橋頭引道設計要點及橋頭跳車量化指標探討

袁衛鎖，李建軍

（鄭州市交通規劃勘察設計研究院，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”到現在的“舒適到達”發生轉變，不但要求通暢還需要出行舒適，橋頭跳車現象影響人們出行的舒適性和安全性，是公路建設者在設計、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，造成路面縱坡呈現突變，在此區域高速行駛的車輛產生了比較大的上下震動或起伏跳動現象。

3 橋頭引道存在的主要問題

3.1 橋頭路基和搭板設計理論有待完善和量化

從表1 的統計來看，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。設計人員嚴格按照此設計和控制，中間存在近0.2 m 的容許沉降差值，從源頭設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取？

表1 高等級公路路基容許工后沉降參數

3.2 勘察設計階段存在的問題

3.2.1 橋頭地基處理設計不合理

在勘察階段，重視結構物地質勘探，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象。勘察資料差異，橋頭路基地質資料不夠準確，造成設計人員地基處理方案的不精準。施工時與設計時原地面變化較大，不僅僅是地貌還有土質含水率等變化，針對該現狀沒有提出變更原設計處理方案，直接照搬圖紙施工。

3.2.2 臺背回填材料選用不合理

設計文件對回填材料要求過于寬泛，未結合工程所在區域的實際情況，選取當地易采取的回填材料。在取土的土質指標及原地基承載力方面考慮不周，往往泛泛地給出了設計方案。

3.2.3 臺背回填壓實質量不到位

臺背回填壓實度嚴格按照規范選用，未考慮實際施工工作面，壓實質量難以保證。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象。

3.2.4 橋頭路基防護設計不合理

存在橋頭路基邊坡防護設計不科學，臺背回填材料不適合邊坡植物成長等現象。還存在植物防護處理不當造成施工期或運營期沖刷或脫空的現象。

3.2.5 搭板長度及埋深不合理

搭板設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構接茬處設計模糊

設計方案模糊，尤其是在接茬處未對照路面結構層出具詳細方案圖，造成施工人員自己揣摩著處理，接茬處下部結構層不連續。

4 橋頭跳車量化判別及引道設計要點

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，勘察設計人員就能圍繞著量化指標和理論計算，再結合工程實踐，處理好橋頭地基、臺背回填和搭板設計。基于這一理論分析能夠避免出現橋頭跳車。

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）中規定，橋頭跳車判別量化指標如下。

4.1.1 技術參數

采用橋梁搭板與路堤相結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L=8 m 時，H≥5 cm 即為橋頭跳車。

2）當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，h≥0.625 a 即為橋頭跳車。

結合蘇曼曼等[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 橋頭路基地質勘察要點

對于橋頭路基及路橋過渡段應做好詳細的勘察工作。應采用挖探、鉆探及靜探等勘察手段相結合；根據地形地質條件、填土高度等布置勘探點的數量，橋頭路基填土高度超過5 m 時應增加橫向勘探點；有地下水發育時，應做好水位的測量，并做水質分析；根據土工試驗結果并結合原位測試，計算地基沉降，并結合工程經驗給出相應的工程地質條件評價及沉降處理措施，同時還應選好臺后填筑材料、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，盡力實現路橋剛柔平穩過渡。同時，設計代表和監理工程師應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，如遇設計不符，應及時調整設計方案。

4.3 橋頭地基處理設計要點

4.3.1 橋頭路基處理長度

參照現行國家規范和其他地方標準，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計參數一覽表

結合上述設計參數，在設計過程中各個設計單位都有自己一套參數，參差不齊。參考筆者多年的實踐和項目執行情況，按照JDG D30—2015《公路路基設計規范》執行，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 左右的邊坡設計為全圬工防護形式，不能設計為植物防護，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 橋梁搭板設計長度

橋梁搭板設計參數表如表4 所示。

表4 橋梁搭板設計參數表

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，實際設計過程中倒梯形的上口長度遠遠大于橋頭搭板長度。

搭板厚度要依據其受力特點確定。搭板受力非常復雜，處于剛性和半剛性或柔性結構體系轉換部位，需要同時滿足強度和變形的需要，主要是變形難以確定，過大時容易出現斷板造成二次跳車。目前，仍采用理論分析和工程實踐經驗選取厚度指標。從受力角度分析搭板越厚越好，但是結合經濟分析，建議搭板厚度選取0.4 m，選取此厚度，造價增加量較小，且與后期出現橋頭跳車維修成本相比是合理節約的。

4.3.4 搭板與路面接茬詳細設計

搭板設計過程中，應對搭板墊層背回填區域的路面結構進行詳細設計。經過河南某高速的應用實踐，路面結構的底基層通鋪到臺背處，能有效加強橋頭搭板與路面結構的銜接，有效減少路面結構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 結語

本文剖析了橋頭跳車的發生機理，總結了橋頭引道設計中存在的問題，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的選取、搭板頭接茬處詳細設計等方面進行設計總結，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，擬作為橋頭引道設計的容許縱坡和臺階高度的控制性指標，雖然建設成本略增加，但會有效根治橋頭跳車現象，對橋頭引道設計和滿足人民對美好出行的需求具有極大的參考意義。