基于路基沉降控制的公路臺背跳車預防措施與處治技術優化

摘 要：由于路基沉降與橋梁結構在剛度、變形性能等方面存在顯著差異，易在橋頭處形成不均勻沉降現象，進而引發跳車問題，此類病害一旦出現，可能引發車輛損傷甚至交通事故，特別是在交通流量大、重載車比例高的高速公路路段，跳車現象表現更為突出，亟須系統性的處治技術進行預防，因此圍繞臺背跳車問題的成因進行深入剖析，并從沉降控制角度出發構建全鏈條技術應對體系，已成為公路工程質量提升的重要研究方向。

關鍵詞：路基沉降 公路臺背跳車 預防措施 處治技術

從設計、施工到運營維護的全生命周期視角出發，通過加強臺背結構合理性設計、改進材料工藝與沉降控制手段，有助于減少病害發生頻率，延長結構服役年限，降低后期維護成本。因此系統總結并推廣成熟的預防與處治策略，對于規范行業標準具有重要的工程實踐價值與理論研究意義，從而為今后類似工程項目的設計管理提供科學借鑒。

1 公路臺背跳車的成因分析

1.1 路基沉降機制與不均勻沉降的表現

路基沉降是引發臺背跳車問題的主要原因，其本質在于地基與填筑體在長期荷載下發生的結構性變化。在公路橋臺與路基銜接區域，由于橋梁臺身一般采用樁基礎形式，具有較強的剛性和沉降控制能力，而與之相鄰的路基則多依賴天然地基或加固地基承載，土體壓縮性、滲透性與固結時間的不一致，使得沉降速度與幅度存在明顯差異。特別是在軟土地基條件下，因地基中孔隙水排出緩慢，初期沉降控制難度大，形成顯著的“剛柔過渡區”，極易出現不均勻沉降現象。不同工點之間的施工期不同、填料種類不一，壓實度控制不均，也會導致土體沉降表現出空間上的差異性。隨著時間推移，非均勻沉降在橋臺背部集中顯現，形成“階梯式”沉降帶，可能導致結構受力異常，最終造成車輛駛入橋臺時產生跳躍感，引發跳車現象的發生。

1.2 臺背結構設計與施工因素

在實際工程中，臺背結構設計與施工工藝的合理性對臺背沉降控制具有直接影響，如果忽視結構過渡與材料性能匹配，則極易誘發早期跳車病害。設計層面，部分項目未充分考慮橋臺剛性與路基柔性之間的過渡，未設置合理的過渡結構層或緩沖材料，導致載荷在結構交界處突變，致使應力集中和沉降加劇。同時，設計單位在選取臺背填筑材料時未因地制宜，采用壓縮性較大的細粒土或劣質雜填土，缺乏分級壓實設計，難以形成穩固的支承系統。而在施工過程中，由于工期壓力大或質量管控不嚴，常出現壓實厚度過大、壓實機械選型不當、碾壓遍數不足等問題，導致臺背回填密實度偏低，空隙率大，運行期沉降潛力釋放迅速。此外，施工中未充分考慮排水設計，地下水位升高造成填料含水量增加，強度下降，加劇了結構弱化。且橋臺背部施工常受橋梁結構限制，施工空間狹小，設備進出受阻，導致施工難度顯著上升，使得施工質量進一步難以保障，從而為后期臺背跳車埋下隱患。

1.3 運營期交通荷載作用

公路投入使用后，長期的交通荷載尤其是重型車輛頻繁通行，對橋臺背部結構形成重復疊加的動荷載作用，使其原有沉降形態進一步復雜化，誘發臺背結構持續沉降和變形擴展。重載車輛通過橋梁與路基接縫處時，其車輪集中壓力在橋臺后方形成沖擊載荷，直接加速該區域的填料壓密與地基固結，尤其是在壓實度本就不足的臺背區域，這種附加載荷成為沉降累積的重要推力。與此同時，交通荷載作用下的橋臺產生輕微的豎向振動，與鄰近的路基形成位移差，從而在結構邊界處產生剪應力集中，進一步削弱結構完整性。此外，季節性氣溫變化和日照輻射引起的材料熱脹冷縮也疊加在交通荷載影響之上，促使結構界面產生裂縫、縫隙擴張和表層松散，從而使雨水更容易滲入結構內部，形成侵蝕與軟化作用，進一步降低填料強度，促進沉降持續發生。長此以往，車輛在臺背區域駛入橋面時，輪胎會因結構高差突然變化而出現跳躍，加之車速較高、橋面與路基段彈性不同，便極易出現車輛跳車現象，不僅影響行駛舒適性，還對橋梁結構安全與道路交通安全構成威脅。

2 沉降控制視角下的跳車預防技術措施

2.1 優化地基處理方式

在跳車頻發區域，往往伴隨著地基承載力不足、壓縮性強及排水條件差等基礎性問題，因此需因地制宜選用適宜的地基加固方式予以改善。在軟土地區，可采用強夯置換、預壓聯合真空預壓、粉噴樁、CFG樁或高壓旋噴樁等加固措施，以提升地基整體剛度并加速固結，進而降低不均勻沉降風險。其中，粉噴樁與CFG樁具有施工便捷、加固深度可控等優勢，能有效改善土體抗剪強度和壓縮性能，在橋臺后緣設置密集樁布范圍，有助于形成“沉降攔截帶”。對于填石類或碎石類地基區域，則應強化基礎找平和分層夯實，避免局部松散導致沉降集中。此外，還可配合設置透水盲溝或豎向排水體，增強地基的排水能力，縮短固結周期，使沉降趨勢更早釋放，減少后期運營期沉降帶來的突發性跳車風險。

2.2 合理設計橋臺與路基過渡段

在傳統設計中，橋臺背部與路基之間往往缺乏足夠的結構緩沖或剛柔協調裝置，導致力學性能不匹配，沉降不均加劇。為解決這一問題，應在結構設計階段引入柔性過渡理念，推動剛柔過渡段與橋臺同步設計、協同施工。具體而言，可設置過渡段加密區，通過調整填料類型與層厚控制，在靠近橋臺一側布設高強度材料區域，并逐步過渡至普通路基材料，形成結構性能上的梯度變化。此外，還可設計臺后反壓墻或剛性臺背結構，使其分擔部分上部結構傳遞來的豎向荷載，從而減輕臺后沉降壓力。針對臺后回填空間狹小、壓實困難的特點，也可考慮設置“預留沉降區”或“回填平臺”，為后期補強與沉降釋放預留施工余地。在設計時強調沉降協調性的同時，應同步考慮排水設計、施工便捷性及材料匹配性，提升整個結構系統的沉降適應能力。

2.3 改進填筑材料與壓實工藝

如果選用材料不當或壓實工藝不合規，極易在運營期內發生快速沉降，進而引發橋臺背部跳車問題。為保障填筑質量，應優先選用壓縮模量高、強度穩定、透水性好的粒狀材料，如碎石類、級配良好的砂礫土等，以確保材料在長期荷載下的穩定性。對于有條件的工程段，可引入粒料穩定技術，如水泥穩定碎石、石灰土等改良材料，提高結構整體剛度與抗變形能力。在施工環節，應嚴格控制填筑厚度、分層高度及含水率，確保各層均達到設計壓實度，避免虛填、漏壓現象的發生。在臺后狹小區域，可采用小型振動夯、手扶壓實機等專用設備進行細部壓實作業，確保壓實質量不因施工條件受限而下降。此外，還應在施工過程中配合使用沉降觀測裝置與沉降預警機制，對回填區域進行分階段監測，掌握沉降變化趨勢，提前采取補救措施。

2.4 設置彈性過渡或拋物線過渡結構

為進一步提高結構過渡區的適應性與舒適性，可在橋臺與路基接縫區域設置彈性過渡或拋物線過渡結構，彈性過渡結構主要通過設置具有一定變形能力的填充材料，如泡沫混凝土、橡膠砂墊層、輕質泡沫土等，吸收結構沉降產生的位移差，減緩剛性突變帶來的沖擊感。這類材料具備一定的彈性模量，在受荷情況下可緩慢壓縮，并隨著載荷的釋放逐步恢復形狀，從而有效緩釋車輛駛入橋面時的跳躍沖擊。另一類技術路徑則是設置拋物線形狀的結構過渡帶，通常在橋臺后設置坡度漸變的緩沖結構層，使沉降變化在縱向上呈現出平滑過渡狀態，避免局部沉降突變形成錯臺。該結構形式可結合地基承載特性與填料壓縮特性進行參數化設計，確保過渡帶沉降梯度符合車輛行駛安全與舒適性要求。在具體實施中，可將彈性結構層與剛性基礎結合布置，通過“軟-硬結合”的方式提升結構界面柔順性與載荷傳遞穩定性。

3 跳車問題的處治技術優化策略

3.1 病害檢測與評估技術

跳車問題的有效處治必須建立在系統的病害檢測與評估基礎之上，針對橋臺背部跳車現象，需開展包括地表沉降監測、結構變形分析、地基承載力檢測及填筑體密實度評估在內的多項技術手段組合，全面掌握病害發展機理與空間分布特征。在實際應用中，可通過高精度GPS位移監測、三維激光掃描和地質雷達等非接觸式探測手段，對橋臺背部及過渡段進行多期形變監控，追蹤沉降速率與不均勻沉降區間，分析跳車風險演化趨勢。同時，地基及填料層的力學性能變化可借助靜力觸探、取樣試驗及壓力計量測試進行評估，進而判斷承載體系穩定性和材料劣化程度。橋臺結構本體的應力狀態和裂縫分布也需通過應變計布設、紅外熱成像或聲波檢測等技術進行系統排查，識別結構是否存在受力異常或內部空洞。為提高評估結果的可靠性，應構建多源信息融合的數字化模型，對檢測結果進行綜合分析，實現病害識別從“現象判斷”向“機制反演”的轉變。

3.2 臺背注漿加固技術

臺背注漿加固作為應對橋頭跳車病害的高效修復技術之一，具有填充空隙、提高承載、阻止沉降繼續發展的綜合作用，尤其適用于存在回填壓實不足、結構下陷或空洞集中分布的典型病害段。在實施過程中，應根據檢測結果選取適宜的注漿材料和工藝參數，確保漿液能夠在目標區域內充分擴散并形成有效支撐體。常用的注漿材料包括水泥基漿液、聚氨酯漿材及膨脹型化學漿液等，其中水泥漿料適用于大范圍承載加固，聚氨酯類材料則適合快速封堵與微裂縫注漿。在注漿方法上，可采取袖閥管注漿、壓密注漿或化學注漿方式，視臺背結構形式與地基土性質靈活調整。在操作中應充分考慮注漿壓力與速率的控制，防止漿液上竄或沖破結構，造成次生病害。同時，結合地質雷達或注漿過程中的漿液擴散檢測，可動態調整注漿布點及劑量，實現定向加固與體積控制的統一。為提升注漿后的整體效果，可配合使用高分子密封材料對橋臺背部邊緣進行界面過渡處理，避免水土侵蝕再次誘發沉降。

3.3 更換或補強填料層

對于因填料劣化、壓縮性能差或含水率過高引起的臺背沉降型跳車問題，更換或補強填料層是一種直接有效的處治策略，該方法適用于臺背填料長期運行后出現結構松散、壓實不足、強度衰減等問題，通過開挖回填方式將原有病害土層替換為性能更優的工程材料，從源頭改善力學特性。更換過程中，應選用壓縮模量高、粒徑分布合理、透水性能優良的材料，如級配碎石、穩定類砂礫土、輕質混凝土等，確保填料在荷載作用下表現出良好的抗沉降與抗剪性能。針對臺后施工空間有限的問題，可采用機械與人工相結合的施工方式分區推進，減少對橋臺結構的擾動風險。若不具備全面更換條件，可選擇就地改良方式，通過添加水泥、石灰或粉煤灰等固化劑對現有填料進行物理或化學改性，提高其整體密實性與承載能力。同時，在補強作業中應強化分層夯實與含水率控制，確保每層填料均滿足規范壓實度要求，避免后期因壓實度不均造成新的沉降差異。在結構邊緣部位，還可輔以纖維增強材料或土工格柵加固，增強整體穩定性與抗側移能力。系統性地更換與補強填料層可以有效解決由材料劣化引發的沉降錯臺現象，構建更加穩定的結構過渡系統。

3.4 加設結構過渡板或橋頭跳板

在跳車問題已經造成嚴重行車沖擊、影響行車安全與舒適性的情況下，增設結構過渡板或橋頭跳板作為物理補償裝置，可立即緩解橋頭段的高差問題，也能對結構荷載進行重新分配，減緩沉降發展速率。無論是永久性結構過渡板，還是臨時性橋頭跳板，其本質作用在于構建橋臺與路基之間的次級過渡系統，緩解因沉降差異引發的幾何突變。其中結構過渡板通常采用鋼筋混凝土結構形式，設置于橋臺與路基之間，起到剛性承托與過渡緩沖的雙重作用。其布設形式可為單跨梁式、空心板式或鋼構裝配式，具體選擇依據橋臺結構、施工條件及沉降差量設定。在設計過程中，應充分考慮過渡板與原橋臺結構的連接剛度、荷載轉移路徑及熱脹冷縮變形影響，確保結構整體的協調性與耐久性。跳板結構則多采用輕質高強材料制造，如高分子復合材料、橡膠與鋼板組合體等，其安裝便捷、可拆卸、維護周期短，適用于臨時性或應急跳車處治需求。為提升使用壽命及減振效果，可在結構板底部設置橡膠墊層或彈性支撐裝置，增強對車輛沖擊的吸收能力。在部分地區的實踐中，橋頭跳板結合路面加鋪改造同步實施，取得了良好減緩跳躍感與恢復行車平順性的實際效果。

4 結語

跳車問題是橋臺與路基銜接處長期存在的工程頑疾，其形成機制復雜、影響因素多樣，涉及地基穩定性、材料性能、結構設計與施工工藝等多個層面。跳車現象的頻發會影響道路行車安全和使用舒適性，也反映了基礎設施維護機制與工程全生命周期管理理念有待進一步深化的現實。總之我們應以系統性思維為引導，推動跳車問題處治策略從“應急修補”向“前置預防”轉型，實現工程質量與運行安全的雙重提升。

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