公路桥头跳车病害原因分析及处治措施.pdf

中文科技期刊数据库（引文版）工程技术 188 公路桥头跳车病害原因分析及处治措施 张雷慧 中交公路规划设计院有限公司，北京 100010 摘要：摘要：桥头跳车是公路运营期养护工作中需重点关注的问题，其成因复杂，包括道路设计不完善、施工质量缺陷、运营期路面损坏等多个方面。本文分析了桥头跳车的形成原因，简述了运营期桥头跳车的定量判别指标及确认方法，在此基础上，以某高速公路运营期桥头跳车处治为例，着重介绍了铣刨重铺沥青面层调坡与高聚物注浆处治板底脱空相结合的桥头跳车处治方案。关键词：关键词：桥头跳车；路桥过渡段；养护；公路工程 中图分类号：中图分类号：U291 0 引言 桥头跳车会导致行驶车辆在通过桥头时发生突然的颠簸或失控情况，使乘客及驾驶员感到不舒适1；此外，如果跳车现象严重，当车辆以较高速度行驶通过桥头时，车辆可能失去平衡，造成侧翻事故的发生，这样的交通事故不仅给车辆乘员带来伤害，还可能导致公路桥梁和路面的损坏。目前，国内外学者对桥头跳车现象进行了研究，主要集中在桥头跳车成因分析及防治措施方面。包尧恩2从软土地基处理、台背路堤特殊处理、路面预设反向坡度三个方面，提出了建设期预防桥头跳车处治措施。张丽君3分析了运营期桥头跳车原因，并结合具体工程案例提出了高聚物压浆处治桥头跳车的方案。陈远鹏4认为造成桥头跳车的主要原因是桥梁和路段的不均匀沉降，通车运行多年的路段，桥头路基沉降已基本稳定，因此可采用纵断面调坡的方式对桥头跳车进行有效处治。本文提出以搭板末端沉降量作为桥头跳车的定量判别指标，综合考虑现场纵断面变化及搭板脱空情况，针对桥头跳车采用铣刨重铺沥青面层与高聚物注浆相结合的处治方案。本研究旨在对桥头跳车原因进行深入分析，并结合实际工程案例提出合理解决措施，以期为今后类似工程提供借鉴。1 桥头跳车的成因分析 1.1 台背填料的压缩沉降 台后填料一般为多孔隙渗透性材料，并且在建设期施工作业面较窄，导致填料无法充分压实。在通车运行后，在车辆荷载和填土自重作用下，填料会很快被压缩，从而出现桥头跳车的情况。此外，即使在施工过程中严格控制施工质量，保证填土的压实度符合要求，由于台背填土较高，在后期荷载何用下，仍然可能发生沉降。台背填土压实度是影响路基和桥梁过渡段出现不均匀沉降的重要因素。由于台背填土不仅受施工机械的影响，而且还受施工顺序、填料、作业面、经验等诸多方面的影响，所以如果在施工的过程中出现疏漏，就非常容易导致台背的填土压实度不满足要求，就会造成路基和桥梁过渡段的不均匀沉降5。1.2 路桥的刚度差异 桥梁结构通常采用刚性结构，在运营期内，桥梁结构的沉降量可以认为非常小，因为刚性结构可以承受车辆荷载和振动荷载的作用而几乎不产生沉降。与桥梁结构不同，路基路面结构由多层不同类型的填料组成，构成了一个弹塑性体系，在施工竣工后，路基路面在车辆荷载、振动荷载等荷载反复作用下，桥头路基路面结构层压缩引起沉降。由于桥梁结构和路基路面结构具有不同的性质和材料组成，因此其沉降行为也有所不同，桥梁和路基段出现差异沉降，就会出现“桥头跳车”现象6。1.3 路面损坏 公路通车运行多年，在车辆荷载、气候等作用下会产生裂缝，按照裂缝的发展形态可分为“自上而下”的温缩裂缝和“自下而上”反射裂缝。“自上而下”的表层裂缝，通常是由于路面受到温度和湿度变化的影中文科技期刊数据库（引文版）工程技术 189 响而产生的，若及时进行封闭和维修，对路面结构和桥梁结构的影响较小；“自下而上”的深层裂缝或贯穿裂缝，通常是由于路面基层或路基出现问题而导致的，如果深层裂缝形成后未及时封闭或封闭不到位，会导致路面水下渗，在车辆荷载作用下，加速病害的发展，甚至可能造成路面沉陷。桥梁伸缩缝是桥梁构造的一部分，设置在上部结构断缝处，主要是为了调节温度变化及荷载作用引起的纵向位移，并保持行车平顺。在高速公路建设过程中，若不能严格控制伸缩缝质量，且在后续养护工作中未能科学、及时养护，很容易导致桥梁伸缩缝出现破损，进而造成桥头跳车问题。此外，自然环境的影响也不容忽视，如雨、雪水的冲刷和渗透，使得路基表面松软，承载力下降，在后期行车荷载作用下，也会加剧桥头跳车的形成7。2 评价指标及测量方法 对于因桥涵台背后路基填土、地基压缩产生沉降，导致桥台与路基结合处路线纵坡发生变化而产生的桥头跳车，需对其进行定量判断，并根据检测数据制定最终处治方案。2.1 评价指标 采用搭板末端沉降量作为桥头跳车的定量判别指标。具体判别方法如下：桥梁搭板末端最大沉降量的计算方法为交工验收时搭板末端标高与当前搭板末端标高的差值，即 H=HJ-HD H搭板末端沉降量（cm）；HJ交工验收时搭板末端标高（cm）；HD当前搭板末端标高（cm）。图 1 搭板末端沉降量示意图 根据搭板总长度设置判别标准：当桥梁搭板总长度为 8m 时，搭板末端沉降量大于等于 5cm，则判断为桥头跳车；当桥梁搭板总长度为 5m 时，搭板末端沉降量大于等于 3cm，则判断为桥头跳车。需要注意的是，桥梁搭板末端沉降量的判别标准可以根据具体情况和设计要求进行调整。在实际应用中，还应结合相关规范和经验，综合考虑其他因素进行判断，以确保行车安全。2.2 测量方法 测量仪器采用水准仪，对可能存在桥头跳车的桥头附近地面高程进行测量，将测得的地面高程与原设计或交工验收时的高程进行比较，得到桥梁搭板末端沉降量。具体方法如下：（1）测量范围及位置：对所有行车道（不含超车道）进行测量，测点沿每个行车道一侧轮迹处路表进行纵向布设，测点间距 50cm；测点的布设长度应满足以下要求：布设长度为沿伸缩缝向桥梁方向延伸不少于 20m，向路基段延伸不少于 40m。需要注意的是，在路基段的测点布设中，可以根据现场实际情况进行加密。（2）按照规定的测定间距，用水准仪测量各测点的路表高程。（3）分别绘出各检测车道测量范围内的现状路表实测纵断面线。（4）同时在纵断面图上绘出原设计或交工验收时的纵断面线，若原设计或交工验收时的纵断面高程数据无法获取时，可根据桥梁段（20m）纵断面线趋势绘出伸缩缝以外路基段（40m）的纵断面线。（5）通过原设计或交工验收时的纵断面高程与实测现状路表纵断面高程相比较，计算得出桥梁搭板末端沉降量。图 2 高程测量布点示意图 3 桥头跳车的处治措施 3.1 项目概述 某高速公路为双向四车道，路基宽度为 28m，设计速度为 100km/h，通车时间为 2005 年。通过对该高速中文科技期刊数据库（引文版）工程技术 190 公路桥头跳车问题进行现场排查，发现该路段多处存在沉降差，且经检测部分搭板下部存在脱空，考虑到该路段通车运营已经 18 年，路基段沉降已基本稳定，拟采用纵断面调整与注浆相结合的方式进行处治。3.2 处治方案 综合考虑经济、技术等因素，针对轻微桥头跳车路段，采用端部铣刨，中部拉毛，回铺不同材料方案，根据回填的高度分层进行回填改性沥青 AC-13C+改性沥青 AC-20C。（1）当最大回铺厚度2上面层厚度时：回铺沥青混合料全部采用改性沥青 AC-13C。（2）当最大回铺厚度2上面层厚度时：根据最大回铺厚度，首先采用改性沥青AC-20C进行底层回铺，然后再在其上方铺设改性沥青 AC-13C 上面层，即采用改性沥青 AC-20C 进行调坡。另外，针对桥头跳车严重，桥头搭板下方存在脱空路段，除采用上述方案外，需先采用注浆方案进行处理，搭板注浆材料采用高聚物材料。桥头跳车处治宽度为全断面，为保证中央分隔带及路侧护栏高度满足规范要求，应对护栏高度进行核查，处治后的护栏高度不满足要求时，应对护栏进行重新设置。3.3 施工工艺（1）高聚物注浆材料 桥头跳车搭板脱空采用高聚物注浆材料，该材料反应快，强度高，反应后 15 分钟强度即可达到设计强度的 90%，相比普通注浆材料，节约 70%以上的工期。压浆材料采用 A 组分加 B 组分双浆液工艺进行注浆处理。A 组分为树脂，B 组分为异氰酸酯。制浆配比例：A 组分：B 组分=1:1。表 1 注浆材料 A 组份技术要求 技术指标 单位 A 组份技术要求 试验方法 U-Heal-U-Heal-外观/乳白色液体 乳白色液体 目测 密度（23）g/ml 1.05-1.20 1.20-1.50 GB/T 13354 粘度（23）mPas 900 900 GB/T 2794 表 2 注浆材料 B 组份技术要求 技术指标 单位 B 组份技术要求 试验方法 U-Heal-U-Heal-外观/深褐色澄清液体 深褐色澄清液体 目测 密度（23）g/ml 1.10-1.30 1.05-1.20 GB/T 33312 粘度（23）mPas 500 500 GB/T 12009.3（2）施工方法步骤（a）雷达探测：采用雷达检测技术，对桥头搭板内部状况进行检测及分析，通过雷达图谱判断桥头搭板内是否存在脱空情况。(b)布孔：沿行车前进方向每车道各布设 3 个孔。对于沉降严重位置，在搭板上增加压浆孔。(c)钻孔：钻孔应直至搭板钻通为止，即确保钻孔贯通搭板，通常情况下，建议钻孔深度在 0.5mh1m 之间，根据具体工程要求进行调整。钻孔时，在标记处使用钻孔机进行钻孔，钻头直径一般为 20mm，在钻孔过程中，需保证钻孔角度垂直，若出现偏孔，必须进行技术调整，调整钻进角度，确保钻孔的准确性和质量。图 3 铣刨重铺处治方案一 图 4 铣刨重铺处治方案二 中文科技期刊数据库（引文版）工程技术 191（d）清孔：使用气枪清孔，清孔时，要确保枪头软管充分深入裂缝底部，清孔过程中会有尘土从孔中飞出，待基本无灰尘从空中飞出，可视为清除干净，这时仍需保持35s的吹气，以确保孔内的彻底清洁，无灰尘残留。（e）预埋保护管：往钻好的孔径里面插入 20cm PVC 管，其作用主要是防止注浆过程从侧面中漏浆，起密封效果；接着埋入锥形保护管，套上防砸管，用铁锤将保护管和 PVC 管夯实，保证注浆枪头与保护管密封连接。（f）高压注浆：钻孔完成后方可注浆，按照边孔先于中孔的顺序进行注浆。使用扁大力钳将枪头及保护管固定住，一手持注浆枪，一手压住枪身，扣动扳机，开始注浆。同时，观测注浆压力，确保注浆压力在合适的范围内。在注浆过程中，采用压力和溢浆控制作为停止注浆的条件：待有注浆材料从钻孔周围溢出，则停止注浆；现场注浆最大压力宜控制在 0.5Mpa，压浆过程中出浆阀门开度设定为 50%60%，正常压浆过程中压力为 0.20.4Mpa，瞬时压力超出 0.5Mpa 后关闭出浆阀门，停止注浆。在浆液初凝前视现场情况考虑是否补浆，在补浆过程中，应注意观察板接缝或其他注浆孔是否有浆液冒出，若冒浆不明显或没有冒浆现象，则需要增加压浆孔的数量。每次注浆时，必须对注浆孔顶部进行密封，以避免浆液外溢并确保注浆压力符合要求。每次注浆完毕后，必须将残留浆液压出注浆泵、注浆管，并及时用清水冲洗，以防止堵管。如果发生堵管，必须卸压后进行修理，切勿在带压情况下进行修理，以免发生危险。为确保安全，注浆过程中人员应避免在出浆口处站立。（g）封孔：为确保浆液能够充分渗入板底脱空区域，防止浆液从注浆孔上方溢出，一个孔注浆完成后需立即采用软木塞封孔，封孔 35min 后移除。为保持路面整洁，防止高聚物注浆液污染路面，在灌浆后，需及时清扫并用水冲刷路面灰浆。（h）检测：注浆完成 12h 后，可对注浆孔附近进行取芯，通过芯样判断压浆区密实程度。（i）铣刨重铺：根据纵断面线确定桥头跳车处治长度，处治方案采用端部铣刨，中部拉毛，根据回填的高度分层进行回填改性沥青 AC-13C+改性沥青AC-20C。（3）施工注意事项（a）压浆是处治过程中最关键的一步，所以在施工过程中各环节均需注意，避免影响最终的注浆效果，降低了施工质量。必须使用压力表进行压浆压力控制，没有压力表进行参考，压浆过程中人为控制因素比较大，很容易发生误判压浆结束的情况；（b）桥头搭板注浆一般按照先低孔后高孔的顺序，依次进行注浆；（c）正确记录高聚物注浆过程中的注浆压力、时间和注浆量是确保施工质量的重要步骤。这些记录可以提供施工质量的可追溯性，帮助监测注浆效果并及时发现问题。4 结论 本文对桥头跳车的病害成因、判别指标、测量方法以及处治措施进行了分析，对因桥头路线纵坡发生变化而产生的桥头跳车，赋予其定量评价指标，重点总结了铣刨重铺沥青面层与高聚物注浆相结合处治措施的施工工艺和注意事项。通过综合应用这些技术和措施，可以基本消除原有路面的沉降差，有效提高行车舒适性，大大降低了高速公路桥头跳车带来的安全隐患。参考文献 1张科超,王博,刘海强,桥头跳车现象对车辆乘员舒适性的影响J.公路交通科技:2022,2(1):125-126.2包尧恩.基于桥头跳车治理的路基路面联合防治技术研究J,交通世界,2013(2):5.3张丽君,基于高聚物压浆法高速公路桥梁桥头跳车处治J,山西交通科技:2022(5):158-160.4陈远鹏.高速公路养护工程桥头跳车病害治理要点分析J.交通世界,2023(2):68-70.5罗海松.桥头跳车病害问题的研究J.交通世界,2022(33):146-149.6方向陇.关于公路桥头跳车成因及处理对策的探讨J.甘肃科技,2023(3):128-131.7尤晓暐.高等级公路桥头跳车成因分析及处治对策J.北京交通管理干部学院学报,2005(1):35-38