橋頭引道設(shè)計要點及橋頭跳車量化指標探討

袁衛(wèi)鎖，李建軍

（鄭州市交通規(guī)劃勘察設(shè)計研究院，鄭州 450006）

1 引言

中國特色社會主義進入新時代，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”到現(xiàn)在的“舒適到達”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、施工和運營階段亟待處理好的問題。

2 橋頭跳車的機理

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或起伏跳動現(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)計理論有待完善和量化

從表1 的統(tǒng)計來看，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)計人員嚴格按照此設(shè)計和控制，中間存在近0.2 m 的容許沉降差值，從源頭設(shè)計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算體系、可行的指標選用和參考，例如，橋頭跳車量化判別指標，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??？

表1 高等級公路路基容許工后沉降參數(shù)

3.2 勘察設(shè)計階段存在的問題

3.2.1 橋頭地基處理設(shè)計不合理

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)資料不夠準確，造成設(shè)計人員地基處理方案的不精準。施工時與設(shè)計時原地面變化較大，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)域的實際情況，選取當(dāng)?shù)匾撞扇〉幕靥畈牧?。在取土的土質(zhì)指標及原地基承載力方面考慮不周，往往泛泛地給出了設(shè)計方案。

3.2.3 臺背回填壓實質(zhì)量不到位

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

3.2.4 橋頭路基防護設(shè)計不合理

存在橋頭路基邊坡防護設(shè)計不科學(xué)，臺背回填材料不適合邊坡植物成長等現(xiàn)象。還存在植物防護處理不當(dāng)造成施工期或運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)計模糊

設(shè)計方案模糊，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)計要點

4.1 橋頭跳車判別指標和定量分析

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

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

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。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的水平長度（m），a 不小于2 m。

4.1.2 量化判別指標

1）當(dāng)L=8 m 時，H≥5 cm 即為橋頭跳車。

2）當(dāng)L=5 m 時，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準，也就是橋頭跳車的量化控制指標，以此進行橋頭原地基和路基沉降綜合計算，進行橋頭路基處理、臺背回填材料選取及壓實控制和橋頭搭板長度設(shè)計，是可行的。實際工程中如按照表2 容許最大臺階高度控制會更加嚴格，相應(yīng)也會提升橋頭地基處理和臺后回填的成本，但與道路運營期橋頭維修成本和對運營期間交通的影響相比，具有顯著的經(jīng)濟效益和社會效益。

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

對于橋頭路基及路橋過渡段應(yīng)做好詳細的勘察工作。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的數(shù)量，橋頭路基填土高度超過5 m 時應(yīng)增加橫向勘探點；有地下水發(fā)育時，應(yīng)做好水位的測量，并做水質(zhì)分析；根據(jù)土工試驗結(jié)果并結(jié)合原位測試，計算地基沉降，并結(jié)合工程經(jīng)驗給出相應(yīng)的工程地質(zhì)條件評價及沉降處理措施，同時還應(yīng)選好臺后填筑材料、做好臺背排水、壓實填土，減小臺后路基的沉降，提高路基的剛度，盡力實現(xiàn)路橋剛?cè)崞椒€(wěn)過渡。同時，設(shè)計代表和監(jiān)理工程師應(yīng)注意臺背施工時橋頭原地基變化，地貌和含水率等指標與原設(shè)計不符時，要及時提出原地基處治方案。重點是施工期間勘察，也就是橋臺基坑開挖時，要做好原地基的判別，如遇設(shè)計不符，應(yīng)及時調(diào)整設(shè)計方案。

4.3 橋頭地基處理設(shè)計要點

4.3.1 橋頭路基處理長度

參照現(xiàn)行國家規(guī)范和其他地方標準，進行匯總對比分析，如表3 所示。

表3 高等級公路橋頭路基設(shè)計參數(shù)一覽表

結(jié)合上述設(shè)計參數(shù)，在設(shè)計過程中各個設(shè)計單位都有自己一套參數(shù)，參差不齊。參考筆者多年的實踐和項目執(zhí)行情況，按照JDG D30—2015《公路路基設(shè)計規(guī)范》執(zhí)行，并補充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

一般按照橋梁的大小，選取橋臺后10 m 左右的邊坡設(shè)計為全圬工防護形式，不能設(shè)計為植物防護，因為臺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長度。

4.3.3 橋梁搭板設(shè)計長度

橋梁搭板設(shè)計參數(shù)表如表4 所示。

表4 橋梁搭板設(shè)計參數(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)，實際設(shè)計過程中倒梯形的上口長度遠遠大于橋頭搭板長度。

搭板厚度要依據(jù)其受力特點確定。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，需要同時滿足強度和變形的需要，主要是變形難以確定，過大時容易出現(xiàn)斷板造成二次跳車。目前，仍采用理論分析和工程實踐經(jīng)驗選取厚度指標。從受力角度分析搭板越厚越好，但是結(jié)合經(jīng)濟分析，建議搭板厚度選取0.4 m，選取此厚度，造價增加量較小，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設(shè)計

搭板設(shè)計過程中，應(yīng)對搭板墊層背回填區(qū)域的路面結(jié)構(gòu)進行詳細設(shè)計。經(jīng)過河南某高速的應(yīng)用實踐，路面結(jié)構(gòu)的底基層通鋪到臺背處，能有效加強橋頭搭板與路面結(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，項目通車近3 年，與其他無接茬詳圖的項目相比較，處理效果良好。

5 結(jié)語

本文剖析了橋頭跳車的發(fā)生機理，總結(jié)了橋頭引道設(shè)計中存在的問題，從橋頭原地基處理方案、處理長度、路堤防護、臺背回填、橋頭搭板長度及厚度參數(shù)的選取、搭板頭接茬處詳細設(shè)計等方面進行設(shè)計總結(jié)，探討了橋頭跳車量化判斷的目標值，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，擬作為橋頭引道設(shè)計的容許縱坡和臺階高度的控制性指標，雖然建設(shè)成本略增加，但會有效根治橋頭跳車現(xiàn)象，對橋頭引道設(shè)計和滿足人民對美好出行的需求具有極大的參考意義。