公路桥头沉降的成因及处理方案

浅析公路桥头沉降的成因及处理方案

摘要：

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

1 前言

公路和桥梁在国民经济发展中扮演着重要的角色，但同时也有一个常见的道路病害依旧未得到彻底解决：公路桥头不均匀沉降。沉降后路面在台背回填处出现沉陷或断裂，容易引发桥头跳车现象。而且随着高速公路的迅速发展，人们对行车的快速、安全和舒适的要求越来越高，即对公路的质量要求越来越高。公路桥头沉降严重影响公路使用性能和运输效益的发挥，不仅影响人们行车的舒适性，甚至还有可能造成严重的交通事故。因此如何防治公路桥头不均匀沉降问题，已引起公路建设行业的重视。本文将分析公路桥头沉降的原因，并提出相应的防治措施。

2 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。

2.1 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。

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，所以一般不发生竖向沉降变形。而台后填方的基础一般不作加固处理，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，就出现了桥台顶部和台后填方段的差异沉降。

2.2 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。

2.3 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。

3 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：

3.1 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。

3.2 设计考虑不周

在设计方面，通常存在两个考虑不周的地方：

3.2.1 压实度设计

设计人员有时对施工过程中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3m 左右，高的可达10m 或更高，除了过水的桥涵两侧路堤往往浸淹，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，其它多数情况对高路基设计上并无特别的要求，如压实指标均与一般路基无异。但由于路基较高，在填筑以后受到自重和行车荷载的作用，路基土必然要产生竖向变形。

3.2.2 搭板设计

搭板结构常用于桥头过渡段，若搭板设置不当也易造成桥头沉降现象。这主要有两方面原因：（1）搭板强度不够，载荷作用使其断裂而引起桥头线形突变，造成局部沉降。（2）根据桥梁的长度，通常设置搭板长度为：大中桥8m，小桥及涵洞5m。而在施工中路桥间填土高度不一样，产生较大的相对沉降量，使得搭板长度不足以起到顺接作用。

3.3 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。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。

3.4 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。

综上所述，桥头差异沉降形成的原因很多。而结构差异、设计考虑不周和施工控制不严等综合因素，导致了差异沉降的发生和发展。

4 桥头沉降的防治措施

4.1 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