2.2 台後填料受水浸侵蝕及變形分析
橋台一般由漿砌片石和鋼筋砼砌築，在橋台和台後填料之間或者錐坡部位，大氣降水易沿路面錐體下滲，下滲水對橋台一般不產生破壞作用，但對土體填料易產生侵蝕和軟化，特別對於填方體壓實度不夠，產生侵蝕和軟化，降低強度，從而導致填方體變形。對砂礫石類填料，從填方橫斷面看一般填方體中部為砂礫石，兩側為土類，這種結構只利於水的下滲，而不利於水的橫向排洩。對未加固的地基來說，填方體中部壓力大，向兩面側邊坡的壓力逐漸減少，從而使地基產生凹形沉降變形。
當水沿砂礫石下滲到地基後，下滲水不易快速排洩，從而軟化地基，並加速地基的變形。
2.3 台後填料壓實度分析
靠近橋台處填方體的壓實度很難達到設計規範要求，這也是一直困擾設計和施工的難點。目前在設計上和施工中主要採用強夯、人工夯實、填築砂料等方法和措施。對於輕型橋台，重型壓路機靠近橋台進行壓實，但振動壓路機可能破壞橋台的結構；而對於「u」型橋台，重型壓路機難以靠近，從而使靠近橋台部位的填方土體不易達到設計和壓實度要求，造成橋台與台後填方差異沉降。
3 橋頭差異沉降的主要原因
通過以上分析，可得知橋頭產生差異沉降的主要原因有：
3.1 軟土路基處理不當
橋頭沉降很大部分原因是由地基土質不良造成的。橋涵通常位於溝壑地段，土基常年浸泡在水中，此類土天然孔隙比和含水量較大，而且壓縮性高、滲透係數小、抗剪強度低，在此類軟土上填築路基，極易產生沉降。而且橋頭路基的填築高度通常都較大，使得基底所承受的附加應力也較大，再加上車輛荷載作用，更容易產生地基沉陷，且沉降會持續較長時間。
在施工圖的設計上也易出現問題，如對地基的探測以及物理力學性質研究出現偏差，導致軟土路基處治方法不當或處治遺漏。
3.2 設計考慮不周
在設計方面，通常存在兩個考慮不周的地方：
3.2.1 壓實度設計
設計人員有時對施工過程中如何便於碾壓考慮不周，對於填料的要求不嚴格，臺背排水考慮欠佳。橋涵結構物兩端的路堤，由於過水、跨線或通道的要求，一般填土都較高，低的3m 左右，高的可達10m 或更高，除了過水的橋涵兩側路堤往往浸淹，地基條件也較差，設計上對路基斷面結構和邊坡防護上有所考慮外，其它多數情況對高路基設計上並無特別的要求，如壓實指標均與一般路基無異。但由於路基較高，在填築以後受到自重和行車荷載的作用，路基土必然要產生豎向變形。
3.2.2 搭板設計
搭板結構常用於橋頭過渡段，若搭板設定不當也易造成橋頭沉降現象。這主要有兩方面原因：（1）搭板強度不夠，載荷作用使其斷裂而引起橋頭線形突變，造成區域性沉降。
（2）根據橋梁的長度，通常設定搭板長度為：大中橋8m，小橋及涵洞5m。而在施工中路橋間填土高度不一樣，產生較大的相對沉降量，使得搭板長度不足以起到順接作用。
3.3 台後填料不當及壓實不足
臺背填料選取不當和壓縮不實也易引起路基的沉降。若選取的材料的強度不夠或摩擦角過小，使得路基的承載力和抗剪下能力不夠，在自身重量和外界載荷的作用下容易造成沉降。而台背填料又位於臺背這個特殊位置，在築路施工過程中不易被機械碾壓到，很難將填料顆粒間的孔隙完全消除，很難使土基的壓實度達到95%以上。
這樣一旦在公路自重及車輛的垂直荷載與振動作用下，便在一定期限內時填料逐漸被壓縮，密實度逐漸增大，產生路基沉降。
3.4 剛柔突變引起沉陷
若路面的剛度不同，其在跳車處所產生的振動效果也不同，剛性材料對能量的吸收要比柔性材料小。由於結構物橋台是由鋼筋混凝土澆注而成，整體剛度非常大，屬剛性體；而與其相連的道路剛性較小，屬柔性較大的塑性體。二者之間顯然存在著較大的剛度差，這必然引起它們間產生較大的剛度突變和較大的塑性變形相對差，即引起明顯的沉降現象。
綜上所述，橋頭差異沉降形成的原因很多。而結構差異、設計考慮不周和施工控制不嚴等綜合因素，導致了差異沉降的發生和發展。
4 橋頭沉降的防治措施
4.1 對地基加固進行處理
公路橋頭沉降大多是由軟土地基引起的，因此地基加固是處治地基的不均勻沉降最有效也是最關鍵的方法。對軟粘土而言，可採用排水法來使其固結，如通過設定塑料排水板來改善地基的排水條件，使地基承受附加荷載後，大大加快排水固結過程，進而提高地基強度。對於軟弱地基而言，除了常規的排水固結措施外，目前國內已有換土法、超載預壓法、注漿加固法、深層攪拌樁法、振動碎石樁法和擠密砂樁法等方法。
下面主要介紹深層攪拌法和注漿加固法在加固橋頭軟基中的應用。
4.1.1深層攪拌法
深層攪拌法常用來加固飽和黏性軟土地基。目前應用最多的為粉噴樁，它採用專門深層攪拌機械裝置，並借助於壓縮空氣，從中心軸處向四周的土體噴出漿體或其他粉體固化劑，土體與漿體經葉片攪拌結合並吸收周圍水分，最後在深層軟土中發生一系列物理變化和化學反應，形成乙個整體的具有一定強度的優質復合地基，因而大大提高地基的承載力，減少工後沉降量。
採用石灰粉噴樁加固軟黏土時，石灰能吸收軟土中的水分使土體中水分降低，並使土顆粒凝聚而形成較大的團粒，同時發生化學反應生成復合水化物，逐漸硬化後黏結在一起從而提高了地基的整體強度和抗剪下能力。水泥攪拌樁加固軟黏土時，水泥在加固過程中會發生水解和水化反應，水化後生成的鈣離子能與土粒中的鈉離子交換，這些反應使土顆粒形成不溶於水的、並且具有一定強度的含鈣化合物，從而提高軟土強度。
攪拌樁的設計內容主要包括：確定樁長，選擇粉體固化劑型別及其摻入量；下臥層地基的驗算；置換率和樁數的計算；樁位的平面布置。當利用深層攪拌法處理台後路基時，樁長及置換率應重點考慮。
工程中通常路**處的樁較長，路肩處較短，近橋台處較長，一般路段較短。經驗表明，樁長在10m 左右較宜，置換率以15%-25%最佳。
粉噴樁固結法適用於深層淤泥爛黏土地基，能明顯的減少工後沉降，並且此工藝施工過程無振動、無汙染，不會對對周圍環境和建築物產生影響，在軟土路基處理中得到廣泛應用。但此方法不適合處理有機質含量較高的軟黏土，尤其是地層中含有硫酸的區域，而且在冬季施工時易受氣溫的影響。
4.1.2注漿加固法
注漿加固法就是將拌製好的注漿液用注漿幫浦壓進需加固的回填體中, 把回填體空隙中的空氣、水擠出, 注入的漿液通過充填、滲透、壓密等作用進入回填體空隙中, 對回填體進行膠結; 同時在注漿液中加入一定量的微膨脹劑( 參量為1% ~ 3% 水泥用量) , 通過微膨脹劑的膨脹對回填體進行擠實, 從而達到改善回填體的物理力學效能、提高其密實度和承載力的目的。
注漿孔應按照位置的不同設定間距，邊緣孔間距可稍小，中間孔間距可稍大。同時應按照填料種類、壓實狀態、漿液濃度等因素，按照滲透壓密漿來計算漿液的擴散半徑，確定合適的孔間距。
當注漿成孔後, 將管壁交錯開孔的內徑為2cm的鍍鋅鋼管放入注漿孔中, 管口周圍用水泥封閉, 留出管頭連線注漿管。注漿施工採用注漿幫浦進行靜態注漿, 注漿時採用少量多次的方法, 密切注意觀測路基周圍是否有冒漿, 如果有應立即停止注漿,換乙個較遠的孔繼續注漿, 並根據室內標準試驗配合比試驗漿液的初、終凝時間選擇合適的間歇時間, 再回來注原來這個注漿孔。
注漿採用注漿壓力和注漿量進行雙控, 注漿壓力一般控制在0.2～0.5mpa; 注漿量應根據不同回填材料情況、注漿範圍、漿液擴散、漿液配比等因素,估算出每孔的注漿量。
當注漿量超出估算量較大時,應分析原因, 如果沒有跑漿, 應繼續注漿直到壓力表讀數很快上公升時才停止注漿, 並補漿2～3次。正常注漿一般採用先稀漿後濃漿的注漿方法。注漿順序先邊緣後中間的方法, 並採取跳孔方式注漿。
4.2 選擇合適的台後填料
若在臺揹回填區範圍內使用土作為填料，由於其內摩擦角較小，若壓實質量不好，易引起所填路基產生較大的沉降。在此範圍內宜選用摩擦角大、強度高的填料，如岩渣、礫石、碎石、砂礫、石灰穩定土、水泥穩定土等，這些填料不僅壓實速度快，通常還具有較好的透水性，能減輕雨水的危害，使從臺背縫隙中滲入的雨水順利的沿排水管或盲溝排到路基外，這樣也有利於改善壓實效能，使路基達到較理想的密實度。此外，為了減輕路堤自重以降低地基應力，可採用如粉煤灰等輕質材料，用粉煤灰填築橋涵臺背，可以有效降低地基的荷載，從而減少地基沉降以及路基對橋台的側壓力。
4.3 提高臺背材料的壓實度
選擇好填料之後，對填料的壓實也很重要。壓實效果主要受這些因素的影響：含水量、碾壓層的厚度、地基的強度以及壓實機械的型別、碾壓遍數等等。
首先要測定填築材料含水量，壓實在最佳含水量的情況下進行以取得最好效果；如果土的含水量過大，可摻入適量的石灰或採用翻鬆晾曬來降低含水量；如果含水量過小，則可澆撒適量的水後再進行壓實。其次，壓實機械對一定含水量填築材料的壓實狀態有很大影響。壓實機械型別、壓實遍數以及填土分層的壓實厚度是由土的種類和壓實度要求決定的，應通過具體試驗來確定。
施工過程中盡可能擴大施工場地，以便充分發揮一般大型填方壓實機械的使用，認真施工，給予充分壓實，在不能用大型機械壓實的情況下，要用小型振動壓路機或蛙式打夯機進行壓實或進行強夯。
4.4 設定完善排水設施
排水設施對填方的穩定極為重要特別對靠近構造物背後的填料，施工前應做好排水使原地基排水固結必要時進行換填或打樁排水固結。
4.5 土工格柵處理橋台涵背的填方
土工格柵是一種抗拉強度較高的材料，具有良好的水穩性，對路基土粒間存在一定的約束作用。在土基中間加土工格柵形成加筋土，增強其抗拉強度，從整體上提高土體承載力和抗剪強度。加筋土的作用有：
①加筋土在承受荷載時，它與土體之間產生的摩擦作用能約束土體的側向變形，增強承載力；②加筋土能提高抗剪強度，相應的剪下變形較素土小；③土工格柵使作用荷載均勻地分布在整個加筋土土層上，受力均勻，減小單位土體面積上壓強，從而降低沉降的可能性。由此可見，在台後填築中應用土工格柵能夠有效降低土體受荷壓縮變形，很大程度上緩解橋頭沉降的程度。
在施工土工格柵時，應首先挖開基坑砌築構造物（橋台、通道、涵洞），將構造物砌到一定標高（至少高於地面線）。然後用砂礫或者其他材料把構造物兩端場地整平，並充分壓實並分層填築礫石至構造物的砌築標高。在構造物兩端5～10mm範圍內，鋪一層土工格柵，把30～80mm長的格柵伸入構造物內，然後再砌築一層，把格柵的一端壓入構造物中，壓入長度至下而上逐漸減少即層與層之間剪下齒縫。
砌築時，壓入層的砂漿一定要充分，揹包石壓緊格柵末端，不能留縫，以免影響層與層之間的粘結力，其餘土工格柵用u型釘錨固在壓實好的路基上，格柵最好用雙向抗拉格柵，每層格柵的間距根據填土高度或按設計意圖施工。
在進行土工格柵施工時應該注意控制土工格柵的各項效能指標，由於它通常是由高密度聚乙烯材料擠壓成型，在20℃以下時，其抗拉強度應滿足橫向不小於5kn/m，縱向不小於6kn/m，拉伸模量不小於100kn/m ；格柵層滿足填土1.5m以內間距為40cm，1.5m 以外間距逐漸加大，下疏上密，長度由下而上按1:
1的坡率增加。
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