軟基橋臺位移病害分析及預防措施

關(guān)鍵詞　軟基　橋臺位移　病害分析　預防措施

 

連云港軟基是全國有名的四大軟基之一，為多年海淤而成,上表有2～3M厚的粘土層，下面即為十幾米深的淤泥質(zhì)粘土，最大含水量超過80％，這樣的軟土強度低，壓縮性大，主要影響有兩個方面：

（1）軟基壓密下沉；

（2）填土引起軟基塑性流動。

對于橋墩只考慮前者就可以了，但對于橋臺，后一問題更顯重要，因為地基失穩(wěn)產(chǎn)生的塑性流動將引起橋臺的前移、下沉和轉(zhuǎn)動，導致橋梁的破壞，影響橋梁的使用。本文就橋臺發(fā)生位移的原因及預防措施進行簡單論述。

 

1　因橋臺位移產(chǎn)生的橋梁病害

地基軟弱下臥層的塑性流動或沉降引起的橋梁破壞主要表現(xiàn)在：

（1）軟弱下臥層向河心的滑動，剪斷橋臺基樁、支座等也同時發(fā)生破壞。如新墟路排淡河橋橋頭滑坡把橋臺樁擠斜，使樁報廢重打，不得已在滑坡岸增加1孔橋長；薔薇河老橋?qū)嵤└脑鞎r，由于東橋臺滑移，只好把單排樁結(jié)構(gòu)變更為雙排樁結(jié)構(gòu)；310國道大浦河老橋也因橋頭滑坡而增加1孔；其中尤以連云港市魏跳橋破壞最為典型，該橋布設(shè)3孔（20M＋30M＋20M），處于軟基中，西幅采用框架埋置式橋臺，東幅采用帶基樁"U"型臺，橋頭填土5M高，又處于改河、臨河段，當時限于經(jīng)費，存在壓縮河道現(xiàn)象，橋臺前移使墩、背墻、耳墻、臺帽、臺身出現(xiàn)較大剪切裂縫，臺后路基出現(xiàn)大范圍的不均勻沉降及滑動裂縫，1999年不得不對該橋作較大的整治加固。

（2）伸縮縫頂死使伸縮縫裝置破壞。當移動量大時，將會導致背墻破壞而且大梁局部壓曲、開裂、破碎；如果是正在施工中的橋，大梁將無法安裝。如大浦河老橋背墻和梁端頂死且嚴重開裂、破碎，薔薇河老橋東橋臺前移，跨徑縮小后，只得為邊孔制做短了十幾厘米的T梁。

（3）橋頭跳車。對于軟基橋梁來說，由于橋梁與路堤在完工后的沉降不同，樁基礎(chǔ)橋臺完工后沉降較小，而臺后高路堤完工后沉降較大，從而出現(xiàn)橋頭跳車現(xiàn)象，影響橋梁的使用功能。雖然可設(shè)置橋頭搭板過渡、調(diào)整沉降差，但由于調(diào)坡距離短，只能解決小的沉降，如果發(fā)生較大沉降時，反而造成二次跳車。如果不設(shè)搭板，為防跳車要頻繁調(diào)整加鋪引道面層，給養(yǎng)護帶來麻煩，且行車不舒適。如南城橋、排淡河橋、運鹽河橋、新灘橋等臺后都已出現(xiàn)較大沉降，造成橋頭嚴重跳車。

 

2　影響橋臺位移的幾個因素

2.1　臺背填土過高

軟基高填土造成土壓力增大，使橋臺產(chǎn)生較大的位移。

2.2　軟土層埋置深度

連云港軟土層一般埋置在地表下約2～3M，深約10M，屬于淺埋置深度。埋置越淺，越易沉陷和滑動。對多層軟土，主要是上層影響，下層影響較小。

2.3　軟土層厚度

軟土層越厚，越易發(fā)生較大的沉降及滑移。

2.4　軟土層含水量

連云港市軟土層為海淤泥質(zhì)粘土，形成時間不一，含水量高達80％，強度極低，非常容易發(fā)生沉降和滑動現(xiàn)象。

2.5　橋臺型式

重力式橋臺自重大，對地基要求高，在軟基中發(fā)生前移比例較高。連云港市軟基不宜采用重力式橋臺，應設(shè)計以樁基為主的輕型橋臺,將力傳遞至較好的土層上，并減輕水平土壓力對橋臺的影響。該市魏跳橋的西幅采用輕型框架式樁基橋臺，東幅采用帶基樁"U"型臺，東西幅同寬，但東幅用樁多，造價高，反而橋臺前移較大，破壞更嚴重。

 

3　預防橋臺位移的幾種措施

針對影響橋臺位移的幾個因素及軟土自身特點，可從以下幾個方面進行處理，防止橋臺位移。

3.1　采用溜坡式、搭板式、箱式等輕型橋臺，這幾種橋臺結(jié)構(gòu)，可以平衡部分或大部分臺后的土壓力，減少土壓力對結(jié)構(gòu)的影響。

3.2　人工加固、改善地基

（1）清除全部或部分軟基，換填壓縮性低、強度高、透水性好的材料。寧連路中小橋橋頭錐坡及臺后填土全部換填山場碎石土處理，效果很好。

（2）用擠（壓）密法（如砂樁、粉噴樁、木樁、振充碎石樁等）使土密實脫水，減少土體中的孔隙，從而減少土的壓縮性，增加復合地基的抗剪和豎向承載力。幾種方法中，以粉噴樁處理橋頭軟基效果為佳。

（3）用預加法使土壓密脫水，增加軟基的抗剪及豎向強度，使橋臺軟基位移提前發(fā)生，從而減少建橋后橋臺的位移量。在工期不急的情況下采用該方法，效果較好，而且造價較低。寧連路的南宋高填土段大部分都是這樣處理的。在采用該方法的同時，如果能與砂樁、塑料排水板、粉噴樁等措施相結(jié)合，處理效果將更好。

 

3.3　減輕臺后土壓力和平衡荷載法

（1）增加橋長，降低橋臺標高，減少臺后填土高從而減小土壓力。

（2）用壓力分散法（如竹筏、土工布、整板基礎(chǔ)等），加大底面，分散受力，使基底壓應力小于軟基允許承壓力（40～80KPA）。寧連路的武馬低填土段，原設(shè)計用砂井、塑料排水板結(jié)合為期一年半的預壓進行處理，后根據(jù)軟基情況對路基進行了變更設(shè)計，采用數(shù)層土工布加強地表硬殼層的處理方法，避免了深層處理，這既保證了質(zhì)量，又縮短了工期，還節(jié)省了造價。

（3）減輕臺背荷載法，即臺后用輕質(zhì)材料或中間設(shè)空箱減少臺后路基重量。

（4）平衡壓重填土法，先在臺前填土壓重，然后再進行臺背填土。

 

4　設(shè)計注意事項

4.1　軟基負摩阻力影響

地基壓密下沉對橋臺基礎(chǔ)造成向下的負摩阻力在設(shè)計中必須考慮，否則橋臺易產(chǎn)生較大的下沉。

4.2　橋頭路基沉降及滑動穩(wěn)定性驗算

橋臺基礎(chǔ)除強度計算外還必須進行地基穩(wěn)定性驗算，這是"橋規(guī)"所要求的，而且應特別注意臨河、改河段橋頭路基滑動驗算。

4.3　設(shè)計應選用合理的橋臺結(jié)構(gòu)型式，努力降低臺后填土高度，盡量使用已有成功先例的、成熟的軟土處理方案。

 

5　施工注意事項

橋臺沉降和前移多發(fā)生在臺后填土施工中及剛完工之后，如施工順序得當，就能在很大程度上減少沉降和前移。

5.1　緩慢填土，分層壓實，保證壓實度及填土穩(wěn)定。對于挖基部分，在保證壓實的情況下，應盡快回填，防止四周塌方。

5.2　挖方及施工材料不能堆于臨臺岸上，避免堆載不當造成的路基滑坡及橋臺失穩(wěn)破壞。

5.3　先填河鉆樁后開挖河道的施工方法將對河床及兩側(cè)軟土造?quot;加載再卸載"的擾動破壞，引起軟土失穩(wěn)，應盡量避免使用這種方法。

5.4　采取合理的施工順序，當工期許可時，可以先填土預壓，再鉆樁施工橋臺；上部可以先安裝好大梁，再進行橋頭填土；先做臺后以外的填土，再做臺后填土。

 

6　總結(jié)

連云港市軟基處理是由來已久的老大難問題。在該區(qū)域建橋一定要先鉆探，弄清橋位地質(zhì)情況，根據(jù)上部構(gòu)造對承載力、變形及穩(wěn)定性的要求，結(jié)合當?shù)厮�產(chǎn)材料和經(jīng)濟條件，進行充分研究后決定應采取的設(shè)計方案和施工方案，以確保橋臺穩(wěn)定，提高工程質(zhì)量。

 

參考文獻

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