桥头跳车治理及FH市有关案例.doc

桥头跳车治理及****市有关案例
桥头跳车是指桥头构造物与引道路堤填土衔接处产生较大差异沉降，使得路面形成台阶式显著纵坡变化，导致高速行驶的车辆在这一段产生颠簸跳跃现象。这种现象对桥涵和路面造成附加的冲击荷载，使司机和乖客感到颠簸不适，严重的可导致交通事故。另外在半填半挖路段、填挖交界处、不同地基处理方法路段等处也是差异沉降容易产生的地方。
一、 桥头跳车成因分析 
1、是难以绝对避免的客观存现象。
1）、原公路桥涵规范中规定，墩台均匀总沉降量容许值为2√L厘米，L为相邻墩台最小跨径长度，以米计，跨径小于25米时仍以25米计算（现行规范规定的是相邻墩台间不均匀沉降差值，不应使桥面形成大于0.2%的附加纵坡）。以25米跨径的简支梁为例，该桥台的工后容许沉降为10厘米。而在实际的公路桥涵建设中，简支梁桩基桥台的设计容许沉降量比规范中要小得多，通常桩基桥台的容许沉降量为3厘米左右。同时在现行的《公路软土路堤设计与施工技术规范》（JTG/T D31-02-2013）中规定，高速公路、一级公路的工后容许沉降为：桥台与路堤相邻处小于等于10厘米；涵洞箱型通道处及过渡段小于等于20厘米；一般路段小于等于30米厘米。
从规范的规定上可以看出，桩基桥台的轻微沉降要比软土地基路堤的工后沉降小得多。
2）、由于客观原因桥头段路堤填筑比一般路段要高，其产生的基底附加应力相对就大，从而引起的地基沉降会比一般路段的沉降更多。
3）、地基本身和台后填料本身含有水分，存在孔隙。施工中无论采用什么措施、采用何种填料也不可能完全消除填料颗粒间的空隙。在填料自身及车轮荷载的反复作用下，路基填料、地基逐渐被压缩，在通车好多年后工后沉降依然会存在。
在设计施工均无偏差的情况下，正是这种客观存在的沉降差造成了桥头跳车。
2、设计、施工中对软弱地基没有进行必要的处理，或者为了节约造价未作处理。
地基土质不良引起沉陷是桥头跳车的主要原因。此类土一般都具有天然含水量高、孔隙比大、压缩性强和抗剪强度低等特点，一旦受到扰动，强度便显著降低，在车辆荷载作用下，更容易引起沉陷、路面变形。如果在设计及施工中没有进行必要的设计或者设计不完善、不合理，工后沉降大于允许沉降值，出现跳车的现象往往比较严重。
****软土分布大面积分布一般在****平原一带，****东北部，****主，以及一些沿海滩涂。一般来说，浙江地区的软土属于比较典型的软土，力学性质属于最差的一类。在上述地区，桥头跳车是最多的。如****等。
3、施工控制不严格
1）、施工程序安排不合理，工期限制影响导致工后沉降。
由于桥梁施工往往是整个工程工期控制的关键节点，施工中一般较早开工，较晚完工，台后处理经常比较仓促，有意无意中没有按设计及施工规范（《公路桥涵施工技术规范》JTG/T F50-2011）要求对回填材料、回填范围、施工方法进行严格控制，特别是对分层压实、合理填筑速度的要求控制比较差。桥头路堤自然沉降时间较少，过早铺筑路面，以求早日通车，导致工后沉降量加大而产生桥头跳车，这种现象较普遍。
甚至有的来不及进行地基处理的，对于软土地区这种情况尤其危险。****沿海地区某开发区施工就有没按设计图先进行地基粉喷桩处理，在桥台施工后直接填筑，由于沉降位移过大，最后甚至导致了路基挤压桥桩，桥桩上部产生了10cm左右移位的现象。
2）、施工质量不符合要求
填料选择不当；填料的压实度特别是邻近桥台部分不符合要求，从而使通车后沉降过大。
基底顶面未设置适当的排水设施；桥台路堤的联结处理不合理，致使在车辆及雨水的作用下产生裂缝，路面水渗入路基，使路基土软化，水土流失造成桥头路基引导下沉或回填不及时积水而引起的桥头回填土压实度不够等。****改造中就发现原慢车道路段有搭板板底脱空的现象。
有的工程为了减少水的侵害，采用了大粒径石质填料，但如果级配不佳，又没有采取合理的填充措施，也是一个容易被忽视的误区。倪家溪桥沉降是奉化沉降最大的桥梁之一，****改造中搭板挖除后发生过挖掘机陷进去的事情，原因为该处下层采用了大粒径石质填料，但填充不实，打开路基后发现存在大量空洞，上层为了平整度原因采用了细集料，在行车过程中细集料逐步从空洞中流失，造成台后逐年沉降。
二、新建及改建工程减轻桥头跳车的几种设计措施
1、台背回填处理
桥台后选用摩擦角大、强度高、压实快、透水性好、固结性好、变形小的填筑材料，如宕渣、砾石、砂砾等。也有利于从台背缝隙中渗入的雨水沿盲沟或泄水管顺利排到路基外，从而减缓雨水的危害，而且也有利于改善压实性能。填料的铺筑一般在基底处沿路堤纵向长度距桥台背不小于2米、且与路基相接处按不大于1∶1设置斜坡或台阶。
同时设置桥台搭板，近几年****地区大中桥搭板长度从原来的5米左右发展到了现在一般设计的8米左右。根据沉降逐步过渡的理念，为避免二次跳车，现在公路设计一般取消了枕梁设计，在搭板下部(约30~50 厘米范围内)设置水泥稳定料改善层次，使路堤体的刚度有所提高。一般稳定层结构是沿路堤纵向距桥台背约10米长，用一定剂量(如4%至6%)的水泥进行稳定，并且远桥台端与路基相衔接处，采用1∶1设置斜坡。
这种方法在我所桥梁设计中一般作为非软土路段的标准设计采用。为了减少二次跳车，也可以采用浅埋的斜置搭板。
2、采用过渡性路面。
根据桥涵的长度和路基的沉降值等，在桥头一定长度范围内，铺设过渡性路面，待路堤沉降基本完成后，再改铺原设计永久性路面。这种方式****采用较多，我市由于感觉路面形式不一，二次施工比较麻烦基本没有采用。
3、采用轻质材料作路堤
铺设轻质材料可以更有效地减轻路堤自重，降低地基应力，减少沉降并增大稳定安全系数，常用的轻质材料如粉煤灰路堤，土工泡沫塑料路堤等。
其中现浇泡沫轻质土（泡沫混凝土）是试验推广的新型材料，我所在****道路设计中也有采用。其密度很小，在300 kg/m3~1650kg/m3之间可以选择，抗压强度相应约为0.4 Mpa ~6.0Mpa。
吸湿性极小，耐水性能很好。可大大减轻路堤体的重量，减少垂直错位；另外还具有施工简便，不污染环境，能缩短工期等优点；同时还可以减少桥台等构筑物的土压力及侧向压力，从而减少构筑物的移动变位，改善结构物的稳定性。上述沿海地区某开发区采取纠正措施时，把泡沫混凝土作为台背填土的替代物，遏制了路基挤压桥桩的现象。

本工艺并不复杂，可以考虑引进相关施工设备，作为快速有效的抢修材料也是不错的选择。
4、桥头地基处理
对于软土路段，要根据不同地质进行软土处理设计。
1）、软土厚度小于3米的，可采用垫层和浅层处理（换填法、抛石挤淤、稳定剂处理）等。每平方米约略单价100元左右。施工难度小，使用比较普遍。我所在****工程，在低填土、浅软基路段对换填法有设计使用。
2)、深度大于3米的：
A、排水法：预压法（砂垫层、塑料排水板、砂井），每平方米约略单价60元左右。施工难度小，使用比较普遍，工期长。

真空联合堆载预压法，每平方米约略单价150元左右。
****等有设计使用。
B、复合地基：碎石桩、加固土桩（粉喷桩）、水泥粉煤灰碎石桩（CFG桩）等，每平方米约略单价分别为200~350元左右。
我所在****采用了常规粉喷桩和新型双向丁形桩两种粉喷桩形式，检测达到预计效果

该钻头可施工丁字形及多形粉喷桩形式。

C、刚性桩（预制管桩）, 塑料套管桩等，每平方米约略单价450元左右。

D

D、爆破挤淤、地基隔离墙、翻晒强夯等方式。
三、已建工程处理桥头跳车的几种技术措施 
对于已建工程，除了可以采用上述方式之外，往往要尽量减少对正常交通的影响，不能全部封闭交通，要能保证处治效果，考虑对已有桥桩、桥涵结构物的影响，同时处治费用不能过高。按现有条件，可以考虑以下方法：
1、加铺法
在现有条件下，加铺法具有操作简单、单次处理费用低的特点，应用最为广泛。我所在****处理桥头跳车中予以了运用。
但在沉降尚未稳定路段需要反复加铺，同时需要接高护栏、绿化带等，造成长期总体费用较高、维修次数多。因此方案并不完美。
2、注浆法
A、地基竖向压密注浆法

它的缺点是处理深度比较浅，深软基情况下，浆液的控制比较难，因此处理效果无法预计、影响交通、费用较高。
B、定向钻进注浆法加固技术
它是竖向注浆法的改进，特点是基本不影响交通，但其它与竖向注浆法类似。
C、路堤竖向引孔高压旋喷桩处理技术

它的特点是处理效果好、工期短、造价低。需要分幅施工。
3、 置换法
A、非开挖定向钻机及夯管锤成孔EPS置换原路堤技术

它的特点是效果比较好，安全性高，基本不影响交通。但费用高，是旋喷桩处理的5~7倍
B、路面开挖轻质材料换填技术

它的特点是效果好，成本低。需分幅封道施工，对交通有一定影响，对施工组织有较高要求。
C、路堤横向小直径引孔气泡混凝土换填处治技术

路堤横向引孔轻质土换填是指在不影响正常交通的前提下，利用钻孔设备在路基两侧进行路堤横向小直径引孔，孔径及孔纵横向间距合理设置，引孔具有一定的斜度以便于轻质材料的灌入。引孔后将轻质材料注入孔中，凝固后形成轻质换填材料，减轻路堤重量以减少路堤荷载，控制工后沉降。
4、两侧连续墙加固处治技术

它的特点是对稳定性不好的地基处理效果较好，不影响交通。压缩性沉降效果不明显，费用较高。
5、建议
A、如果加铺量不是很大、几年加铺一次的情况下，目前来说，加铺还是比较经济现实的方法；
B、但是如果工后沉降很大，加铺量需要很大、又很频繁的情况下，这个时候可以考虑采取一些措施进行相对彻底的处理。从目前的技术水平来看，结合浙江深厚软基及造价、施工能力等综合情况目前可行的方案主要有以下几种：
方案1：路堤竖向引孔大直径高压旋喷桩（或其它能扩孔的桩）处理技术，加固深厚软土地基比较适用。
方案2 ：路面开挖轻质材料（FCB或者EPS）换填技术，方案3：路堤横向小直径引孔气泡混凝土换填处治技术。减少填筑荷载比较适用。

****高速公路某桥头跳车处理费用比较（长度15米）
项目名称
单位
路堤横向引孔轻质换填
部分路面开挖置换轻质路堤材料
竖向引孔高压旋喷桩技术
路面加铺沥青混凝土
沥青混凝土造价
(元)
-
22275
22275
200475
边坡开挖费用
(元)
9610.2
-
-
-
引孔造价
(元)
448617
-
29655
-
桩造价
(元)
-
-
126430

路面开挖费用
(元)
-
80000
20400
-
水稳层造价
(元)
-
15750
-
-
FCB轻质材料价格
(元)
114034
114034
-
-
安全及临时措施费
(元)
70000
70000
70000
100000
合计
(元)
642261
302059
268760
300475
C、事先采取处理措施比事后处理更为经济、方便。

参考：
1、《公路软土路堤设计与施工技术规范》JTG/T D31-02-2013、《公路桥涵地基与基础设计规范》、《公路桥涵施工技术规范》JTG/T F50-2011
2、东南大学、海河大学及陈永辉教授有关研究资料
***交通设计所方
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