淺述軟土地基橋臺(tái)病害及防治措施

溫皓琳

【摘 要】本文分析了修建在軟土地基上的橋臺(tái)的幾種主要的病害及原因，并對(duì)有效預(yù)防軟土地基橋臺(tái)病害的幾種措施進(jìn)行了論述。

【關(guān)鍵詞】軟土地基；橋臺(tái)；病害；控制措施

0.引言

橋臺(tái)應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性，對(duì)橋臺(tái)地基的承載力、沉降量、地基與基礎(chǔ)之間的摩阻力等都有一定的設(shè)計(jì)要求，以避免在荷載作用下橋臺(tái)發(fā)生過大的水平位移、轉(zhuǎn)動(dòng)或沉降而影響橋跨的正常使用。但是對(duì)于修建在軟土地基上的橋臺(tái)，如果軟土層較厚，再加上臺(tái)后路基填土較高，設(shè)計(jì)時(shí)即使考慮了一般橋臺(tái)的設(shè)計(jì)要求，橋頭軟土仍會(huì)在上覆路堤荷載作用下側(cè)向變形和固結(jié)，對(duì)橋臺(tái)穩(wěn)定產(chǎn)生不利的影響，容易使橋臺(tái)在修建和使用過程中產(chǎn)生各種病害。

1.軟土地基橋臺(tái)的主要病害及原因

1.1軟土地基橋臺(tái)的主要病害

（1）軟土層產(chǎn)生塑性流動(dòng)而擠壓橋臺(tái)下部基樁，使樁撓曲甚至斷裂。

（2）軟土層使橋臺(tái)產(chǎn)生前移，過大的橋臺(tái)前移將造成支座、伸縮裝置、背墻或梁局部受壓變形甚至破壞。

（3）軟土層在固結(jié)過程中會(huì)使橋臺(tái)樁基受到負(fù)摩擦而下沉，使樁基產(chǎn)生不均勻沉降，造成橋臺(tái)傾斜或扭轉(zhuǎn)。

（4）橋臺(tái)地基軟土層承載力不足時(shí)，還有可能造成地基的失穩(wěn)破壞，進(jìn)一步造成上部橋臺(tái)傾斜和滑移。

（5）橋臺(tái)上部結(jié)構(gòu)易產(chǎn)生裂縫、剝落、空洞等各種病害。

1.2軟土地基橋臺(tái)病害的原因

1.2.1客觀條件影響

（1）軟土層在臺(tái)后路基荷重的作用下，不斷被壓縮并產(chǎn)生側(cè)向擠出，進(jìn)一步產(chǎn)生水平塑性流動(dòng)，在橋臺(tái)樁基上產(chǎn)生很大的附加水平力，使樁撓曲甚至斷裂；還使橋臺(tái)產(chǎn)生前移，過大的橋臺(tái)前移將造成支座、伸縮裝置、背墻或梁局部受壓變形甚至破壞。

（2）臺(tái)后路堤填土荷載使地基軟土被壓密下沉，軟土層在固結(jié)過程中會(huì)使橋臺(tái)樁基受到負(fù)摩阻力而下沉，使樁基產(chǎn)生不均勻沉降，造成橋臺(tái)傾斜或扭轉(zhuǎn)。

（3）橋臺(tái)軟土地基承載力的不足還有可能造成地基的失穩(wěn)破壞，進(jìn)一步造成橋臺(tái)傾斜和滑移。

1.2.2設(shè)計(jì)的原因

由于軟土地質(zhì)的特殊條件，使得結(jié)構(gòu)的理論設(shè)計(jì)與實(shí)際情況存在一定的偏差，特別是現(xiàn)行規(guī)范中沒有明確提出軟土地基塑流對(duì)橋臺(tái)樁基產(chǎn)生的附加水平力的計(jì)算方法，使得設(shè)計(jì)趨于保守和盲目。

另外一些設(shè)計(jì)單位對(duì)地質(zhì)條件、施工干擾、周邊環(huán)境等因素的影響考慮不周，對(duì)軟土的危害性不夠重視，對(duì)橋臺(tái)形式、樁基布置、臺(tái)后軟基處理方式的選擇過于隨意，均有可能導(dǎo)致軟基橋臺(tái)病害的發(fā)生。

1.2.3施工的原因

施工單位對(duì)軟土的性質(zhì)和危害性認(rèn)識(shí)不足，對(duì)軟土地基處理和高路堤填筑重視不夠，為了趕工期，不能嚴(yán)格按照規(guī)范和設(shè)計(jì)要求施工，如臺(tái)后路基填土速度過快，穩(wěn)定時(shí)間不足；分層過少，每層填土超厚；不分層碾壓，碾壓不密實(shí)等，造成橋臺(tái)在臺(tái)后路基填土完成后出現(xiàn)各種病害。

2.軟土地基橋臺(tái)穩(wěn)定控制措施

2.1橋頭軟土地基處理措施

2.1.1換填法

換填法是指將一定范圍的軟弱土層利用人工、機(jī)械或其它方法清除，分層置換強(qiáng)度較高的砂、碎石、山坡石、改良土，以及其它性能穩(wěn)定和無侵蝕性的材料，并振實(shí)到要求的密實(shí)度。

2.1.2強(qiáng)夯法

強(qiáng)夯法是使8～30t的重型夯錘從很高的落距（一般為8～20m，最高可達(dá)40m）落下，對(duì)土體施加巨大的沖擊能，在地基土中形成沖擊波和動(dòng)應(yīng)力，使地基土密實(shí)，有效地改善了地基的承載能力。

2.1.3排水固結(jié)法

排水固結(jié)法是指通過多種技術(shù)手段在軟弱地基中設(shè)置一些排水通道，形成豎向或水平向排水體，改變?cè)械鼗倪吔鐥l件，增加孔隙水的排出途徑，利用結(jié)構(gòu)物本身自重或外加附加荷載，通過逐級(jí)加載加壓方式，將土體中多余的水通過排水體加以排除，減少土體中的孔隙水，逐步固結(jié)，地基發(fā)生沉降的同時(shí)強(qiáng)度逐步提高的方法。

排水固結(jié)法處理橋頭軟土地基常常要進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)，以根據(jù)實(shí)際情況確定分級(jí)加載卸載的時(shí)間和控制加載速度。

2.1.4復(fù)合地基法

近年來，隨著地基處理技術(shù)的發(fā)展和推廣應(yīng)用，復(fù)合地基技術(shù)在軟土地基處理中得到了越來越廣泛的應(yīng)用。復(fù)合地基是將天然地基的一部分或全部進(jìn)行置換或增強(qiáng)，由增強(qiáng)體和原有地基形成的組合體來共同承擔(dān)外部荷載。

2.2控制軟土地基橋臺(tái)穩(wěn)定的設(shè)計(jì)措施

僅僅依靠對(duì)橋頭軟土地基進(jìn)行處理并不能完全確保橋臺(tái)穩(wěn)定，還要根據(jù)實(shí)際情況選擇合適的橋臺(tái)形式和采取合理的設(shè)計(jì)措施。

2.2.1橋臺(tái)型式的選擇

要在充分了解工程地質(zhì)的情況下進(jìn)行橋臺(tái)型式的選擇，要重視軟土塑流作用在橋臺(tái)樁上的附加水平力的驗(yàn)算。軟基橋臺(tái)一般采用輕型橋臺(tái)（鉆孔灌注樁基礎(chǔ)），因輕型橋臺(tái)自重輕，可以減少臺(tái)后土體傳來的水平力和減小橋臺(tái)前移，而且施工起來也方便，但盡量不要采用薄壁式橋臺(tái)，建議采用框架式橋臺(tái)或箱式橋臺(tái)。

2.2.2防止橋臺(tái)前移的設(shè)計(jì)措施

防止軟基橋臺(tái)前移除了利用前面所述的各種地基處理方法對(duì)軟土地基進(jìn)行改良加固外，還有以下一些措施：

①增強(qiáng)橋臺(tái)樁基礎(chǔ)；②改善橋臺(tái)結(jié)構(gòu)；③設(shè)置支撐梁；④臺(tái)后設(shè)置涵式結(jié)構(gòu)；⑤運(yùn)用支擋結(jié)構(gòu)理論；⑥臺(tái)后路基采用輕質(zhì)填料；⑦反壓護(hù)道。

2.2.3減小橋臺(tái)樁所受負(fù)摩阻力的設(shè)計(jì)措施

除了利用前面所述的各種軟土地基處理方法可以減小橋臺(tái)樁所受的負(fù)摩阻力外，還可以采取下面一些措施：

①改善樁基法；②塑料膜隔離法；③套管法；④電滲法；⑤涂層法；⑥預(yù)鉆孔法；⑦分段施工法。

2.3控制軟土地基橋臺(tái)穩(wěn)定的施工措施

2.3.1確定合理的施工順序

在整座橋梁的施工中，應(yīng)盡可能提前軟基橋臺(tái)相關(guān)工序的施工時(shí)間。一般應(yīng)盡早安排人力物力先進(jìn)行過渡段以外路基的填土，再進(jìn)行橋頭軟土地基處理，給軟土變形穩(wěn)定以充足的時(shí)間，再施工橋臺(tái)樁及上部結(jié)構(gòu)，最后再填筑過渡段。

2.3.2控制臺(tái)背填土速率

如果填土速率過快，軟土地基可能產(chǎn)生較大的塑性變形，甚至導(dǎo)致軟土地基的整體破壞，引發(fā)事故；填土速率過慢，又會(huì)延緩工期，所以要控制填土速率。

2.3.3壓實(shí)臺(tái)背填土

由于過渡段位置特殊，橋臺(tái)背后填料往往會(huì)由于作業(yè)面狹窄導(dǎo)致壓實(shí)機(jī)械壓實(shí)不到位，壓實(shí)質(zhì)量下降，造成以后路基沉降過大。因此要按規(guī)范和設(shè)計(jì)要求確定填土分層厚度，分層厚度不能太厚，要分層碾壓密實(shí)，為了避免機(jī)械碾壓時(shí)產(chǎn)生的水平推力損傷臺(tái)身，在橋臺(tái)附近以中小型壓路機(jī)為主，人工打夯機(jī)具為輔。

2.3.4加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)

與施工同步進(jìn)行軟土土體位移監(jiān)測(cè)、樁身水平位移監(jiān)測(cè)、橋臺(tái)前移和沉降等的監(jiān)測(cè)，可以確定施工橋臺(tái)樁等工序開始的時(shí)間，可以控制填土速率，可以指導(dǎo)施工、改善施工工藝和確保施工安全。

2.4控制軟土地基橋臺(tái)穩(wěn)定的其它措施

2.4.1減少橋臺(tái)與臺(tái)后路基的沉降差

減少橋臺(tái)與臺(tái)后路基的沉降差可以避免橋頭跳車，保證行車安全。在橋頭設(shè)置搭板是減少橋臺(tái)與臺(tái)后路基的沉降差、防止橋頭跳車的一種較常見的處治辦法。

2.4.2設(shè)置完善的排水設(shè)施

橋臺(tái)結(jié)構(gòu)應(yīng)設(shè)置完善的排水設(shè)施，防止雨水對(duì)橋臺(tái)的侵蝕。另外為了減小雨水和地下水對(duì)過渡段的危害，避免臺(tái)背填料在施工中及施工后積水下陷，應(yīng)在過渡段路堤填筑前，在原軟土地基土拱上設(shè)置泄水管或盲溝及其它排水設(shè)施。

2.4.3橋臺(tái)的養(yǎng)護(hù)與維修

軟基橋臺(tái)建成后，相關(guān)單位應(yīng)按照技術(shù)規(guī)范的要求對(duì)橋臺(tái)及橋臺(tái)附屬工程進(jìn)行全方位的養(yǎng)護(hù)，并且定期檢查，一旦發(fā)現(xiàn)問題，要立即確定加固方案進(jìn)行處理。必要的話，在橋臺(tái)的正常使用期間，應(yīng)對(duì)橋臺(tái)水平位移和沉降進(jìn)行監(jiān)控，可以盡早發(fā)現(xiàn)問題和處理問題，避免事故隱患的進(jìn)一步惡化。

3.結(jié)束語

本文列舉了軟土地基橋臺(tái)病害的表現(xiàn)形式，分析了病害產(chǎn)生的原因，總結(jié)了橋頭軟土地基處理措施、防止橋臺(tái)前移和減小基樁所受負(fù)摩阻力的設(shè)計(jì)措施以及控制橋臺(tái)穩(wěn)定的施工措施等，通過本文的論述可以對(duì)軟土地基橋臺(tái)的設(shè)計(jì)與施工起到參考作用。