料，进一步降低了工程造价。
郑州至石人山高速公路采用CFG桩处理桥头跳车，自2007年通车至今，取得了良好的功效。
4、处理桥头跳车技术
现在国内处理桥头跳车技术只有MOH材料处理桥头跳车技术。
MOH材料即复合有机水硬性材料，它综合了热力学上互不相容的有机结合料（如乳化沥青）和无机结合料（如水泥）的胶结特性，在与石料进行拌和后，水泥和乳化沥青发生反应并相互胶联通过材料复合形成一种新的路面材料。
MOH材料处理桥头跳车技术工艺采用分步填充，最后整体罩面的原则。即先测量原路面高程，结合测量数据确定桥头深陷段的具体位置，然后针对深陷部位采用分层摊铺的方法进行填充，直至原设计路面高程，然后再对深陷部位进行整体罩面。
相对于传统热沥青桥头跳车处理，MOH材料处理高速公路桥头跳车施工工艺简化，施工操作简单，并且易于控制，无需加热，保护环境，用乳化沥青作为有机结合料以及水泥或石灰作为无机再生结合料，充分发挥两种材料的优点，具有优良的路用性能，尤其是高温性能。
2012年3月10日星期六
