浅谈路桥过渡段不均匀沉降的原因及防治措施

赵以德

摘要：随着我国经济技术的快速发展，公路建设事业也随之发展迅猛，对道路桥梁基础设施建设更为严格，尤其是"桥头跳车"现象严重影响了行车舒适度和行车安全，本文就路桥过渡段不均匀沉降的原因及防治措施展开探讨。

关键词：桥头跳车;CFG桩法;土工格栅

中图分类号：G648 文献标识码：B 文章编号：1672-1578（2015）02-0029-01

桥头跳车是公路在桥梁路段建设中最常见的病害，其行驶过程中的跳跃现象不仅严重降低了车辆行驶时的舒适度，而且对车辆和公路都有较大的破坏，甚至导致交通事故，给交通安全带来很大的隐患，以及经济和社会效益的损失。

1.路桥过渡段不均匀沉降的原因分析

（1）路堤下天然地基的沉降。天然的地基土体在自身以及外力 作用下，沉降已经基本完成，路堤修建在天然地基土上时，需要进行路堤填土，由于路堤填土的存在，天然地基将承受外填土产生的附加荷载，破坏了其之前平衡状态，使得天然地基土体由固结土变为欠固结土，这样欠固结土在外荷载的作用下会产生沉降。

（2）桥台和路堤填土存在的沉降差。桥台一般采用钢筋混凝土浇注而成，具有较大的刚性，在施工过程中都会进行基础加固处理，其自身压缩量十分微小。但是路堤填土本身就有一定的压缩性质，加上施工作业面很狭窄，大型的机械设备很难进行压实施工。因此，在路堤自重和车辆荷载及冲击荷载作用下，路基填料逐渐被压缩，密实度逐渐增大，从而在一定期限内产生路堤填土的沉降，这就造成了两者之间的错台。

（3）排水不畅及填土流失。桥梁跟路堤的连接部位，由于存在伸缩缝，桥梁以及路面雨水会沿缝隙渗透，对路面结构和路基进行反复冲涮和侵蚀，造成细粒土的流失，使其强度不断被降低，随着路基和各结构层的破坏，在外部车辆荷载冲击作用下，必然造成桥头路基沉陷，产生跳车现象。

2.桥头跳车的防治措施

（1）地基处治技术。地基处治的主要目的是改善地基性能，提高地基土的压缩模量与承载力，从而减小地基沉降。台背软弱地基常用的处理方法有换填法、强夯法、CFG桩以及排水固结法。

①换填法：当桥台所处地质条件较差，土质较软，即使在施工中能够得到充分的碾压，由于土质的原因承载力也达不到设计的要求。这样在桥台台后填土高度h相对较小时，可以采用换填的方式，将台后土体换成土质较好的土，如砂砾。

②强夯法：当桥台地基本身土体密度较小时，采用强夯法，土体压实很明显，强夯冲击动能大部分直接转化为土体的压缩变形，发散能量很快衰减，当土体压实到一定程度时，落点中心土体吸收能量逐渐减弱，冲击动能大部分像周围扩散，扩散范围逐渐增大，直到形成一个以落点为中心的椭球形加固的土体。这种方法简洁有效，极大的缩短了施工工期，这也是施工单位广泛应用强夯法处理的原因之一。

③CFG桩：CFG桩是由水泥、粉煤灰和碎石等材料按照一定配合拌和而成的一种具有一定粘结强度的桩。CFG桩处治构造物台背地基时，可以调节桩进入地面以下的长度来控制地基的沉降量以达到使沉降变形递减变化的目的，即采用渐变桩实现桥台与路堤的刚柔过渡。CFG桩具有很多优点，其一：CFG桩能够将基础传递过来的应力传递到下部土体，相当于置换了上部土层。其二：实测数据表明采用CFG桩施工，桩体周围的土体的孔隙比、含水量等都有所减小，而土体的密度以及压缩模量指标有所增加，表明CFG桩施工有挤密桩间土体的作用。其三：CFG桩跟周围桩间土的刚度相差过大，这样在基础荷载作用下产生的变形也很大，由级配良好的砂石料等散体材料组成的褥垫层，使得CFG桩跟土体间的相对变形减小，同时褥垫层可调整桩间土荷载的承担比例，提高了整体的承载力。

④排水固结法：当桥台台后填土土层很高，且软弱土层很厚时，这样桥台台后地基的沉降将会很大。仅仅只是单纯的采用换填法处理不能获得符合设计要求的土体。此时需要对地基土体进行深层处理，一般优先考虑排水固结法进行处理。排水固结法是利用天然地基土层自身的透水性或设置在地基中的竖向排水体，通过在地表进行加载预压或利用构造物自身重量使土体中孔隙水逐渐排除、土体逐渐固结，地基土逐渐压缩，强度逐步提高的方法。或利用井点抽水降低地下水位、利用插入土中的通电电极使土中水发生渗流以达到区域土体自重应力的增加，从而使土体逐渐压密的方法。目前公路地基处理中常用的是通过施加荷载进行预压完成土地的固结密实。

（2）路堤处置技术。桥台与台后填土路堤的差异沉降是引起桥头跳车的主要原因，因此采用弹性模量、内摩擦角、粘聚力相对较大的砂砾作桥台台背回填材料并加铺土工格栅是十分经济有效的。弹性模量大、摩擦特性良好的砂砾能够提高路堤的横向变形稳定特性，有效的降低由于横向变形较大引起的桥头不均匀沉降，加铺土工格栅可以使土体的抗剪强度得到充分发挥，约束了土体的侧向变形，控制路基填土的侧向位移，且随格栅间距的减小，减小横向变形的效果也越明显。其原因是铺设土工格栅相当于一个高弹性模量材料的嵌入，使得路堤土整体变形特性得到增强、受力状态更加均匀。同时，砂砾作为路堤填土，还可以有效的降低路堤的整体竖向变形，然而土工格栅的加筋作用对路堤竖向位移的影响并不明显。这主要是因为土工格栅厚度较薄，无法在竖向提供十分明显的支撑作用。虽然对于土体的竖向变形并没有明显的抑制作用，但是对于加筋格栅土的整体变形而言，其竖向变形的均匀性和一致性得到了明显的增加，从而有效抑制桥头连接处不均匀沉降的产生和发展。

路桥过渡段的处理质量关系着行车安全和行车舒适度，在严格按照有关规范操作的前提下，还需要建设方、设计方、监理方及其它单位的共同努力才能较好完成。当然随着我国科学技术的不断发展，将会出现更多更好的新型材料和防治技术，将公路桥梁过渡段的不均匀沉降控制得更好。