天津五市政公路工程有限公司 300171
本文就桥头沉降的成因进行了分析，包括软土路基处理不当、台背填料压实不足、桥头搭板设计欠妥、刚柔突变引起沉陷等，同时就不同的处理方案进行了阐述。
关键词：公路桥头；沉降；成因；方案
一、前言
桥头跳车是一个普遍的问题，形成的原因很复杂，影响因素也较多，如：路堤沉降、路基填筑材料、桥台型式、搭板长度等。桥头跳车会给道路尤其是高等级公路造成很大危害，不仅影响行车的舒适性和安全性，还会在经济上造成很大损失。
二、桥头差异沉降的成因分析
桥头差异沉降的产生和行成的原因是多方面的，包括地基地面条件、填料、施工材料以及设计、施工等多方面的原因。
1、桥头及台后填方地基的受力与沉降变形分析
不同的区域地质情况有着较大的差异，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、沉基岩、变质岩）地基、黄土地基、软土地基、冻土地基、盐渍土地基、膨胀地基等等，除基岩（指次坚石以上的岩类）地基外，其他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，所以设计对地基必须进行加固处理，如采用扩大基础或桩基础等，以保证地基的稳定性。
2、台后填料受水浸侵蚀及变形分析
桥台一般由浆砌片石和钢筋砼砌筑，在桥台和台后填料之间或者锥坡部位，大气降水易沿路面锥体下渗，下渗水对桥台一般不产生破坏作用，但对土体填料易产生侵蚀和软化，特别对于填方体压实度不够，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，这种结构只利于水的下渗，而不利于水的横向排泄。对未加固的地基来说，填方体中部压力大，向两面侧边坡的压力逐渐减少，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、台后填料压实度分析
靠近桥台处填方体的压实度很难达到设计规范要求，这也是一直困扰设计和施工的难点。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，但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。
三、桥头差异沉降的主要原因
通过以上分析，可得知桥头产生差异沉降的主要原因有：
1、软土路基处理不当
桥头沉降很大部分原因是由地基土质不良造成的。桥涵通常位于沟壑地段，土基常年浸泡在水中，此类土天然孔隙比和含水量较大，而且压缩性高、渗透系数小、抗剪强度低，在此类软土上填筑路基，极易产生沉降。而且桥头路基的填筑高度通常都较大，使得基底所承受的附加应力也较大，再加上车辆荷载作用，更容易产生地基沉陷，且沉降会持续较长时间。在施工图的设计上也易出现问题，如对地基的探测以及物理力学性质研究出现偏差，导致软土路基处治方法不当或处治遗漏。
2、台后填料不当及压实不足
台背填料选取不当和压缩不实也易引起路基的沉降。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆若选取的材料的强度不够或摩擦角过小，使得路基的承载力和抗剪切能力不够，在自身重量和外界载荷的作用下容易造成沉降。而台背填料又位于台背这个特殊位置，在筑路施工过程中不易被机械碾压到，很难将填料颗粒间的孔隙完全消除，很难使土基的压实度达到95%以上。这样一旦在公路自重及车辆的垂直荷载与振动作用下，便在一定期限内时填料逐渐被压缩，密实度逐渐增大，产生路基沉降。
3、刚柔突变引起沉陷
若路面的刚度不同，其在跳车处所产生的振动效果也不同，刚性材料对能量的吸收要比柔性材料小。由于结构物桥台是由钢筋混凝土浇注而成，整体刚度非常大，属刚性体；而与其相连的道路刚性较小，属柔性较大的塑性体。二者之间显然存在着较大的刚度差，这必然引起它们间产生较大的刚度突变和较大的塑性变形相对差，即引起明显的沉降现象。
四、桥头沉降的防治措施
1、对地基加固进行处理
公路桥头沉降大多是由软土地基引起的，因此地基加固是处治地基的不均匀沉降最有效也是最关键的方法。对软粘土而言，可采用排水法来使其固结，如通过设置塑料排水板来改善地基的排水条件，使地基承受附加荷载后，大大加快排水固结过程，进而提高地基强度。对于软弱地基而言，除了常规的排水固结措施外，目前国内已有换土法、超载预压法、注浆加固法、深层搅拌桩法、振动碎石桩法和挤密砂桩法等方法。下面主要介绍深层搅拌法和注浆加固法在加固桥头软基中的应用。
（1）深层搅拌法
深层搅拌法常用来加固饱和黏性软土地基。目前应用最多的为粉喷桩，它采用专门深层搅拌机械设备，并借助于压缩空气，从中心轴处向四周的土体喷出浆体或其他粉体固化剂，土体与浆体经叶片搅拌结合并吸收周围水分，最后在深层软土中发生一系列物理变化和化学反应，形成一个整体的具有一定强度的优质复合地基，因而大大提高地基的承载力，减少工后沉降量。
（2）注浆加固法
注浆加固法就是将拌制好的注浆液用注浆泵压进需加固的回填体中，把回填体空隙中的空气、水挤出，注入的浆液通过充填、渗透、压密等作用进入回填体空隙中，对回填体进行胶结；同时在注浆液中加入一定量的微膨胀剂（参量为1%~3%水泥用量），通过微膨胀剂的膨胀对回填体进行挤实，从而达到改善回填体的物理力学性能、提高其密实度和承载力的目的。
2、选择合适的台后填料
若在台背回填区范围内使用土作为填料，由于其内摩擦角较小，若压实质量不好，易引起所填路基产生较大的沉降。在此范围内宜选用摩擦角大、强度高的填料，如岩渣、砾石、碎石、砂砾、石灰稳定土、水泥稳定土等，这些填料不仅压实速度快，通常还具有较好的透水性，能减轻雨水的危害，使从台背缝隙中渗入的雨水顺利的沿排水管或盲沟排到路基外，这样也有利于改善压实性能，使路基达到较理想的密实度。
3、提高台背材料的压实度
选择好填料之后，对填料的压实也很重要。压实效果主要受这些因素的影响：含水量、碾压层的厚度、地基的强度以及压实机械的类型、碾压遍数等等。首先要测定填筑材料含水量，压实在最佳含水量的情况下进行以取得最好效果；如果土的含水量过大，可掺入适量的石灰或采用翻松晾晒来降低含水量；如果含水量过小，则可浇撒适量的水后再进行压实。其次，压实机械对一定含水量填筑材料的压实状态有很大影响。
4、设置完善排水设施
排水设施对填方的稳定极为重要特别对靠近构造物背后的填料，施工前应做好排水使原地基排水固结必要时进行换填或打桩排水固结。
5、土工格栅处理桥台涵背的填方
土工格栅是一种抗拉强度较高的材料，具有良好的水稳性，对路基土粒间存在一定的约束作用。在土基中间加土工格栅形成加筋土，增强其抗拉强度，从整体上提高土体承载力和抗剪强度。加筋土的作用有：①加筋土在承受荷载时，它与土体之间产生的摩擦作用能约束土体的侧向变形，增强承载力；②加筋土能提高抗剪强度，相应的剪切变形较素土小；③土工格栅使作用荷载均匀地分布在整个加筋土土层上，受力均匀，减小单位土体面积上压强，从而降低沉降的可能性。由此可见，在台后填筑中应用土工格栅能够有效降低土体受荷压缩变形，很大程度上缓解桥头沉降的程度。
五、结束语
桥头沉降是普遍存在的公路病害，在具体的施工中，应该首先对其产生原因进行详细分析，并有针对性的选择合适的处理措施。解决桥头沉降对公路改善公路使用性能，减少交通事故的发生有着极其重要的意义。
论文作者:于井来
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第36期
论文发表时间:2019/4/28
标签：地基论文; 桥台论文; 填料论文; 桥头论文; 压实论文; 路基论文; 含水量论文; 《建筑学研究前沿》2018年第36期论文;