【摘要】公路是國民經濟的重要命脈，從已投入使用的公路特別是高速公路來看，常見的道路病害是路面在臺背回填處出現沉陷或斷裂，車輛通過臺背回填處跳車。文章對橋頭的沉降差異進行了分析，并初步提出一些處理措施。
　　【關鍵詞】橋頭沉降；差異分析；措施
　　一、 沉降差異產生的原因分析
　　目前的路橋過渡段常采用設鋼筋混凝土搭板和不設搭板兩種情況。本文就這兩種情況下過渡段的沉降機理進行分析。
　　（一）設搭板時的沉降分析
　　對于使用鋼筋混凝土搭板的橋頭過渡段，橋頭搭板的一端擱置在橋臺背上，另一端通過枕梁設在引道土體上。為了便于分析沉降差產生的過程，我們做出如下假設：
　　（1）竣工時橋面和搭板面的縱坡相等，均為i1；
　　（2）橋頭沉降過程中，搭板繞簡支端轉動，且可以被視為平直的剛體；
　　（3）搭板上和橋面上的面層結構和厚度相同，不產生沉降差。
　　1．橋頭過渡段沉降差產生的過程
　　由于影響因素較多，為了便于分析問題，假設在沉降過程中存在橋面縱坡i2b等于搭板面縱坡i2a的情況(如圖1)，這樣可以將橋頭沉降過程分為以下兩個階段。
　　圖1設橋頭搭板時沉降差異示意圖
　　
　　第一階段是竣工后至橋面縱坡i2b等于搭板面縱坡i2a時這一過程，主要是橋面由于墩臺產生沉降凡造成縱坡變化(Δ1=i2a－i1)控制，其值不能過大，否則將造成橋面破壞，伸縮縫擠壞及支座條件變差。因此，各國的橋梁設計規范均有限制。
　　第二階段是橋臺沉降趨于穩定后至整個引道土體趨于穩定。此時的主要特點是橋面縱坡i2b與搭板縱坡i3不相等，兩者之間稱為縱坡差△2，即△2=i3一i2b其大小對過渡段的行車舒適性影響很大。
　　2．沉降差異的表示
　　為了進一步分析差異沉降的危害，需對沉降差異用某一數學表達式來表示。通過對沉降差異的形成過程的分析，我們可以將搭板遠臺端部沉降趨于穩定時的總工后沉降量Sa分成兩個部分，即
　　Sa＝Sb+△S
　　式中，Sb一橋臺基礎的預期工后沉降量；
　　△S一橋臺與搭板遠離臺端下土體之間的差異沉降量。
　　橋臺基礎預期工后沉降量可以用如下公式計算，即
　　Sb=α1α2L'
　　式中，α1一橋臺基礎工后沉降值占基礎總沉降值的比例系數，主要與地基土類型有關。對于低壓縮性飽和粘土，α1＝0.40；對于中壓縮性飽和粘土，α1＝0.70；對于高壓縮性飽和粘土，α1＝0.85。
　　α2一考慮橋臺基礎形式的系數，一般地，對于摩擦樁基礎，α2=1/500；對于擴大基礎，α2=1/300。
　　L'一橋梁邊跨跨徑(m)
　　以L表示搭板長度，以△S表示橋臺基礎與搭板遠離臺端下土體的工后沉降差，α2表示橋面縱坡和搭板面縱坡的差異值。如圖1所示，得到以下關系式
　　△S＝（△1＋△2）×L
　　由此可見，橋臺與引道土體容許沉降差并不是一個常數，而是與縱坡差和搭板長度均有關系。
　　（二）未設橋頭搭板時的沉降分析
　　未設置橋頭搭板的水泥混凝土路面、瀝青混凝土路面，由于橋臺和引道土體沉降差異在橋頭形成一個陡坎或臺階(如圖2所示)。從行車安全和舒適性來看，臺階對行車的影響比設置搭板時的影響要大。
　　圖2未設橋頭搭板時沉降差異示意圖
　　
　　未設置橋頭搭板時，由于橋臺和引道土體沉降差異在橋頭形成一個陡坎或臺階。為了便于分析，也將工后引道土體沉降趨于穩定時的總沉降量Sa分成兩個部分，即
　　Sa＝Sb+△S
　　式中，Sb一橋臺基礎的預期工后沉降量；
　　△S一橋臺與引道土體之間的差異沉降值；
　　△S就是臺背產生的臺階高度，對行車舒適性的影響很大。
　　二、路橋過渡段沉降病害處治的措施
　　臺背過渡段的差異沉降是眾多因素的影響而形成的。要解決這個問題，就必須從多個方面入手，對于不同的影響因素采用相應的方法解決。
　　（一）臺背地基處理
　　地基可以分為天然地基與人工地基。直接放置基礎的天然土層稱為天然地基。如果天然地基土質過于軟弱或有不良的工程地質情況，需要進行人工加固或處理后才能修筑基礎，這種處理過的地基稱為人工地基。
　　對于軟土地基處理，目前國內已有換土法、超載預壓法、排水固結法、高壓噴射注漿法、振動碎石樁法、深層攪拌樁、擠密砂樁等方法，下面介紹采用深層攪拌法加固橋頭軟基的方法。
　　深層攪拌法是用于加固飽和粘性軟土地基的一種方法。深層攪拌法是20世紀60年代由日本和瑞典分別開發的軟土加固技術。目前應用最多的為粉噴樁，一般借助于壓縮空氣，采用專門深層攪拌機械設備，從不斷回轉的中心軸端向四周被攪松的土體噴出漿體或粉體固化劑(如水泥等)，經葉片攪拌并吸收周圍水分，在加固的深層軟土中進行一系列物理、化學反應，使軟土硬結成具有整體性和一定強度的優質復合地基，從而提高橋頭軟土地基的承載力，減少沉降量(特別是工后沉降量)，縮短固結期，提高邊坡穩定性。
　　采用石灰粉噴樁加固軟粘土，其原理與公路常用的石灰加固土基本相同。石灰與軟土主要發生以下作用：石灰的吸水、發熱、膨脹作用；離子交換作用；碳酸化作用(化學膠結作用)、火山灰反應以及結晶作用。這些作用使土體中水分降低、土顆粒微聚而形成較大的團粒，同時土體化學反應生成復合水化物在水中逐漸硬化而與土顆粒粘結一起從而提高了地基的物理力學性質。水泥攪拌樁加固軟粘土地原理是在加固過程中發生水泥的水解和水化反應；水泥水化生成鈣離子與土粒的納離子交換使土粒形成較大團粒。這些反應使土顆粒形成凝膠體和較大顆粒；顆粒間形成峰高狀結構；生成穩定的不容于水的結晶化合物，從而提高軟土強度。
　　一般對攪拌樁的設計主要從以下幾個方面考慮：
　　1．攪拌樁的設計，包括確定樁長和選擇粉體固化劑(如水泥或石灰)的摻入量；
　　2．置換率和樁數的計算；
　　3．樁位的平面布置；
　　4．下臥層地基的驗算。
　　對于利用深層攪拌法處理臺后路基時，應當特別考慮樁長及置換率。據資料表明，一般認為樁長在l0m左右比較有效，置換率以15%～25%最佳。工程中通常路中央處的樁較長，路肩處較短；在近橋臺處樁長些，在一般路段處樁短些。

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