小橋橋臺和隧道峒門基礎(chǔ)下沉原因分析及處理方案

朱建宇

摘 要： 在當(dāng)前公路和鐵路建設(shè)中，小橋橋臺和隧道峒門基礎(chǔ)下沉引起開裂的問題時有發(fā)生，發(fā)生的原因主要是基底承載力不夠和持力層向外滑動。產(chǎn)生這個問題，一是由于設(shè)計對持力層情況了解不夠，二是未按規(guī)范進(jìn)行施工，今后對這兩方面都應(yīng)引起高度重視。問題出現(xiàn)后，應(yīng)認(rèn)真分析下沉原因，有針對性地采取整治措施，在確保安全的前提下盡量節(jié)省整治資金。

關(guān)鍵詞： 基礎(chǔ)下沉 原因分析 處理方案一、引言

在當(dāng)前的公路和鐵路建設(shè)中，不時出現(xiàn)小橋橋臺和隧道峒門基礎(chǔ)下沉超過設(shè)計規(guī)定的要求從而引起基礎(chǔ)開裂，造成工程質(zhì)量問題。正確分析基礎(chǔ)下沉的原因，找出基礎(chǔ)下沉的主要矛盾，采取與之相適應(yīng)的處理方案，才能在節(jié)約投資的同時，保證處理后的基礎(chǔ)長期穩(wěn)定，確保行車安全。

二、小橋橋臺及隧道基礎(chǔ)下沉原因分析

在處理小橋橋臺和隧道峒門基礎(chǔ)下沉的長期實(shí)踐中，經(jīng)過觀測認(rèn)識到，基礎(chǔ)下沉是由兩個既有聯(lián)系又有區(qū)別的原因引起的，一是持力層的承載力不夠，但在上部承載的作用下，經(jīng)壓縮后持力層的承載力逐漸增強(qiáng)，達(dá)到與上部荷載平衡后，基礎(chǔ)不再下沉，并逐漸趨于穩(wěn)定。二是持力層在承載力不夠的同時，還沿著自身的滑動而向外滑動，從而造成基礎(chǔ)不斷下沉，長期不能穩(wěn)定。上述兩種情況可以通過觀測下沉曲線反映出來，第一種情況的沉降曲線是逐漸收斂的，第二種情況沉降曲線是不收斂的。因此，根據(jù)不同原因采取不同處理方案，是我們在處理小橋和隧道峒門基礎(chǔ)下沉?xí)r必須遵循的原則。只有這樣才能使處理后的基礎(chǔ)長期穩(wěn)定，確保行車安全。

三、工程實(shí)例

（一）杭徽某高速公路小橋基礎(chǔ)沉降處理

杭徽高速公路ZK38+574和YK38+570.2原設(shè)計為兩座蓋板涵，由于當(dāng)?shù)乩习傩諒?qiáng)烈反對，要求加大孔徑，否則阻止施工，便將其變更為兩座1-10小橋，其中心里程仍為ZK38+574和YK38+570.2。

1.地質(zhì)情況

2003年12月浙江省工程物探勘察院提供的地質(zhì)資料中，該處在YK38+575處有1個鉆孔，鉆孔時的地面標(biāo)高為55.31。55.31-54.91米厚，0.40米為耕植土；54.91-51.51厚，3.40米為亞黏土，承載力確定為160kpa；51.51-45.21米厚，6.30米為全風(fēng)化灰?guī)r，承載力確定為180Kpa（其余技術(shù)參數(shù)未提供）；45.21-40.21米厚，5.00米為強(qiáng)風(fēng)化灰?guī)r，承載力確定為350Kp；40.21米以下為中風(fēng)化灰?guī)r，承載力確定為1500Kpa。

2.小橋基礎(chǔ)設(shè)計情況

（1）ZK38+574，YK38+570.2由通道涵變更為小橋時，小橋基礎(chǔ)設(shè)計為擴(kuò)大基礎(chǔ)，設(shè)計時，地面標(biāo)高為56.20米，基底標(biāo)高為52.511米，基礎(chǔ)埋深3.689m，設(shè)計基底[σ]=250Kpa。開挖至設(shè)計標(biāo)高后進(jìn)行承載力試驗(yàn)，觸探資料為120-280Kpa。最后確定進(jìn)行補(bǔ)勘，補(bǔ)勘報告確定地基容許載力為170Kpa—180Kpa，與原勘探資料基本相符。

（2）根據(jù)地勘提供的資料，設(shè)計單位進(jìn)行了基底變更設(shè)計，在該橋臺基底1.2m深度范圍內(nèi)用級配碎石進(jìn)行換填，其襟邊由50cm擴(kuò)大至80cm。

3.施工情況

施工單位依據(jù)變更后設(shè)計圖進(jìn)行施工，橋臺于2005年12月26日至2006年3月3日先后完成砼橋臺施工，并進(jìn)行臺背回填。

4.基礎(chǔ)下沉情況

臺背完成回填后，于2006年3月30日發(fā)現(xiàn)橋臺出現(xiàn)沉降。施工單位即于4月1日在橋臺內(nèi)側(cè)設(shè)立四個沉降觀測點(diǎn)對沉降的變化情況進(jìn)行了觀測。至2006年8月初，基礎(chǔ)沉降達(dá)到14.10cm，并引起橋臺開裂，但其沉降曲線逐漸收斂。根據(jù)有關(guān)規(guī)定計算，該橋橋臺的最大沉降量為10cm。顯然，橋臺開裂是由基礎(chǔ)沉降超過其最大允許值而引起的。

5.橋臺超過標(biāo)準(zhǔn)的原因分析

（1）設(shè)計存在的問題：在變更設(shè)計時，橋臺基底承載力要求不小1250Kpa，但地勘資料已確定該橋基底設(shè)計標(biāo)高的52.511米地基承載力為160kpa，且從51.51米以下尚有6.30米厚的下臥層，地基承載力只有180kpa，因此，橋臺基底標(biāo)高52.51米處不小于250Kpa的基底應(yīng)力要求顯然無法滿足。與此同時，設(shè)計單位未按設(shè)計規(guī)范要求對碎石換填進(jìn)行沉降計算。施工方多次要求設(shè)計單位提供沉降計算資料，但該設(shè)計單位一直未提供該項資料。

（2）全風(fēng)化灰?guī)r各層變化大，沉降理論計算值與實(shí)際沉降存在較大誤差。

（3）在回填碎石以后，施工單位未嚴(yán)格按規(guī)范要求進(jìn)行壓實(shí)，從而使下沉值增大。

6.處理方案的確定和效果

根據(jù)觀測曲線和對橋臺下沉原因的分析，確定橋臺下沉原因是持力層的承載力不夠，但不存在基礎(chǔ)持力層向外滑動的問題。所以其沉降會隨著時間的增長而逐漸趨于穩(wěn)定。為了確保2006年12月26日順利通車，需對基礎(chǔ)進(jìn)行注漿加固處理，使其在通車前即穩(wěn)定，基礎(chǔ)下沉穩(wěn)定后對裂紋進(jìn)行修補(bǔ)。按上述方案處理后，橋臺基礎(chǔ)在通車前已基本穩(wěn)定，并對裂紋進(jìn)行了修補(bǔ)，確保了按時通車。通車后繼續(xù)進(jìn)行了一年多的觀測，橋臺基礎(chǔ)始終保持穩(wěn)定，修補(bǔ)后的裂紋也沒有再開裂。2008年3月29日邀請專家對處理方案進(jìn)行了評估，專家認(rèn)為處理方案是正確的，效果良好。處理后至今已經(jīng)十年，橋臺基礎(chǔ)一直保持穩(wěn)定，說明處理方案是成功的。

（二）長沙蕉溪嶺隧道出口峒門基礎(chǔ)下沉處理

蕉溪嶺隧道群共有三個隧道，即蕉溪嶺1，蕉溪嶺2，蕉溪嶺3#隧道。三個隧道均于1996年建成，從2000年開始，3#隧道出口峒門由于基礎(chǔ)下沉出現(xiàn)裂紋。設(shè)計處理方案采取預(yù)應(yīng)力錨桿，樹根樁，注漿和抗滑樁等四種處置方法同時并舉進(jìn)行處理，方案費(fèi)用580余萬元。經(jīng)過現(xiàn)場查看和對觀測資料的分析，認(rèn)為主要是由于地層滑動引起的下沉，只需采取抗滑樁一種方法即可穩(wěn)定基礎(chǔ)，然后對裂紋進(jìn)行修補(bǔ)，即可保證基礎(chǔ)穩(wěn)定。設(shè)計部門根據(jù)此意見對處理方案進(jìn)行了修改，節(jié)省資金280余萬元。從2001年處理到現(xiàn)在已經(jīng)15年，基礎(chǔ)一直保持穩(wěn)定，隧道再未出現(xiàn)開裂，確保了行車安全。

四、結(jié)語

從以上實(shí)例的分析中可以看到，小橋橋臺和隧道峒門基礎(chǔ)下沉的問題主要是地基基礎(chǔ)承載力不夠和基底持力層向外滑動所引起的。而產(chǎn)生這些問題的原因主要來自兩個方面，一是設(shè)計對地質(zhì)問題重視不夠，二是施工未嚴(yán)格按規(guī)范實(shí)施。由此造成的安全隱患和經(jīng)濟(jì)損失十分嚴(yán)重。所以今后無論是設(shè)計或是施工單位在這方面都應(yīng)引起高度重視，避免出現(xiàn)上述問題。一旦問題出現(xiàn)后，需要認(rèn)真觀測，科學(xué)分析，找出下沉的主要原因，采取科學(xué)的整治措施，在確保安全的前提下盡量節(jié)省資金。