山西科技SHANXI SCIENCE AND TECHNOLOGY 2010年第25卷第1期
●应用技术
高速公路中路基三背引起常见病害及原因分析
张领先，束
摘
懿，车正伟
（贵州省交通建设工程造价管理站，贵州贵阳，550003）
要：高速公路路基三背（桥背、涵背、挡墙背）回填是公路行业中非常重要的一个环节，处理边坡失稳等问题。为了寻找经济合理的治理措施，文章对引起三不好会产生桥头跳车、
背的病害原因进行了分析研究。
关键词：三背；病害；原因分析中图分类号：U415.12
文献标识码：A
我国的高等级公路大多数交通量非常大，而工程的建设周期往往比较短，对于路基建设没有足够的时间作自然沉降，这样就直接影响下道工序的施工及路面的质量，特别是软基段，即使路面成型，也会使路面过早损坏，原因是后期的自然沉降会导致路面下沉，特别是在路基高填方段，在构筑物的背后，由于存在这些较大的变形差异，很容易造成路面的断裂、错台、塌陷等，这些问题导致公路早期疲劳损坏，引起交通中断，造成较大的经济损失。1路基三背问题引起的常见病害1.1
路基错台
路基错台是指路基由于沉降差异或者刚度差异引起的一种公路病害现象。
桥头跳车就是错台引起的一种典型形式。在已建成的公路中，许多桥涵两端出现了不同程度的错台或较为明显的沉降。这些错台，轻者使车辆在行驶中产生跳跃和冲击，从而对路面和桥梁造成附加的冲击荷载，并降低行车舒适性；重者使车辆在短时间内急剧减速或由于减速不及时而造成行车事故，桥头错台对公路正常通行会产生明显影响。1.2
路基开裂
路基开裂是指由于路基压实不足导致路面形成的一种网状破坏。裂缝产生的结果是破坏了路面的连续性和整体性，影响了路面的使用质量。更为严重的是，裂缝的存在使得路表雨、雪水长期由裂缝渗入到基层中，从而影响了路基的强度和稳定性，导致路面的早期破坏，降低了路面的使用寿命。1.3
路基坍塌
路基坍塌是指由于公路路基压实不足或其他自然因素（如水的作用）形成的公路病害，这是路基工程中最为严重的病害，它会直接导致事故的发生，在公路设计和施工中，要严格控制标准，杜绝此类恶性事故的发生。2
路基三背病害原因分析
由于设计、施工、地基及结构的差异等因素，在一定时期荷载的作用下，公路桥涵两端与道路衔接处，桥涵构造物和路基沉
收稿日期：2009-09-30
作者简介：1）张领先，男，1979年出生，2008年毕业于重庆交通大学，硕士，助理工程师，550003，贵州省贵阳市延安西路185号·92·
文章编号：1004-6429（2010）01-0092-02
降不一，产生相对竖向位移，引起构造物台背路基下沉，形成台阶。经过调研、分析有以下几种原因：2.1
地基土质不良引起沉降
地基土质不良引起沉降是导致桥头跳车的主要原因，但地基基础种类繁多，土质差别也比较大，即使其上部荷载相同，因地质土质的不同，下沉量也将产生很大的区别；地质相同，但其上部荷载不相同时，下沉量也是不相同的。为了便于分析，在此将地基基础暂分三大类：软基、软土地基、稳定地基。
（1）软基。地基的土质为软土，它在路基、路面施工过程中，由于受上部荷载作用，极易被压缩，导致路基可能失稳，或路基、路面施工后期，路基将发生较大的沉降（沉降量在20～30cm 以上）。这类地基虽然在施工过程中采取措施，但因地基残余变形存在，往往在通车后不久，桥涵两端路基下沉引起桥头跳车，严重时会使桥台向后倾斜，发生不均匀沉降，危机行车安全。
（2）软土地基。桥涵施工过程中对原土层破坏与扰动后，在路基荷载长期作用下，特别是在重型车辆冲击，振动荷载反复作用下，地基的软土结构发生较大的变化。在通车半年、一年、两年，甚至三年后，地基发生较大的沉降，引起桥头跳车、
边坡失稳。（3）稳定地基。稳定地基一般指地基的土质好，承载力比较大，一般情况下不发生地基沉降，但是在高填路基地段，由于其上部的附加荷载特别大，在这种大荷载的长期作用下，地基一定范围内土的颗粒结构发生改变，由于土颗粒受到压缩，它们的变形向路基两边与桥涵底部扩散，加上土颗粒受压后，密实度增加。在通车一、
二年或更长一点时间后，地基下沉（下沉范围较大，下沉量与地基土质情况、路基填土高度有关），引起桥头跳车、边坡失稳。2.2
三背路基填料引起的沉降
（1）三背路基填料压缩沉降。公路通车后，在车辆垂直振动荷载和自身重力作用下，填料迅速压缩，孔隙率降低，便在短期时间内产生压缩沉降，造成桥头跳车，它的沉降量一般不大，但它发生得比较早、比较快。第二种是虽然施工时工序符合要求，路基各层填土的密实度达到规范要求，由于路基填土过高，随时
间推移填土压缩，路基填土高度相对变小产生沉降，这种沉降范围大，发生的也晚。
（2）三背渗水导致路堤沉降加大。由于三背处防水设施不够
张领先，等：高速公路中路基三背引起常见病害及原因分析完善，使得路面、桥台上的水渗入台后路基，或堤脚排水不畅而积水过多、过久，从而导致路基软化及其基础含水量增大，在外荷载的作用下，路基和路基基础进一步沉降，从而加大了路面的沉降。
（3）桥头路堤土向前推移引起台后路基的沉陷，这种情况主要是针对埋置式肋板台或柱式桥台而言。对埋置式桥台首先往往是台前土较台后路基土的密实程度低，所以台后路基土对与其相通的台前土(主要是锥坡填土) 有一个力的扩散作用，再加上台后活载的作用，其对台后路堤土产生的附加荷载同样向台前扩散，若台前土密实度不足，就会使台后土向台前挤压，从而引起台后路基土的沉陷。2.3
路面结构层压缩引起的沉降
高速公路施工时，在三背身后一定范围内的垫层、基层的密实度一般较低，远达不到设计值或规范规定值。但通车后，在行车的垂直荷载与振动荷载的作用下，垫层、基层的密实度迅速增加，结构层压缩，路面结构厚度相对变薄引起沉降。这类沉降量不大，但在通车后不久就迅速发生。在有其他沉降的情况下(特别是在软基与软土地基) ，它起着加速与加重桥头跳车、边坡失稳的作用。2.4
设计缺陷产生的沉降
目前，我国现行规范对三背回填的设计只要求回填土的压实度与同层位路基压实度相同，据此，绝大部分高等级公路的设计对三背回填也只强调压实度要求，个别对此问题比较重视的设计则加设了枕垫和钢筋混凝土搭板，但是均有不完善之处：
（1）对桥头处、挡墙处的地基条件重视不足，尤其是高路堤地段，设计上往往忽略高路堤对地基尤其是软弱土地基产生的不利的附加荷载。
（2）在勘察设计时，由于受工程经费的限制，不得不压缩桥孔，增加桥头路堤高度，同时又减少或限制桥头软基处理范围等，这也是产生桥头跳车的原因之一。
（3）台后搭板的长度过短，由路基的弹性地段过渡到桥上的刚性地段变化太突然。
（4）对埋置式桥台台前锥坡设置太陡，尤其是桥台较高的情况，并且对锥坡的压实度没有明确的施工要求。
（5）三背排水设计不完善，地下水或自然降水从路面、边坡渗透到路基台背的水分不能及时排走，路基含水量增大，强度降低，导致沉降；台顶设置伸缩缝，且台顶没有完善的防水设施，造成台后路基渗水。
1997. ［2］刘2.5
2010年第25卷第1期
（6）忽略了施工条件，对台后填料及台后路基的碾压程度没有明确的设计要求，为节省投资，就地取材选择填料而不作适当处理，使其质量欠佳。
（7）桥涵结构、挡墙与路基按各自的指标进行设计，没有统一的标准；其工后允许沉降产生差异导致桥头跳车。
施工控制不严
（1）因施工不当或施工程序颠倒让桥头路堤施工滞后完成，桥头路堤自然沉降时间较短，或桥头施工一结束就通车，导致工后沉降量加大而产生桥头跳车，这种现象较普遍。
（2）通常软土地基上桥头施工是整个工期的关键工序，要及早开工，待软基处理完，在满足路堤稳定和填荷速率的情况下，须抓紧完成桥头路堤。但有时受总工期影响，在路堤沉降还没有稳定、沉降速率过大的情况下，主管部门或业主就通过行政命令进行下道工序施工，铺筑路面，以求早日通车，而导致桥头跳车现象。
（3）由于桥头路堤较高，而填料在桥台附近因地方狭窄不易压实或填料质量差达不到设计要求和规范标准，尤其是埋置式桥台，台后碾压与台前碾压施工不统一。造成填料压缩而产生桥头跳车现象。
（4）施工管理不完善造成路桥施工分家，有时桥梁与桥头路堤施工单位不是一家，又缺乏协调，桥头路堤单独处理，与总体路基施工不统一，且施工质量无法保证。大型桥梁通常直接承包给专业性很强的施工队伍施工，而其施工队伍往往对桥头引道施工既缺乏施工设备，又缺少施工经验，导致路堤施工质量低劣而产生桥头跳车。
（5）有的施工单位为了施工方便，把桥头当作施工场地，直接影响桥头软基处理和路堤施工。
（6）由于工期紧张，结构物和路基主体同时进行施工，同时完成施工，路基稳定性较差，并在填筑完成后就立即进行了路面施工，三背自重和车辆荷载作用产生的沉降相叠加，使得三背与结构物连接处产生错台，导致跳车等现象的发生。
参考文献
［1］龚晓南. 地基处理新技术［M ］. 西安:陕西科学技术出版社，
松. 粉煤灰在处理桥头跳车上的应用［J ］. 交通科技，
锋编著. 高性能混凝土技术［M ］. 北京：原子能
2000（4）：19-21. ［3］冯乃谦，邢
出版社，2000.
Analysis on the Common Damages Caused by the “Three-backs ”of Expressway
Roadbeds
ZHANG Lingxian, SHU Yi, CHE Zhengwei
ABSTRACT:The backfilling of the "three-backs" (bridgeback, tunnel back and retaining wall back) of expressway roadbeds is a
very important link in road construction, improper treatment may cause bumps at bridge heads and slope instability. The causes of the dam －ages are analyzed for economic and reasonable controlling measures.
；damage ；cause analysis KEYWORDS:“three-backs ”
·93·
山西科技SHANXI SCIENCE AND TECHNOLOGY 2010年第25卷第1期
●应用技术
高速公路中路基三背引起常见病害及原因分析
张领先，束
摘
懿，车正伟
（贵州省交通建设工程造价管理站，贵州贵阳，550003）
要：高速公路路基三背（桥背、涵背、挡墙背）回填是公路行业中非常重要的一个环节，处理边坡失稳等问题。为了寻找经济合理的治理措施，文章对引起三不好会产生桥头跳车、
背的病害原因进行了分析研究。
关键词：三背；病害；原因分析中图分类号：U415.12
文献标识码：A
我国的高等级公路大多数交通量非常大，而工程的建设周期往往比较短，对于路基建设没有足够的时间作自然沉降，这样就直接影响下道工序的施工及路面的质量，特别是软基段，即使路面成型，也会使路面过早损坏，原因是后期的自然沉降会导致路面下沉，特别是在路基高填方段，在构筑物的背后，由于存在这些较大的变形差异，很容易造成路面的断裂、错台、塌陷等，这些问题导致公路早期疲劳损坏，引起交通中断，造成较大的经济损失。1路基三背问题引起的常见病害1.1
路基错台
路基错台是指路基由于沉降差异或者刚度差异引起的一种公路病害现象。
桥头跳车就是错台引起的一种典型形式。在已建成的公路中，许多桥涵两端出现了不同程度的错台或较为明显的沉降。这些错台，轻者使车辆在行驶中产生跳跃和冲击，从而对路面和桥梁造成附加的冲击荷载，并降低行车舒适性；重者使车辆在短时间内急剧减速或由于减速不及时而造成行车事故，桥头错台对公路正常通行会产生明显影响。1.2
路基开裂
路基开裂是指由于路基压实不足导致路面形成的一种网状破坏。裂缝产生的结果是破坏了路面的连续性和整体性，影响了路面的使用质量。更为严重的是，裂缝的存在使得路表雨、雪水长期由裂缝渗入到基层中，从而影响了路基的强度和稳定性，导致路面的早期破坏，降低了路面的使用寿命。1.3
路基坍塌
路基坍塌是指由于公路路基压实不足或其他自然因素（如水的作用）形成的公路病害，这是路基工程中最为严重的病害，它会直接导致事故的发生，在公路设计和施工中，要严格控制标准，杜绝此类恶性事故的发生。2
路基三背病害原因分析
由于设计、施工、地基及结构的差异等因素，在一定时期荷载的作用下，公路桥涵两端与道路衔接处，桥涵构造物和路基沉
收稿日期：2009-09-30
作者简介：1）张领先，男，1979年出生，2008年毕业于重庆交通大学，硕士，助理工程师，550003，贵州省贵阳市延安西路185号·92·
文章编号：1004-6429（2010）01-0092-02
降不一，产生相对竖向位移，引起构造物台背路基下沉，形成台阶。经过调研、分析有以下几种原因：2.1
地基土质不良引起沉降
地基土质不良引起沉降是导致桥头跳车的主要原因，但地基基础种类繁多，土质差别也比较大，即使其上部荷载相同，因地质土质的不同，下沉量也将产生很大的区别；地质相同，但其上部荷载不相同时，下沉量也是不相同的。为了便于分析，在此将地基基础暂分三大类：软基、软土地基、稳定地基。
（1）软基。地基的土质为软土，它在路基、路面施工过程中，由于受上部荷载作用，极易被压缩，导致路基可能失稳，或路基、路面施工后期，路基将发生较大的沉降（沉降量在20～30cm 以上）。这类地基虽然在施工过程中采取措施，但因地基残余变形存在，往往在通车后不久，桥涵两端路基下沉引起桥头跳车，严重时会使桥台向后倾斜，发生不均匀沉降，危机行车安全。
（2）软土地基。桥涵施工过程中对原土层破坏与扰动后，在路基荷载长期作用下，特别是在重型车辆冲击，振动荷载反复作用下，地基的软土结构发生较大的变化。在通车半年、一年、两年，甚至三年后，地基发生较大的沉降，引起桥头跳车、
边坡失稳。（3）稳定地基。稳定地基一般指地基的土质好，承载力比较大，一般情况下不发生地基沉降，但是在高填路基地段，由于其上部的附加荷载特别大，在这种大荷载的长期作用下，地基一定范围内土的颗粒结构发生改变，由于土颗粒受到压缩，它们的变形向路基两边与桥涵底部扩散，加上土颗粒受压后，密实度增加。在通车一、
二年或更长一点时间后，地基下沉（下沉范围较大，下沉量与地基土质情况、路基填土高度有关），引起桥头跳车、边坡失稳。2.2
三背路基填料引起的沉降
（1）三背路基填料压缩沉降。公路通车后，在车辆垂直振动荷载和自身重力作用下，填料迅速压缩，孔隙率降低，便在短期时间内产生压缩沉降，造成桥头跳车，它的沉降量一般不大，但它发生得比较早、比较快。第二种是虽然施工时工序符合要求，路基各层填土的密实度达到规范要求，由于路基填土过高，随时
间推移填土压缩，路基填土高度相对变小产生沉降，这种沉降范围大，发生的也晚。
（2）三背渗水导致路堤沉降加大。由于三背处防水设施不够
张领先，等：高速公路中路基三背引起常见病害及原因分析完善，使得路面、桥台上的水渗入台后路基，或堤脚排水不畅而积水过多、过久，从而导致路基软化及其基础含水量增大，在外荷载的作用下，路基和路基基础进一步沉降，从而加大了路面的沉降。
（3）桥头路堤土向前推移引起台后路基的沉陷，这种情况主要是针对埋置式肋板台或柱式桥台而言。对埋置式桥台首先往往是台前土较台后路基土的密实程度低，所以台后路基土对与其相通的台前土(主要是锥坡填土) 有一个力的扩散作用，再加上台后活载的作用，其对台后路堤土产生的附加荷载同样向台前扩散，若台前土密实度不足，就会使台后土向台前挤压，从而引起台后路基土的沉陷。2.3
路面结构层压缩引起的沉降
高速公路施工时，在三背身后一定范围内的垫层、基层的密实度一般较低，远达不到设计值或规范规定值。但通车后，在行车的垂直荷载与振动荷载的作用下，垫层、基层的密实度迅速增加，结构层压缩，路面结构厚度相对变薄引起沉降。这类沉降量不大，但在通车后不久就迅速发生。在有其他沉降的情况下(特别是在软基与软土地基) ，它起着加速与加重桥头跳车、边坡失稳的作用。2.4
设计缺陷产生的沉降
目前，我国现行规范对三背回填的设计只要求回填土的压实度与同层位路基压实度相同，据此，绝大部分高等级公路的设计对三背回填也只强调压实度要求，个别对此问题比较重视的设计则加设了枕垫和钢筋混凝土搭板，但是均有不完善之处：
（1）对桥头处、挡墙处的地基条件重视不足，尤其是高路堤地段，设计上往往忽略高路堤对地基尤其是软弱土地基产生的不利的附加荷载。
（2）在勘察设计时，由于受工程经费的限制，不得不压缩桥孔，增加桥头路堤高度，同时又减少或限制桥头软基处理范围等，这也是产生桥头跳车的原因之一。
（3）台后搭板的长度过短，由路基的弹性地段过渡到桥上的刚性地段变化太突然。
（4）对埋置式桥台台前锥坡设置太陡，尤其是桥台较高的情况，并且对锥坡的压实度没有明确的施工要求。
（5）三背排水设计不完善，地下水或自然降水从路面、边坡渗透到路基台背的水分不能及时排走，路基含水量增大，强度降低，导致沉降；台顶设置伸缩缝，且台顶没有完善的防水设施，造成台后路基渗水。
1997. ［2］刘2.5
2010年第25卷第1期
（6）忽略了施工条件，对台后填料及台后路基的碾压程度没有明确的设计要求，为节省投资，就地取材选择填料而不作适当处理，使其质量欠佳。
（7）桥涵结构、挡墙与路基按各自的指标进行设计，没有统一的标准；其工后允许沉降产生差异导致桥头跳车。
施工控制不严
（1）因施工不当或施工程序颠倒让桥头路堤施工滞后完成，桥头路堤自然沉降时间较短，或桥头施工一结束就通车，导致工后沉降量加大而产生桥头跳车，这种现象较普遍。
（2）通常软土地基上桥头施工是整个工期的关键工序，要及早开工，待软基处理完，在满足路堤稳定和填荷速率的情况下，须抓紧完成桥头路堤。但有时受总工期影响，在路堤沉降还没有稳定、沉降速率过大的情况下，主管部门或业主就通过行政命令进行下道工序施工，铺筑路面，以求早日通车，而导致桥头跳车现象。
（3）由于桥头路堤较高，而填料在桥台附近因地方狭窄不易压实或填料质量差达不到设计要求和规范标准，尤其是埋置式桥台，台后碾压与台前碾压施工不统一。造成填料压缩而产生桥头跳车现象。
（4）施工管理不完善造成路桥施工分家，有时桥梁与桥头路堤施工单位不是一家，又缺乏协调，桥头路堤单独处理，与总体路基施工不统一，且施工质量无法保证。大型桥梁通常直接承包给专业性很强的施工队伍施工，而其施工队伍往往对桥头引道施工既缺乏施工设备，又缺少施工经验，导致路堤施工质量低劣而产生桥头跳车。
（5）有的施工单位为了施工方便，把桥头当作施工场地，直接影响桥头软基处理和路堤施工。
（6）由于工期紧张，结构物和路基主体同时进行施工，同时完成施工，路基稳定性较差，并在填筑完成后就立即进行了路面施工，三背自重和车辆荷载作用产生的沉降相叠加，使得三背与结构物连接处产生错台，导致跳车等现象的发生。
参考文献
［1］龚晓南. 地基处理新技术［M ］. 西安:陕西科学技术出版社，
松. 粉煤灰在处理桥头跳车上的应用［J ］. 交通科技，
锋编著. 高性能混凝土技术［M ］. 北京：原子能
2000（4）：19-21. ［3］冯乃谦，邢
出版社，2000.
Analysis on the Common Damages Caused by the “Three-backs ”of Expressway
Roadbeds
ZHANG Lingxian, SHU Yi, CHE Zhengwei
ABSTRACT:The backfilling of the "three-backs" (bridgeback, tunnel back and retaining wall back) of expressway roadbeds is a
very important link in road construction, improper treatment may cause bumps at bridge heads and slope instability. The causes of the dam －ages are analyzed for economic and reasonable controlling measures.
；damage ；cause analysis KEYWORDS:“three-backs ”
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