1、前言
高等級公路橋涵處路基不均勻沉陷病害（主要表現(xiàn)為橋涵橋頭跳車現(xiàn)象），已成為公路建設(shè)質(zhì)量通病的主要內(nèi)容之一，特別是濕陷性黃土路基，其不均勻沉陷現(xiàn)象尤為突出。它嚴重影響著公路營運期的行車舒適和安全，降低了公路的使用品質(zhì)和壽命，同時也損耗了大量國家建設(shè)資金，損害了高等級公路的社會形象。因此，橋涵處跳車作為一種公路質(zhì)量通病已引起了公路建設(shè)者和施工者的普遍關(guān)注，所以解決這一公路通病已成為一件迫在眉睫的大事。
2、路基不均勻沉陷病害出現(xiàn)的成因
公路工程橋涵處跳車現(xiàn)象發(fā)生的主要成因為橋涵沉降與路基沉降的不均衡所致。橋涵本身為剛性結(jié)構(gòu)，同時，它對地基的承載力要求較高，其沉降緩慢、沉陷量很?。欢罘铰坊鶠槿嵝越Y(jié)構(gòu)，沉陷量相對較大。因而，造成橋涵與其兩頭路基沉陷明顯不一，形成錯臺，產(chǎn)生跳車現(xiàn)象。此外，在不同路基填筑段，由于其填筑的高度不同、土質(zhì)不同、沉陷量不一，也會形成跳車現(xiàn)象，造成路面破壞，車輛通過能力降低，養(yǎng)護工作困難等局面。
3、解決問題的思路
由于路基不均勻沉陷產(chǎn)生的根本原因在于路基與橋涵、不同路基填筑段沉降的不均衡所致。因此，解決這一路基病害的關(guān)鍵在于解決路基的不均勻沉降問題，使路基與橋涵或不同路基段的沉降趨于平衡或基本平衡狀態(tài)，也即呈現(xiàn)連續(xù)沉降狀態(tài)。解決這一問題行之有效的辦法是使路基與橋涵連接處形成剛?cè)徇^渡路段。
4、路基不均勻沉陷的防治原則
防治路基不均勻沉陷應(yīng)遵循“因地制宜，合理選擇，預(yù)防為主，治養(yǎng)結(jié)合”的綜合防治原則。因地制宜即根據(jù)各公路的特點，以實際出發(fā)加以解決；合理選擇即按工程設(shè)計和施工中合理選擇處治方案、材料及施工工藝；預(yù)防為主就是在公路建設(shè)中提前預(yù)見，采用合理的工程技術(shù)措施進行防治處理；治養(yǎng)結(jié)合是指即使采取了必要的防治措施都不一定能做到一勞永逸，還需采取必要的養(yǎng)護措施。
5、防治路基不均勻沉陷的幾種措施
解決路基不均勻沉降的方法較多，對不同類型的橋涵應(yīng)對其所處的水文、地質(zhì)、地形條件進行綜合分析，采用簡便易行、經(jīng)濟合理、行之有效的防治措施，但不論采用何種處理措施，嚴格按《規(guī)范》及設(shè)計施工都是防止路基不均勻沉陷的首要前提條件。
在路堤填筑施工過程中首先應(yīng)嚴格按照分層法進行施工，即分層攤鋪，分層碾壓，分層檢測的程序進行。
分層攤鋪松鋪厚度和壓實厚度應(yīng)根據(jù)土質(zhì)類別、壓實機具功能、碾壓遍數(shù)等經(jīng)試驗確定，松鋪厚度不宜超過設(shè)計及《規(guī)范》要求。如填層過厚，則填層底部達到壓實要求時，填層頂面必然超強，填層頂部達到壓實要求時，填層底面必然不足。每層填料攤鋪后應(yīng)嚴格用平地機或推土機配合人工整平，確保壓實均衡。此外，每層填料應(yīng)嚴格用同一種土質(zhì)填筑。不同土質(zhì)填筑路堤時，不合理的填筑工藝會引起土質(zhì)路基出現(xiàn)不均衡沉降，水囊現(xiàn)象和不穩(wěn)定的滑動面。因此，不同土質(zhì)不得混填，每種填料層累計總厚也不應(yīng)低于設(shè)計及《規(guī)范》要求。橋涵背后填土土質(zhì)應(yīng)盡可能使用砂類土或滲水性土，因為砂類土或滲水性土具有在浸水時不產(chǎn)生膨脹且較易壓實、沉降量小等特點，在路基使用過程中不易發(fā)生跳車現(xiàn)象。
分層碾壓時應(yīng)盡可能采用同一種碾壓工藝，按照合理的碾壓方法和碾壓遍數(shù)能得到均衡的壓實度。此外，用于路基填筑土質(zhì)的含水量應(yīng)均勻，保證土質(zhì)含水量在含水量±2%之內(nèi)，以求得到均衡的壓實度，這對減小路基不均勻沉降十分重要。
此外，填挖結(jié)合部及半填半挖路基結(jié)合部要嚴格按照設(shè)計及《規(guī)范》開挖臺階，開挖臺階是保證路基填土土體穩(wěn)定和結(jié)合良好的有效手段。臺階寬度不宜小于1m且應(yīng)用小型夯實機加以夯實，臺階應(yīng)平順，以保證壓實機具能碾壓到位。
以下是防治路基不均勻沉降的幾種措施：
（1）換填砂礫或灰土
砂礫及灰土具有水穩(wěn)性好，易壓實，壓實后沉降量小等特點。因此，用其作為橋涵臺背填料可以起到過渡作用，使橋涵沉陷與路基沉陷呈現(xiàn)連續(xù)性，從而可以避免橋頭跳車病害的發(fā)生。此外，砂礫或灰土用于不良地質(zhì)路段基底處理，其效果也十分明顯。
（2）高強度塑料土工格柵
高強度塑料土工格柵是一種新型土工材料，它具有強度高，尺寸穩(wěn)定性好、耐腐蝕、適應(yīng)溫度范圍廣、優(yōu)異的老化性能等特點。
高強度塑料土工格柵有連續(xù)加工成型的菱形、六角形、方形等多種網(wǎng)孔形狀，其抗拉強度可達250N以上，因此其具有抗拉強度高、耐沖擊性、尺寸穩(wěn)定性好的特點；其次，高強度塑料土工格柵具有耐酸堿、鹽等的腐蝕能力，同時對大氣、土壤微生物呈惰性，能抵抗所有菌類的侵蝕，并不受老鼠等的侵害，因此其可以適應(yīng)任何土質(zhì)；再次，新型塑料土工格柵在常溫狀態(tài)下可保持其性質(zhì)穩(wěn)定，即使在較高溫度下其尺寸變化率也很小。因此，它可以適應(yīng)任何地區(qū)的路基施工；此外，新型塑料土工格柵在加工過程中添加了抗氧化劑等材料，它在日光照射非常強烈的情況下，其性質(zhì)也不受影響，在露天情況下可使用15年以上，地下壽命可超過25年。此外，它還具有重量輕、搬運方便，易于安裝等特點。
由于新型塑料土工格柵所具有的以上特點，在公路路基填筑過程中將其填筑于路基之內(nèi)，可以起到防止軟土地基的不均勻沉降作用，使路基在沉陷過程中起到連續(xù)過渡的效果。其主要原理就在于塑料格柵夾鋪在路基黃土中，在外力的作用下，網(wǎng)孔中的土柱形成嵌鎖閉合又互相影響的群體，這種單元區(qū)域限制阻礙了填土顆粒的自由運動，改變了填土的受力狀態(tài)，土體塞入網(wǎng)孔之中形成的張力有利于路基施工的填土壓實均勻與動荷載向周邊的傳遞。這樣就會提高路基的承載能力，減少或消除包括沉陷在內(nèi)的病害發(fā)生，格柵在路基土中起到了加筋網(wǎng)格骨架的作用。
（3）土工筋帶
土工筋帶也是一種新型土工建筑材料。它是以高強度復(fù)合材料為骨架，外部覆蓋了高分子聚合塑料而制成的一種復(fù)合拉筋帶，它經(jīng)過特殊處理，具有抗老化、防腐蝕、耐酸堿及強度大等特點。
土工筋帶在生產(chǎn)過程中，加入了一定量的抗老化劑及抗氧化劑，使拉筋帶的紫外線屏蔽效應(yīng)顯著增強，遠遠優(yōu)于其他種類的拉筋帶，且有良好的抗彎疲勞性能和優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性，酸、堿、鹽對其對無法起到任何破壞作用。
土工筋帶的斷裂強度可達220Mpa，完全滿足路基工程施工要求，克服了普通塑料帶無法解決的弱點。
此外它還具有經(jīng)濟實用，便于施工等特點。它的作用原理是在填土之后，土體和拉筋帶之間的摩擦力改善了土的物理力學(xué)性質(zhì)，而使得填土和拉筋帶結(jié)合成為一個整體，阻止了土體滑移并且在路基沉陷過程中形成連續(xù)沉陷，從而可防治路基不均勻沉降病害的發(fā)生。
（4）臺背壓漿
橋涵臺背填土完成以后，在臺背一定長度和寬度范圍內(nèi)以一定壓力和間距壓注水泥漿液或雙液漿，漿液在壓力的作用下向土體一定范圍內(nèi)進行擴散，可以填充土體空隙，同時，漿液還可以改善土體力學(xué)性能，形成半剛半柔結(jié)構(gòu)，起到過渡作用，從而起到防治橋頭跳車的效果。
（5）設(shè)置橋頭搭板考試大二級建造師
橋頭搭板在橋梁設(shè)計中一般均有設(shè)置。橋頭搭板的一端搭在橋臺上，另一端搭在路基上。當發(fā)生不均勻沉降時，橋頭搭板可以在其范圍內(nèi)起到過渡作用，從而起到防治橋頭跳車的效果。
此外，在有條件的情況下，路基應(yīng)盡可能預(yù)留足夠的沉降期，足夠的沉降期可使路基土體達到自然穩(wěn)定，避免或減小因不均勻沉降造成的公路病害的發(fā)生。
6、工程實例
國道主干線天饞公路是霍爾果斯至連云港的組成路段之一，也是國家“九五”重點建設(shè)項目之一。由于天饞公路所處的特殊地理位置及地質(zhì)特征，在施工建設(shè)過程中，天饞公路對橋涵臺背橋頭跳車病害作了重點防治。現(xiàn)將天饞公路橋涵臺背不均勻沉陷的幾種防治措施介紹如下。
6.1主要概況及地質(zhì)特征
天饞公路位于甘肅省境內(nèi)，地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，它地處隴西黃土高原梁峁及河流階地地帶。該區(qū)黃土覆蓋較厚，且均為濕陷性黃土。新構(gòu)造運動主要為地殼相對上升運動，形成發(fā)育的黃土溝壑系統(tǒng)。該區(qū)域年平均勻氣溫6.6℃，年平均降水量411.6mm，降雨集中在7-9月，占全年降水總量的58%左右，年平均蒸發(fā)量為1314.1mm，是降水量的3倍多，地表植被少而稀疏，覆蓋率不足10%.
6.2防治措施
根據(jù)不同部位橋頭跳車出現(xiàn)的幾率及危害程度，天饞公路主要分蓋板明涵、蓋板暗涵及橋梁三類分別按不同方案作了處理。
6.2.1蓋板明涵防治措施
蓋板明涵處是公路路面產(chǎn)生跳車的主要部位之一，天饞公路當涵頂填土為0≤h≤1m時均按蓋板明涵進行防治，具體防治措施為：
（1）在臺背填土中鋪設(shè)土工格柵、涵頂填土中鋪設(shè)土工筋帶。臺背填土底寬為2m，頂寬為臺高加2m.臺背土工格柵豎向間距每50cm一層，每層寬度與路基同寬；涵頂土工筋帶豎向間距每25cm一層，水平間距為15cm，鋪設(shè)寬度與路基同寬。
（2）臺背及涵頂填土每層厚度為25cm，同時，壓實度按《規(guī)范》及設(shè)計要求提高2%.
（3）臺背及涵頂填土完成后，預(yù)留5個月沉降期之后，按75cm擴散半徑設(shè)置梅花型壓漿孔，進行臺背壓漿，臺背壓漿為純水泥漿，壓漿范圍與路基同寬。
高等級公路橋涵處路基不均勻沉陷病害（主要表現(xiàn)為橋涵橋頭跳車現(xiàn)象），已成為公路建設(shè)質(zhì)量通病的主要內(nèi)容之一，特別是濕陷性黃土路基，其不均勻沉陷現(xiàn)象尤為突出。它嚴重影響著公路營運期的行車舒適和安全，降低了公路的使用品質(zhì)和壽命，同時也損耗了大量國家建設(shè)資金，損害了高等級公路的社會形象。因此，橋涵處跳車作為一種公路質(zhì)量通病已引起了公路建設(shè)者和施工者的普遍關(guān)注，所以解決這一公路通病已成為一件迫在眉睫的大事。
2、路基不均勻沉陷病害出現(xiàn)的成因
公路工程橋涵處跳車現(xiàn)象發(fā)生的主要成因為橋涵沉降與路基沉降的不均衡所致。橋涵本身為剛性結(jié)構(gòu)，同時，它對地基的承載力要求較高，其沉降緩慢、沉陷量很?。欢罘铰坊鶠槿嵝越Y(jié)構(gòu)，沉陷量相對較大。因而，造成橋涵與其兩頭路基沉陷明顯不一，形成錯臺，產(chǎn)生跳車現(xiàn)象。此外，在不同路基填筑段，由于其填筑的高度不同、土質(zhì)不同、沉陷量不一，也會形成跳車現(xiàn)象，造成路面破壞，車輛通過能力降低，養(yǎng)護工作困難等局面。
3、解決問題的思路
由于路基不均勻沉陷產(chǎn)生的根本原因在于路基與橋涵、不同路基填筑段沉降的不均衡所致。因此，解決這一路基病害的關(guān)鍵在于解決路基的不均勻沉降問題，使路基與橋涵或不同路基段的沉降趨于平衡或基本平衡狀態(tài)，也即呈現(xiàn)連續(xù)沉降狀態(tài)。解決這一問題行之有效的辦法是使路基與橋涵連接處形成剛?cè)徇^渡路段。
4、路基不均勻沉陷的防治原則
防治路基不均勻沉陷應(yīng)遵循“因地制宜，合理選擇，預(yù)防為主，治養(yǎng)結(jié)合”的綜合防治原則。因地制宜即根據(jù)各公路的特點，以實際出發(fā)加以解決；合理選擇即按工程設(shè)計和施工中合理選擇處治方案、材料及施工工藝；預(yù)防為主就是在公路建設(shè)中提前預(yù)見，采用合理的工程技術(shù)措施進行防治處理；治養(yǎng)結(jié)合是指即使采取了必要的防治措施都不一定能做到一勞永逸，還需采取必要的養(yǎng)護措施。
5、防治路基不均勻沉陷的幾種措施
解決路基不均勻沉降的方法較多，對不同類型的橋涵應(yīng)對其所處的水文、地質(zhì)、地形條件進行綜合分析，采用簡便易行、經(jīng)濟合理、行之有效的防治措施，但不論采用何種處理措施，嚴格按《規(guī)范》及設(shè)計施工都是防止路基不均勻沉陷的首要前提條件。
在路堤填筑施工過程中首先應(yīng)嚴格按照分層法進行施工，即分層攤鋪，分層碾壓，分層檢測的程序進行。
分層攤鋪松鋪厚度和壓實厚度應(yīng)根據(jù)土質(zhì)類別、壓實機具功能、碾壓遍數(shù)等經(jīng)試驗確定，松鋪厚度不宜超過設(shè)計及《規(guī)范》要求。如填層過厚，則填層底部達到壓實要求時，填層頂面必然超強，填層頂部達到壓實要求時，填層底面必然不足。每層填料攤鋪后應(yīng)嚴格用平地機或推土機配合人工整平，確保壓實均衡。此外，每層填料應(yīng)嚴格用同一種土質(zhì)填筑。不同土質(zhì)填筑路堤時，不合理的填筑工藝會引起土質(zhì)路基出現(xiàn)不均衡沉降，水囊現(xiàn)象和不穩(wěn)定的滑動面。因此，不同土質(zhì)不得混填，每種填料層累計總厚也不應(yīng)低于設(shè)計及《規(guī)范》要求。橋涵背后填土土質(zhì)應(yīng)盡可能使用砂類土或滲水性土，因為砂類土或滲水性土具有在浸水時不產(chǎn)生膨脹且較易壓實、沉降量小等特點，在路基使用過程中不易發(fā)生跳車現(xiàn)象。
分層碾壓時應(yīng)盡可能采用同一種碾壓工藝，按照合理的碾壓方法和碾壓遍數(shù)能得到均衡的壓實度。此外，用于路基填筑土質(zhì)的含水量應(yīng)均勻，保證土質(zhì)含水量在含水量±2%之內(nèi)，以求得到均衡的壓實度，這對減小路基不均勻沉降十分重要。
此外，填挖結(jié)合部及半填半挖路基結(jié)合部要嚴格按照設(shè)計及《規(guī)范》開挖臺階，開挖臺階是保證路基填土土體穩(wěn)定和結(jié)合良好的有效手段。臺階寬度不宜小于1m且應(yīng)用小型夯實機加以夯實，臺階應(yīng)平順，以保證壓實機具能碾壓到位。
以下是防治路基不均勻沉降的幾種措施：
（1）換填砂礫或灰土
砂礫及灰土具有水穩(wěn)性好，易壓實，壓實后沉降量小等特點。因此，用其作為橋涵臺背填料可以起到過渡作用，使橋涵沉陷與路基沉陷呈現(xiàn)連續(xù)性，從而可以避免橋頭跳車病害的發(fā)生。此外，砂礫或灰土用于不良地質(zhì)路段基底處理，其效果也十分明顯。
（2）高強度塑料土工格柵
高強度塑料土工格柵是一種新型土工材料，它具有強度高，尺寸穩(wěn)定性好、耐腐蝕、適應(yīng)溫度范圍廣、優(yōu)異的老化性能等特點。
高強度塑料土工格柵有連續(xù)加工成型的菱形、六角形、方形等多種網(wǎng)孔形狀，其抗拉強度可達250N以上，因此其具有抗拉強度高、耐沖擊性、尺寸穩(wěn)定性好的特點；其次，高強度塑料土工格柵具有耐酸堿、鹽等的腐蝕能力，同時對大氣、土壤微生物呈惰性，能抵抗所有菌類的侵蝕，并不受老鼠等的侵害，因此其可以適應(yīng)任何土質(zhì)；再次，新型塑料土工格柵在常溫狀態(tài)下可保持其性質(zhì)穩(wěn)定，即使在較高溫度下其尺寸變化率也很小。因此，它可以適應(yīng)任何地區(qū)的路基施工；此外，新型塑料土工格柵在加工過程中添加了抗氧化劑等材料，它在日光照射非常強烈的情況下，其性質(zhì)也不受影響，在露天情況下可使用15年以上，地下壽命可超過25年。此外，它還具有重量輕、搬運方便，易于安裝等特點。
由于新型塑料土工格柵所具有的以上特點，在公路路基填筑過程中將其填筑于路基之內(nèi)，可以起到防止軟土地基的不均勻沉降作用，使路基在沉陷過程中起到連續(xù)過渡的效果。其主要原理就在于塑料格柵夾鋪在路基黃土中，在外力的作用下，網(wǎng)孔中的土柱形成嵌鎖閉合又互相影響的群體，這種單元區(qū)域限制阻礙了填土顆粒的自由運動，改變了填土的受力狀態(tài)，土體塞入網(wǎng)孔之中形成的張力有利于路基施工的填土壓實均勻與動荷載向周邊的傳遞。這樣就會提高路基的承載能力，減少或消除包括沉陷在內(nèi)的病害發(fā)生，格柵在路基土中起到了加筋網(wǎng)格骨架的作用。
（3）土工筋帶
土工筋帶也是一種新型土工建筑材料。它是以高強度復(fù)合材料為骨架，外部覆蓋了高分子聚合塑料而制成的一種復(fù)合拉筋帶，它經(jīng)過特殊處理，具有抗老化、防腐蝕、耐酸堿及強度大等特點。
土工筋帶在生產(chǎn)過程中，加入了一定量的抗老化劑及抗氧化劑，使拉筋帶的紫外線屏蔽效應(yīng)顯著增強，遠遠優(yōu)于其他種類的拉筋帶，且有良好的抗彎疲勞性能和優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性，酸、堿、鹽對其對無法起到任何破壞作用。
土工筋帶的斷裂強度可達220Mpa，完全滿足路基工程施工要求，克服了普通塑料帶無法解決的弱點。
此外它還具有經(jīng)濟實用，便于施工等特點。它的作用原理是在填土之后，土體和拉筋帶之間的摩擦力改善了土的物理力學(xué)性質(zhì)，而使得填土和拉筋帶結(jié)合成為一個整體，阻止了土體滑移并且在路基沉陷過程中形成連續(xù)沉陷，從而可防治路基不均勻沉降病害的發(fā)生。
（4）臺背壓漿
橋涵臺背填土完成以后，在臺背一定長度和寬度范圍內(nèi)以一定壓力和間距壓注水泥漿液或雙液漿，漿液在壓力的作用下向土體一定范圍內(nèi)進行擴散，可以填充土體空隙，同時，漿液還可以改善土體力學(xué)性能，形成半剛半柔結(jié)構(gòu)，起到過渡作用，從而起到防治橋頭跳車的效果。
（5）設(shè)置橋頭搭板考試大二級建造師
橋頭搭板在橋梁設(shè)計中一般均有設(shè)置。橋頭搭板的一端搭在橋臺上，另一端搭在路基上。當發(fā)生不均勻沉降時，橋頭搭板可以在其范圍內(nèi)起到過渡作用，從而起到防治橋頭跳車的效果。
此外，在有條件的情況下，路基應(yīng)盡可能預(yù)留足夠的沉降期，足夠的沉降期可使路基土體達到自然穩(wěn)定，避免或減小因不均勻沉降造成的公路病害的發(fā)生。
6、工程實例
國道主干線天饞公路是霍爾果斯至連云港的組成路段之一，也是國家“九五”重點建設(shè)項目之一。由于天饞公路所處的特殊地理位置及地質(zhì)特征，在施工建設(shè)過程中，天饞公路對橋涵臺背橋頭跳車病害作了重點防治。現(xiàn)將天饞公路橋涵臺背不均勻沉陷的幾種防治措施介紹如下。
6.1主要概況及地質(zhì)特征
天饞公路位于甘肅省境內(nèi)，地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，它地處隴西黃土高原梁峁及河流階地地帶。該區(qū)黃土覆蓋較厚，且均為濕陷性黃土。新構(gòu)造運動主要為地殼相對上升運動，形成發(fā)育的黃土溝壑系統(tǒng)。該區(qū)域年平均勻氣溫6.6℃，年平均降水量411.6mm，降雨集中在7-9月，占全年降水總量的58%左右，年平均蒸發(fā)量為1314.1mm，是降水量的3倍多，地表植被少而稀疏，覆蓋率不足10%.
6.2防治措施
根據(jù)不同部位橋頭跳車出現(xiàn)的幾率及危害程度，天饞公路主要分蓋板明涵、蓋板暗涵及橋梁三類分別按不同方案作了處理。
6.2.1蓋板明涵防治措施
蓋板明涵處是公路路面產(chǎn)生跳車的主要部位之一，天饞公路當涵頂填土為0≤h≤1m時均按蓋板明涵進行防治，具體防治措施為：
（1）在臺背填土中鋪設(shè)土工格柵、涵頂填土中鋪設(shè)土工筋帶。臺背填土底寬為2m，頂寬為臺高加2m.臺背土工格柵豎向間距每50cm一層，每層寬度與路基同寬；涵頂土工筋帶豎向間距每25cm一層，水平間距為15cm，鋪設(shè)寬度與路基同寬。
（2）臺背及涵頂填土每層厚度為25cm，同時，壓實度按《規(guī)范》及設(shè)計要求提高2%.
（3）臺背及涵頂填土完成后，預(yù)留5個月沉降期之后，按75cm擴散半徑設(shè)置梅花型壓漿孔，進行臺背壓漿，臺背壓漿為純水泥漿，壓漿范圍與路基同寬。