桥头及桥梁伸缩缝处的跳车

一、产生原因 

1、桥头跳车

桥头跳车台阶的产生和形成是多方面的，包括地基地面条件、填料、施工材料以及设计、施工方面的诸多原因。

（ 1 ）桥台及台后填方地基的受力与沉降变形分析

我国地域辽阔，作为桥台及台后填方地基的地层岩性状况也千差万别，如基岩（岩浆岩、沉积岩、变质岩）地基、黄土地基、软土地基、冻土地基、盐渍土地基、膨胀土地基等等，除基岩（指次坚石以上的岩类）地基外，其它类型的地基一般情况在桥台及台后填方的作用下，均要发生不同程度的沉降或竖向固结变形，所以对地基必须进行加固处理设计，如采用扩大基础或桩基础等，以保证地基的稳定性。

桥台及台后填方的地基一般情况为同一性质或同一类型的地层，但从目前设计情况看，仅对桥台地基进行加固处理设计，而对台后填方路段下的地基一般不进行加固处理设计。桥台和台后填方是两个性质不同的结构体，虽然桥台作用在地基上的压力大于台后填方，但由于桥台基础一般都进行了加固处理，所以它一般不发生竖向沉降变形。而台后填方的地基一般不进行加固，其竖向沉降变形都远大于桥台下的地基变形，由于地基的这种差异变形，反映到上部路面，就出现了桥台和台后填方段的差异沉降变形。

（2）台后填料受渗水侵蚀及变形分析

桥台一般由浆砌片石和钢筋混凝土砌筑，在桥台和台后填方之间或者锥坡部位，大

气降水易沿路面或锥坡体（锥坡体的压实度较难达到要求）下渗，下渗水对桥台一般不

产生破坏作用，但是对土类填料，易产生侵蚀和软化，特别对于填方体压实度不够，更易产生侵蚀和软化，降低强度，从而导致填方体变形。对砂砾石类填料，从填方横断面看一般填方体中部为砂砾石，两侧为土类，这种结构只利水的下渗，而不利水的横向排泄。对不加固的地基来讲，填方体中部压力大，向两侧边坡压力逐渐减小，从而使地基产生凹形沉降变形，当水沿砂砾石下渗到地基后，下渗水不易快速排泄，从而软化地基，并加速地基的变形。

（3）台后填料压实分析

靠近桥台处填方体的压实度很难达到设计规范要求，这也是一直困绕设计和施工的难点。目前在设计上和施工中主要采用强夯、人工夯实、填筑砂料等方法和措施。对于轻型桥台，重型压路机靠近桥台进行压实，特别是振动压路机可能破坏桥台的结构；而对于“ U ”型桥台，重型压路机难以靠近，从而使靠近桥台部位的填方土体不易达到设计和压实度要求，造成桥台与台后填方差异沉降变形。

（4）桥头跳车台阶产生的主要原因

通过以上分析，可得出产生桥头跳车台阶的主要原因有：

①地基强度不同。

桥涵、通道与路基大都是同年平行进行施工的，桥涵是刚性体，其地基强度一般都有较高的要求，并进行加固处理，沉降较小或不沉降（岩石地基）。而台后填方段地基未进行加固处理，从而使桥台和台后填方产生差异沉降变形，以致形成台阶。

②设计不周。

设计人员有时对施工过程如何便于碾压考虑不周，对于填料的要求不严格，台背排水考虑欠佳。桥涵结构物两端的路堤，由于过水、跨线或通道的要求，一般填土都较高，低的 "% 左右，高的可达 & ’ % 或更高，除了过水的桥涵两侧路堤往往受水浸淹，地基条件也较差，设计上对路基断面结构和边坡防护上有所考虑外，其他多数情况对高路堤设计上并无特别的要求，如压实度等指标均与一般路堤无异。但由于路堤较高，在填筑以后受到自重和行车荷载的作用，路堤填土必然要产生竖向变形值。

③台后填料不当。

施工时对桥台台后的回填土未能慎重考虑，施工人员用料不当、控制不严，未能达到设计要求。但需特别指出，施工不良比材料不良更易造成构造物台后填料的下沉。

④台后压实不足。

施工时工期工序安排不当，以致桥头填土处于工期末期，被迫赶工，不能很好地控制台背填土的压实度，致使填料压实度不满足设计和规范要求，使填方体产生竖向固结变形，形成较大的工后沉降，在台背与路基连接部造成沉陷形成台阶。

⑤地基浸水软化。

软土地基、湿陷性黄土地基浸水等造成路基沉降。

⑥桥台伸缩缝的破损。

据上分析，形成桥头台阶的原因是多方面的，结构的差异、设计的不周和施工控制的不严、综合因素的作用导致了差异沉降的发生和发展。

2、桥梁伸缩缝处跳车

桥梁伸缩缝处跳车台阶产生的主要原因是桥梁伸缩缝发生病害或损坏引起的。

（1）桥梁伸缩缝的作用

众所周知，在气温变化的影响下，桥梁梁体长度会发生变化，从而使梁端发生位移，为适应这种位移并保持行车平顺，就必须设置桥梁伸缩装置。由此可见，桥梁伸缩缝的作用，在于调节由车辆荷载环境特征和桥梁建筑材料的物理性能所引起的上部结构之间的位移和上部结构之间的联结。桥梁伸缩缝装置是桥梁构造的一部分，如果设计不当安装质量低劣、缺乏科学的和及时的养护，大部分桥梁会在桥梁伸缩缝处形成台阶，直接影响到桥梁的服务质量。

（2）桥梁伸缩缝的使用与发展

在橡胶伸缩缝出现以前，小位移桥梁一般采用锌铁皮伸缩缝，这种结构的装置在伸缩过程中会形成沟槽，使桥面失去平整，使用寿命缩短。大中位移的桥梁一般采用齿口钢板伸缩缝，车辆通过时受冲击振动大，缝体容易损坏，且不能防水，效果差。 60 年代末期我国开始研制和试用橡胶伸缩缝产品，产品有空心板型和 W 型，这种伸缩缝只能适应梁端位移量为 20-60 的中小跨径桥梁，且容易发生胶条弹出现象而导致损坏。 80 年代中末期我国开始生产使用板式橡胶伸缩装置，这种装置由氯丁橡胶和加劲钢板组合而成，是一种刚柔相结合的装置。其接缝平整，吸震性好，适应面加大，基本上能满足中小跨径桥梁的需要。 90 年代，在板式橡胶伸缩装置的基础上生产了 BF 伸缩装置，其实质是橡胶板和钢梳齿组合成的伸缩装置，与板式橡胶缝装置相比合理性有所提高。 90 年代初，我国开始引进毛勒型钢伸缩缝装置，并进一步加以开发研究。到 90 年代中末期，开始大量生产和使用，此装置适用于所有大中桥梁的伸缩缝。毛勒型钢伸缩缝装置近几年来得到大范围推广使用，由于其结构形式和锚固形式大大改进，其合理性大大增强，普遍反映比其他类型装置先进、可靠。但发生病害损坏的现象却也不少。针对位移量小的中小跨径桥梁，近几年又引进了 -.- 弹性性与碎石填充型伸缩装置，虽大量推广，但仍存在一些问题。

（3）桥梁伸缩装置损坏原因分析

目前，工程上常常采用的伸缩装置有板式橡胶缝、 BF 缝、毛勒型钢缝以及 TST 弹性体伸缩装置。板式橡胶伸缩装置及 BF 缝装置是使用最多、最广泛的伸缩装置，但损坏也比较严重，这种损坏首先表现在过渡段的混凝土破坏，继而锚固系统破坏，最后整个伸缩装置破坏而无法使用。

对目前常用桥梁结构而言，伸缩装置的锚固系统很难准确地预埋在梁中，甚至不能预埋，大部分锚固在铺装层混凝土中。一般的桥梁铺装厚度为 8-12cm ，最厚也不超过 15cm 。板式橡胶伸缩装置和 BF 缝装置锚固系统由于缝本身厚度的影响，锚固深度一般只有 5-7cm ，最多不过 10cm 。伸缩装置一般设计要求过渡段混凝土采用 C40 、 C50 甚至更高的高标号混凝土，由于混凝土厚度太薄、体积太小，还加上预埋件的位置干扰，施工难度大，过渡段混凝土的锚固作用实际上大打折扣，预埋件的锚固质量也大受影响。

桥面通常采用沥青混凝土料铺装，往往伸缩装置安装在先，桥面铺装在后，沥青面层和过渡段混凝土之间很难铺平，加上刚柔相接，容易产生台阶。车辆通行振动产生冲击使伸缩装置锚固系统和过渡段混凝土受力瞬时加大，而由此产生的振动又是高频振动，在反复的车辆瞬时荷载作用下，伸缩装置锚固混凝土不能保持弹性而破坏，锚固装置在反复动载震动下产生变形并与混凝土剥离，最终全部破坏。

桥梁的设计施工质量也是影响伸缩装置的使用寿命的一个主要原因。从设计上看：设计工程师在伸缩缝设计过程中只注重计算桥梁的伸缩量，并以此进行选型，而往往对伸缩装置的性能了解不全面，忽视了产品的相应技术要求。从施工上看：伸缩装置安装是桥梁施工的最后几道工序之一，为了赶竣工通车，施工人员对这道细活难活易疏忽大意，施工马虎，不按安装程序及有关操作要求施工。另外，伸缩装置安装后混凝土没有达到强度就提前开放交通，致使过渡段的锚固混凝土产生早期损伤，从而导致伸缩缝营运环境下降。另外，伸缩装置的受力复杂，而与之密切相关起决定作用的锚固系统却不尽合理，锚固混凝土太薄，强度很难达到设计要求，极容易损坏。

（4）桥梁伸缩装置破损的原因

桥梁伸缩装置由于设置在梁端构造薄弱的部位，直接承受车辆荷载的反复作用，又

多暴露于大自然中，受到各种自然因素的影响，因此，伸缩装置是易损坏、难修补的部位。伸缩装置产生破损的原因是多方面的，主要有：

①设计不周。

设计时梁端部未能慎重考虑，在反复荷载作用下，梁端破损引起伸缩装置失灵。另外，有时变形量计算不恰当，采用了过大的伸缩间距，导致伸缩装置破损。

②伸缩装置自身问题。

伸缩装置本身构造刚度不足，锚固的构件强度不足，在营运过程中产生不同程度的破坏。

③伸缩装置的后浇压填材料选择不当。

对伸缩装置的后浇压填材料没有认真对待、精心选择，致使伸缩装置营运质量下降，产生不同程度的病害。

④施工不当。

施工过程中，梁端伸缩缝间距没有按设计要求完成，人为地放大和缩小，定位角钢位置不正确，致使伸缩装置不能正常工作。这样会出现下列情况：由于缝距太小，橡胶伸缩缝因超限挤压凸起而产生跳车；由于缝距过大，荷载作用下的剪切力以及车辆行驶的惯性，会将松动的伸缩缝橡胶带出定位角钢，产生了另一类型的跳车。施工时伸缩装置的锚固钢筋焊接的不够牢固，或产生遗漏预埋锚固钢筋的现象，给伸缩缝本身造成隐患；施工时伸缩装置安装的不好，桥面铺装后伸缩缝浇筑的不好，使用过程中，在反复荷载作用下致使伸缩缝损坏。

⑤连续缝设置不够完善。

为了减少伸缩缝，现在大量采用连续梁或连续桥面。桥面连续就需设置连续缝，目前连续缝的设置不够完善，致使连续缝破损，而产生桥面跳车。桥面连续缝处，变形假缝的宽度和深度设置得不够规范，不够统一，这也不同程度地影响着连续缝的正常工作。

⑥养护不当。

桥梁在营运过程中，后浇压填材料养护管理不善，桥面没有经常进行清扫，导致伸缩装置逐渐破损。

⑦桥面铺装的影响。

接缝处桥面凹凸不平，桥面铺装层老化等均可引起伸缩装置破损。

⑧交通流量影响。

桥梁在营运过程中，车流量大、车速快、载重车辆多，巨大的车轮冲击力造成板式伸缩缝、橡胶伸缩缝的某些伸缩装置的部件破损、脱落、松动，有的甚至引起桥面破坏，严重影响行车安全。

总之，形成桥梁伸缩缝处跳车的原因是多方面的，设计考虑不周、材料不足、营运条件恶劣、施工管理不善和养护不当等诸多原因都可导致桥梁伸缩装置不同程度的损坏。

二、防治跳车的基本措施

根据目前我国公路修建中桥涵及桥涵两端路堤设计、施工的实际情况，以及桥梁伸缩装置设计选型和安装的具体情况，结合关于产生跳车原因的分析，跳车防治措施应该是综合的。

1、桥头跳车防治措施

（1）地基加固处理

为消除桥台和台后填方段的差异沉降变形，需对地基进行加固，尤其是特殊地基，如软土地基、湿陷性黄土地基、河流相冲击洪积物地基等更需进行特殊处理。台后填方段的地基压力，一般小于桥台的压力，其次台后填方的高度一般情况下沿纵向（远离桥台）不断降低，即压力不断减小，所以在进行地基加固处理时，首先应了解地基的地层岩性情况，并取样做土的含水量、密度和剪切试验，对特殊地层如黄土和膨胀土还需做湿陷性等试验，从而确定地基沉降变形特性（固结变形计算），其次分段计算填方自重压力，根据具体的地层情况设计地基加固方案，使台后填方路段的地基沉降变形与桥台地基沉降变形保持一致，对不同的地层采用不同方法和措施。

①软土地基。

软土属高压缩、大变形地基，对该地基首先应采用插塑料板、袋装砂井等超载预压等方法进行排水固结，其次根据填方路堤的压力计算，采用喷粉桩、挤密桩等进行加固处理。

②河流相冲洪积物地基。

该地层分布广、类型多、相变较大，地貌一般为河漫滩，或一、二级阶地，该地基无论地层岩性条件，还是固结变形情况都优于软土地基，但由于该地基岩性和固结情况变化较大，在地基加固设计前，应做地质勘察和土工实验，计算固结沉降量和填方压力，在此基础上进行地基渐变加固处理。

③黄土地基

黄土地基（除 Q1 和 Q2 老黄土外）主要特点是具有湿陷性。设计前应做地基土的湿陷性指标和压缩试验，在计算台后填方土体压力的基础上，采用同上的地基加固处理设计，但需注意防排水设计，防止地基产生湿陷。

（2）桥头设置过渡段

在路堤和桥涵结构物的连接段上，考虑结构的差异，设置一定长度的过渡段。根据

具体情况和所采用的措施，过渡段可以分为两种：

①路面类型过渡。

桥涵两端路堤的施工，在一定长度范围（该长度可以考虑与路堤高度成比例）内铺设过渡性路面，待路堤沉降基本完成以后改铺原设计的路面，这种措施对水泥混凝土路面比较适合。

②搭板过渡。

设置搭板可以使在柔性结构路段产生的较大沉降通过搭板逐渐过渡至桥涵结构物上，车辆行驶就不致于产生跳跃。目前设计的搭板，长度从 $% 至 &% 不等。搭板的使用，在一段时间内效果尚好，但是在路堤一侧搭板搁置在路面基层上或特制的枕梁上，基层或枕梁的沉陷可能在该处形成凹陷，还有导致搭板滑落的。鉴于此，施工时还需进行特别加固，在搭板的端部设置宽’ ()% 、深达 #% 的水泥稳定砂砾大枕梁，这样使用效果很好。

此处，在路堤与桥涵接缝处设置排水槽，避免或减少对路基、路面材料的冲刷和浸润，将会减少沉陷值和减弱冰冻的影响。

（3）台背填料的选择

设计及施工中，台背填料应在现场择优选用。采用粗颗粒材料填筑桥涵两端路堤，或者设置一定厚度的稳定土结构层。

用粗颗粒材料作为路基的填料不仅改善了压实性能，使其易达到要求的密实度，而且对北方地区特别有利于减缓冻融的危害。设置稳定土的改善层能够使路基、路面的整体刚度有所提高，从而减少沉陷。国外台后填方采用轻质填料，其目的也是减小填方容重，减轻填方土体对地基的压力，提高地基的承载力和抗变形的能力。

在挖方地段的台背回填部位，因场地特别窄小，应选用当地的石渣、砂砾等优质填料（在湿陷性黄土地区宜用水泥、白灰稳定土），填料的施工层厚度，以压实后小于 20m 为宜。无论填方或挖方地段的台背填料，最好不要采用容易产生崩解的风化岩的碎屑，以免因填料风化崩解而产生下陷，这一点在土方调配时应予以重视。

在高填方的拱涵及涵洞与侧墙的相接部位，应尽量使用内摩擦角大的填料进行填筑，而且施工时应注意填料土压的平衡，不得发生偏压，以免造成工程事故。

（4）台背填方碾压方法

施工过程中尽可能扩大施工场地，以便充分发挥一般大型填方压实机械的使用，认真施工，给以充分压实。为了便利大型压实机械的使用，当受场地限制时，可采用横向碾压法，以能使压路机尽量靠近台背进行碾压。对于压路机不能靠近台背时，采用小型压路机配合人工夯实、碾压，最终压实度满足设计要求。

在洞涵的翼墙周围特别容易产生因压实不足而引起的沉陷，给养护工作带来麻烦，应注意压实。

扶壁式桥台在施工时很可能使用大型压实机械，这种情况下应与小型振动压路机配套使用，给以充分压实。

（5）设置完善排水设施

填方的排水措施对填方的稳定极为重要，特别是靠近构造物背后的填料，在施工中及施工后易积水下陷，因此，设计及施工时，应保证施工中的排水坡度，设置必要的地下排水设施。另外也可以在桥台与填方段结合处及过渡段的路面下设置垫层，防止路面下渗水进入填方体。对中间为砂砾石填料、两侧为土类填料的填方体与加固地基的连接处做 30-50m 纵向集水管和每 10-15m 的横向排水管，以排泄填方体与加固地基之间的下渗水。

（6）强化施工质量管理，提高桥涵两端路堤的施工质量

由于桥涵两端路堤所处的位置和特定条件使其有别于一般地段的路基质量要求，应采用相应的方法达到较高的质量。桥涵端部路堤桥涵是两种不同性质的结构物，都有各自的设计施工要求，为了使沉降差尽量小一些，应该将该处路堤的压实要求在现有基础上有所提高。除了路基顶部土层可提高至 98% 或更高外，整个路堤的压实度都应提高。

为了使桥台填方达到要求的密实度，必须完善施工工艺、方法和强化施工质量管理，比如压实土层厚可以适当减薄以及增加压实遍数。为适应桥涵端部路堤施工场地窄小，压实区域形状不规则而工期又紧迫的特点，应使用专用的小型压实机械。

2、桥梁伸缩缝处跳车防治措施

（1）梁端特殊设计

梁端部要具有足够的刚度，以满足营运过程中反复荷载的作用。设计过程中要采用恰当的伸缩间距，以保证伸缩装置的正常营运使用。

（2）合理选用伸缩缝装置

选用伸缩缝装置最主要的是伸缩装置缝本身的刚度和质量。我们所理想的伸缩缝装置必须满足下列要求：

①满足上部结构梁与梁之间和梁与台之间的位移；

②伸缩装置的 锚固是牢固可靠、经久耐用的，能够抵抗机械磨损、碰撞；

③车辆行驶平稳、舒适；

④能防止雨水和垃圾渗入；

⑤安装方便、简单，易检查且便于养路工操作。

目前我国公路建设中采有的伸缩装置类型较多，常见的有板式橡胶缝、齿口钢板伸缩缝、西安 SD Ⅱ— 80 型伸缩缝、衡水 XF — 80 仿毛勒伸缩缝、美国万宝伸缩缝、德国毛勒伸缩缝以及 TST 弹塑体与碎石填充型伸缩装置等。根据各种伸缩装置的使用状况及适应范围进行分析对比，选择采用最经济最合理的伸缩装置。

（3）伸缩装置的安装

①伸缩装置的锚固宽度。

需要规范伸缩缝预埋钢筋在梁（板）端部和桥台的锚固宽度。考虑到施工工艺的协调，伸缩装置的锚固宽度按 50cm 进行设置为适宜，桥台上宜采用背墙的宽度进行设置，这既方便了桥面板、现浇混凝土铺装层的施工，也使伸缩装置的稳定性得到了保障。

②伸缩装置的锚固钢筋。

在预制梁（板）的端部和背墙内预埋伸缩装置锚固钢筋是在两种不同情况下进行的。一般设计给定的都是对称于桥宽中心，在梁（板）端部设置预埋钢筋，则钢筋在每片梁（板）内的预埋位置都会不一样，给施工增加了难度，因此锚固钢筋应以对称于每片梁（板）的中心进行设置，这点在设计中要充分考虑。

施工中要保证锚固钢筋的作用。仅在浇筑 8 — 10cm 厚的桥面板混凝土时进行设置是不可取的，这实际上没有让伸缩装置的定位角钢牢固地与梁（板）和背墙混凝土联结

成整体，形成不稳定隐患，需要施工中认真对待。

③伸缩装置的定位角钢

伸缩装置的定位角钢一定要依据安装时测定出的气温、计算伸缩缝的伸缩量来调整两块定位角钢之间的距离，并按桥面高度将定位角钢焊接到预埋钢筋上，这样严格控制了缝距。对于伸缩缝的间距，多持有宁小勿大的倾向，是万万要不得的。

定位角钢附近的混凝土，在施工中振捣比较困难，死角和钢筋密集的部位，应加强人工插捣。

（4）连续缝的设置

连续缝的宽度按桥的设计跨径和梁（板）的设计长度之差值进行设置， 30m 组合 T 梁连续缝宽 6cm ；各种板桥连续缝宽 4cm ；弯道上的桥在盖梁上设置楔形块调整桥面曲线，楔形块部位的连续缝按两条缝进行设置，每条缝宽不宜小于 4cm ，通常设计缝宽 2cm 偏小。

桥面连续缝外，变形假缝的宽度和深度必须规范、统一，缝的宽度和深度宜按 0.5 — 2.5cm 的锯缝进行设置，这样方便施工。

（5）锚固区混凝土的浇筑

桥面行车道混凝土铺装应该同伸缩装置锚固区的混凝土同时进行浇筑，不允许在该部位及整个桥面上留有施工缝。

（6）加强伸缩缝的养护

伸缩装置在营运过程中必须加强养护，为伸缩装置创造良好的工作环境，使其正常工作。

（7）完善连续缝的设置

目前连续缝的设置不够完善，需从设计上进行改进。

①增设镀铲铁皮

连续缝处通常采用涂两层沥青，于中间铺设一层油毛毡（简称二油一毡）或涂两层乳化沥青，于中间铺设一层土工布（简称二油一布）。这样施工中就存在一些需要解决的问题：

a 、在铺设桥面混凝土时，缝顶部位上的油毛毡、土工布容易下挠，甚至胀裂；

b 、混凝土在插捣中，油毡容易被戳破；

c 、混凝土会存在振捣不密实的问题。

为解决上述问题，需在二油一毡或二油一布底部增加设置一块宽度为 50cm 的镀锌铁皮。

②调整上部结构部分钢筋的设置。

对预应力 % 梁封锚顶面部分钢筋需要适当调整，以不伸出顶面为原则。否则，伸露出的钢筋会妨得连续缝上二油一毡或二油一布和镀锌铁皮的设置。

③二油一毡、二油一布的设置宽度。

二油一毡、二油一布的设置宽度在设计中需要文字说明交待清楚，宽度宜控制在 50cm 左右。

④轻质包装材料不宜使用。

连续缝内填塞轻质包装材料，主要是为了衬托油毛毡或土工布不下挠和不被胀裂（实际上难以达到预期的效果）。该材料种类繁多，且无桥梁专用的产品，施工中使用的很混乱，掩盖了梁（板）缝内的杂物，甚至是坚硬块件。由于接缝中增设了镀锌铁皮，优化了二油一毡或二油一布的使用效果，轻质包装材料可以不用。