臺(tái)后軟土路基對(duì)橋臺(tái)影響與對(duì)策

穆萍

四川西南交大土木工程設(shè)計(jì)有限公司廈門分公司（361000）

臺(tái)后軟土路基對(duì)橋臺(tái)影響與對(duì)策

穆萍

四川西南交大土木工程設(shè)計(jì)有限公司廈門分公司（361000）

橋頭結(jié)構(gòu)物與路基結(jié)合區(qū)域是工程病害的多發(fā)地帶，也是工程建設(shè)中的重點(diǎn)和難點(diǎn)。如果橋頭路基下存在較厚軟土層，路基與結(jié)構(gòu)物之間沉降差將會(huì)增大，臺(tái)后路基填土高度較高會(huì)使軟弱土層密實(shí)下沉或側(cè)向移動(dòng)，引發(fā)橋臺(tái)傾斜或橋臺(tái)底部出現(xiàn)裂縫，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)物損壞。

橋臺(tái)；臺(tái)后填土；沉降差；改善措施；氣泡混合輕質(zhì)土

近年來(lái)隨著沿海地區(qū)建設(shè)的飛速發(fā)展，基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)力度加大，路橋建設(shè)數(shù)量越來(lái)越多，但是無(wú)論城市道路還是高速公路，橋頭軟基區(qū)域都工程病害的多發(fā)地帶和工程建設(shè)中的重點(diǎn)和難點(diǎn)。因此，在公路橋梁設(shè)計(jì)和施工中，如何較好地解決橋臺(tái)與路堤銜接是一個(gè)相當(dāng)重要的問(wèn)題。

1 橋頭軟基對(duì)橋臺(tái)的影響與分析

1.1 橋頭軟基對(duì)橋臺(tái)產(chǎn)生影響

當(dāng)臺(tái)后路基存在軟土，并且填土超過(guò)一定高度時(shí)，橋頭路基填筑就會(huì)對(duì)鄰近橋臺(tái)產(chǎn)生影響，主要表現(xiàn)在下述幾個(gè)方面：

路堤填土后形成荷載作用于地基，使地基產(chǎn)生較大沉降，而結(jié)構(gòu)物的沉降相對(duì)很小，兩者之間將形成較大的沉降差，引起橋頭跳車；

橋頭路基地基下有軟弱土層，臺(tái)后路基填土使軟弱土層密實(shí)下沉，在橋臺(tái)樁基上產(chǎn)生向下的負(fù)摩擦力，引起橋臺(tái)基礎(chǔ)產(chǎn)生不均勻沉降，引發(fā)橋臺(tái)傾斜或橋臺(tái)底部出現(xiàn)裂縫；

路堤填土?xí)管浫跬翆觽?cè)向移動(dòng)，在樁上產(chǎn)生附加水平力，加上臺(tái)背土壓力，嚴(yán)重的可使橋臺(tái)產(chǎn)生向河中心的位移，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)物損壞。

1.2 橋臺(tái)區(qū)域病害產(chǎn)生的主要原因

1.2.1 軟弱土層引起的沉降

軟基經(jīng)處理后仍存在工后沉降，而且路基沉降與構(gòu)造物沉降不同，兩者在銜接處有沉降差。

橋臺(tái)樁基成型后，橋臺(tái)路基填土或者開(kāi)挖，勢(shì)必會(huì)引起軟弱土層水平位移，從而產(chǎn)生水平力，使樁基變形或破壞樁基。

1.2.2 橋臺(tái)后填料對(duì)沉降的影響

臺(tái)后填料對(duì)沉降的影響主要為填料的壓縮沉降，一般臺(tái)后填料我們選用級(jí)配碎石、砂性土等透水性材料，從而減少填料自身的工后沉降，但是有時(shí)候因?yàn)閴簩?shí)度無(wú)法滿足、填料達(dá)不到要求等原因，在荷載作用下，填料仍存在壓縮沉降。

1.2.3 剛?cè)嵬蛔円鸬脑?/p>

橋梁屬于剛性結(jié)構(gòu)物，具有較大的整體剛度，而路基屬于相對(duì)柔性體。由于這兩種結(jié)構(gòu)的差異，在路橋過(guò)渡區(qū)段內(nèi)，當(dāng)受到動(dòng)荷載作用時(shí)，在剛?cè)嶂g必然存在著沉降差。

1.2.4 設(shè)計(jì)及施工原因

在設(shè)計(jì)中沒(méi)有把路橋過(guò)渡段作為一種結(jié)構(gòu)物來(lái)考慮，沒(méi)有較為合理的設(shè)計(jì)要求。施工時(shí)對(duì)工期和工序安排不當(dāng)，使路橋過(guò)渡區(qū)段的填土碾壓工作安排在施工的工期的尾部，被迫趕工期，不能夠很好地控制填土壓實(shí)質(zhì)量，使得填土本身出現(xiàn)沉降變形。

1.2.5 外部環(huán)境的影響

在降水豐富的地區(qū)，由于路橋過(guò)渡段處常會(huì)有細(xì)小的伸縮裂縫,經(jīng)過(guò)地表水或雨水的滲透后，在行車荷載反復(fù)作用下，會(huì)使過(guò)渡區(qū)段內(nèi)產(chǎn)生路基下沉變形、線路結(jié)構(gòu)損壞等病害[1]。

2 降低臺(tái)后軟基處理對(duì)橋臺(tái)影響的對(duì)策

2.1 地基加固方法

根據(jù)軟土自身的特點(diǎn)，以及軟土地基影響橋臺(tái)的不利因素，可對(duì)軟土地基進(jìn)行加固處理，防止軟土對(duì)橋臺(tái)的影響。

對(duì)于厚度較小的淺層軟基，采用全部挖除換填砂礫、碎石等強(qiáng)度高的透水性材料。

對(duì)于厚度較深的深層軟基，可采用水泥攪拌樁、碎石樁、CFG樁等處理方式，提高復(fù)合地基承載力，減少工后沉降。

采用堆載預(yù)壓+固結(jié)排水的措施，提高土體強(qiáng)度，改善軟土性質(zhì)。這種方法可使土體的壓縮提前完成，從而減少對(duì)橋臺(tái)的影響。

2.2 設(shè)計(jì)措施

2.2.1 減輕臺(tái)后土壓力和平衡荷載法

設(shè)計(jì)中可適當(dāng)增加橋長(zhǎng)，臺(tái)后填土高度降低則土壓力減小。

采用加大基底面積的方法分散應(yīng)力，使作用在地基上的壓應(yīng)力控制在軟土地基承載力范圍以內(nèi)。

采用例如氣泡混合輕質(zhì)土作臺(tái)背填料，減少臺(tái)后填土重量，從而減輕臺(tái)背荷載。

平衡壓重填土法，先在臺(tái)前填土壓重，然后再進(jìn)行臺(tái)背填土。

2.2.2 減少軟基負(fù)摩阻力影響

支承樁柱法，通過(guò)增大樁柱斷面來(lái)承受負(fù)摩擦力。

群樁法，通過(guò)增加樁數(shù)來(lái)體現(xiàn)群樁效應(yīng)，以減少負(fù)摩擦力。

涂層法，若是預(yù)制打入樁，打樁前在中性點(diǎn)以上樁身涂l mm厚的瀝青，涂層產(chǎn)生剪應(yīng)變，減少樁表面的負(fù)摩擦力。

地基浸水法，使地基先浸水，增加孔隙壓力，減少樁側(cè)摩擦力。

分段施工法，是將樁基施工半年或一年后，再進(jìn)行上部結(jié)構(gòu)施工，可以緩解負(fù)摩擦力的作用。

2.2.3 橋頭路基沉降及滑動(dòng)穩(wěn)定性驗(yàn)算

設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)對(duì)基礎(chǔ)強(qiáng)度進(jìn)行計(jì)算，而且還應(yīng)進(jìn)行橋頭地基穩(wěn)定性驗(yàn)算，嚴(yán)格控制工后沉降，臨河路段還應(yīng)進(jìn)行滑動(dòng)穩(wěn)定性驗(yàn)算。[2]。

2.3 施工措施

施工過(guò)程中主要應(yīng)嚴(yán)格控制填土速度，緩慢填土，分層填筑、分層壓實(shí)。挖方路段，在保證壓實(shí)度的基礎(chǔ)上應(yīng)盡快回填。

（2）施工順序也是影響軟土的主要因素，應(yīng)本著先填土預(yù)壓，待路基沉降穩(wěn)定后，在進(jìn)行橋臺(tái)樁基施工。

施工順序及方法尤為重要，施工中應(yīng)結(jié)合工程實(shí)際情況，制定詳細(xì)可行的施工方案，細(xì)節(jié)更不能忽略。近可能最大程度減少沉降及水平位移。

2.4 工程案例（古武高速公路三角浦中橋橋頭路基處理方案）

降低路基對(duì)結(jié)構(gòu)物影響的對(duì)策，結(jié)合近年來(lái)較成功的工程處理案例，設(shè)計(jì)古武高速公路三角浦中橋橋臺(tái)臺(tái)背采用氣泡混合輕質(zhì)土填筑。

由于氣泡混合輕質(zhì)土的容重可以做的比一般土體小得多，而其強(qiáng)度達(dá)到甚至超過(guò)良好土體，且輕度和容重可以自由調(diào)整。此外，氣泡混合輕質(zhì)土還具有較高的流動(dòng)性、固化后的自立性、良好的抗凍融性等優(yōu)點(diǎn)。因此采用這種方法不僅可大幅度降低填土荷載，減少軟基的附加應(yīng)力，抑制軟基的沉降和側(cè)移，提高路堤穩(wěn)定性，緩解橋頭跳車，而且能減小橋臺(tái)的土壓力及橋臺(tái)樁基所承受的彎矩，抑制橋臺(tái)及樁基側(cè)移，提高橋臺(tái)結(jié)構(gòu)物的使用壽命。

圖1 一般填土路基與橋臺(tái)結(jié)合部附近的沉降關(guān)系示意圖

圖2 氣泡混合輕質(zhì)土路基與橋臺(tái)結(jié)合部附近的沉降關(guān)系示意圖

3 結(jié)語(yǔ)

橋頭軟土對(duì)于橋臺(tái)的影響一直存在，處理對(duì)策也在逐漸的改進(jìn)與完善，設(shè)計(jì)上我們不斷優(yōu)化地基處理方案，選擇合理的結(jié)構(gòu)形式，選用良好的回填材料；施工中我們嚴(yán)格按照規(guī)范要求按順序回填、壓實(shí)，提高施工質(zhì)量。除此以外我們還應(yīng)不斷創(chuàng)新，選用新材料、新工藝，不斷的實(shí)踐，各監(jiān)管單位也應(yīng)一起配合，希望通過(guò)各方的共同努力和學(xué)習(xí)，不斷的總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，吸取教訓(xùn)，從而在解決橋頭跳車的問(wèn)題上取得更大突破。

[1]龔曉南.地基處理手冊(cè)[M].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社, 2008,6.

[2]JTG D60—2015,公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范[S].中華人民共和國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn).