软基桥台位移病害分析及预防措施

 

　　连云港软基是全国有名的四大软基之一，为多年海淤而成,上表有2～3M厚的粘土层，下面即为十几米深的淤泥质粘土，最大含水量超过80％，这样的软土强度低，压缩性大，主要影响有两个方面：

　　（1）软基压密下沉；

　　（2）填土引起软基塑性流动。

对于桥墩只考虑前者就可以了，但对于桥台，后一问题更显重要，因为地基失稳产生的塑性流动将引起桥台的前移、下沉和转动，导致桥梁的破坏，影响桥梁的使用。本文就桥台发生位移的原因及预防措施进行简单论述。

 

1　因桥台位移产生的桥梁病害

　　地基软弱下卧层的塑性流动或沉降引起的桥梁破坏主要表现在：

　　（1）软弱下卧层向河心的滑动，剪断桥台基桩、支座等也同时发生破坏。如新墟路排淡河桥桥头滑坡把桥台桩挤斜，使桩报废重打，不得已在滑坡岸增加1孔桥长；蔷薇河老桥实施改造时，由于东桥台滑移，只好把单排桩结构变更为双排桩结构；310国道大浦河老桥也因桥头滑坡而增加1孔；其中尤以连云港市魏跳桥破坏最为典型，该桥布设3孔（20M＋30M＋20M），处于软基中，西幅采用框架埋置式桥台，东幅采用带基桩"U"型台，桥头填土5M高，又处于改河、临河段，当时限于经费，存在压缩河道现象，桥台前移使墩、背墙、耳墙、台帽、台身出现较大剪切裂缝，台后路基出现大范围的不均匀沉降及滑动裂缝，1999年不得不对该桥作较大的整治加固。

　　（2）伸缩缝顶死使伸缩缝装置破坏。当移动量大时，将会导致背墙破坏而且大梁局部压曲、开裂、破碎；如果是正在施工中的桥，大梁将无法安装。如大浦河老桥背墙和梁端顶死且严重开裂、破碎，蔷薇河老桥东桥台前移，跨径缩小后，只得为边孔制做短了十几厘米的T梁。

　　（3）桥头跳车。对于软基桥梁来说，由于桥梁与路堤在完工后的沉降不同，桩基础桥台完工后沉降较小，而台后高路堤完工后沉降较大，从而出现桥头跳车现象，影响桥梁的使用功能。虽然可设置桥头搭板过渡、调整沉降差，但由于调坡距离短，只能解决小的沉降，如果发生较大沉降时，反而造成二次跳车。如果不设搭板，为防跳车要频繁调整加铺引道面层，给养护带来麻烦，且行车不舒适。如南城桥、排淡河桥、运盐河桥、新滩桥等台后都已出现较大沉降，造成桥头严重跳车。

 

2　影响桥台位移的几个因素

2.1　台背填土过高

　　软基高填土造成土压力增大，使桥台产生较大的位移。

2.2　软土层埋置深度

　　连云港软土层一般埋置在地表下约2～3M，深约10M，属于浅埋置深度。埋置越浅，越易沉陷和滑动。对多层软土，主要是上层影响，下层影响较小。

2.3　软土层厚度

　　软土层越厚，越易发生较大的沉降及滑移。

2.4　软土层含水量

　　连云港市软土层为海淤泥质粘土，形成时间不一，含水量高达80％，强度极低，非常容易发生沉降和滑动现象。

2.5　桥台型式

　　重力式桥台自重大，对地基要求高，在软基中发生前移比例较高。连云港市软基不宜采用重力式桥台，应设计以桩基为主的轻型桥台,将力传递至较好的土层上，并减轻水平土压力对桥台的影响。该市魏跳桥的西幅采用轻型框架式桩基桥台，东幅采用带基桩"U"型台，东西幅同宽，但东幅用桩多，造价高，反而桥台前移较大，破坏更严重。

 

3　预防桥台位移的几种措施

　　针对影响桥台位移的几个因素及软土自身特点，可从以下几个方面进行处理，防止桥台位移。

3.1　采用溜坡式、搭板式、箱式等轻型桥台，这几种桥台结构，可以平衡部分或大部分台后的土压力，减少土压力对结构的影响。

3.2　人工加固、改善地基

　　（1）清除全部或部分软基，换填压缩性低、强度高、透水性好的材料。宁连路中小桥桥头锥坡及台后填土全部换填山场碎石土处理，效果很好。

　　（2）用挤（压）密法（如砂桩、粉喷桩、木桩、振充碎石桩等）使土密实脱水，减少土体中的孔隙，从而减少土的压缩性，增加复合地基的抗剪和竖向承载力。几种方法中，以粉喷桩处理桥头软基效果为佳。　　（3）用预加法使土压密脱水，增加软基的抗剪及竖向强度，使桥台软基位移提前发生，从而减少建桥后桥台的位移量。在工期不急的情况下采用该方法，效果较好，而且造价较低。宁连路的南宋高填土段大部分都是这样处理的。在采用该方法的同时，如果能与砂桩、塑料排水板、粉喷桩等措施相结合，处理效果将更好。

3.3　减轻台后土压力和平衡荷载法

　　（1）增加桥长，降低桥台标高，减少台后填土高从而减小土压力。

　　（2）用压力分散法（如竹筏、土工布、整板基础等），加大底面，分散受力，使基底压应力小于软基允许承压力（40～80KPA）。宁连路的武马低填土段，原设计用砂井、塑料排水板结合为期一年半的预压进行处理，后根据软基情况对路基进行了变更设计，采用数层土工布加强地表硬壳层的处理方法，避免了深层处理，这既保证了质量，又缩短了工期，还节省了造价。

　　（3）减轻台背荷载法，即台后用轻质材料或中间设空箱减少台后路基重量。

　　（4）平衡压重填土法，先在台前填土压重，然后再进行台背填土。

 

4　设计注意事项

4.1　软基负摩阻力影响

　　地基压密下沉对桥台基础造成向下的负摩阻力在设计中必须考虑，否则桥台易产生较大的下沉。

4.2　桥头路基沉降及滑动稳定性验算

　　桥台基础除强度计算外还必须进行地基稳定性验算，这是"桥规"所要求的，而且应特别注意临河、改河段桥头路基滑动验算。

4.3　设计应选用合理的桥台结构型式，努力降低台后填土高度，尽量使用已有成功先例的、成熟的软土处理方案。

 

5　施工注意事项

桥台沉降和前移多发生在台后填土施工中及刚完工之后，如施工顺序得当，就能在很大程度上减少沉降和前移。

5.1　缓慢填土，分层压实，保证压实度及填土稳定。对于挖基部分，在保证压实的情况下，应尽快回填，防止四周塌方。

5.2　挖方及施工材料不能堆于临台岸上，避免堆载不当造成的路基滑坡及桥台失稳破坏。

5.3　先填河钻桩后开挖河道的施工方法将对河床及两侧软土造?quot;加载再卸载"的扰动破坏，引起软土失稳，应尽量避免使用这种方法。

5.4　采取合理的施工顺序，当工期许可时，可以先填土预压，再钻桩施工桥台；上部可以先安装好大梁，再进行桥头填土；先做台后以外的填土，再做台后填土。

 

6　总结

连云港市软基处理是由来已久的老大难问题。在该区域建桥一定要先钻探，弄清桥位地质情况，根据上部构造对承载力、变形及稳定性的要求，结合当地所产材料和经济条件，进行充分研究后决定应采取的设计方案和施工方案，以确保桥台稳定，提高工程质量。

 

参考文献

〔1〕《公路桥涵设计规范》汇编.北京：人民交通出版社，1989.

〔2〕《公路硗恋鼗?返躺杓朴胧┕ぜ际豕娣丁?北京：人民交通出版社，1996.

〔3〕徐启友.《桥梁修理及技术改造》.北京：人民交通出版社，1992.

〔4〕《新墟一级公路施工图设计》.兰州：铁道康谝豢辈馍杓圃海?986.

〔5〕《宁连一级公路施工图设计》.西安：交通部第一勘测设计院，1992