防止软基桥台前移的技术措施控制分析

王鹏翀 俞发乾

摘 要: 主要分析了软基桥台桩基相关问题,重点分析了防止桥台前移的技术措施,以及在控制桥台侧移施工工艺方法,为相关施工设计提供基础。

关键词: 软基桥台;前移;施工工艺

中图分类号: F407.9

1 引言

软土地基桥台桩基与土体相互作用问题本质上涉及到被动桩与运动土体的相互作用问题,比较复杂。在路堤与桥梁的连接段,通常需要将路基加高加宽,如果桥头路基下存在较大厚度的软土层时,下卧软土将在上覆路堤荷载作用下侧移和固结,将使临近桥台桩基及上部结构所受的影响。本文主要分析了软基桥台桩基相关问题,重点分析了防止桥台前移的技术措施,以及在控制桥台侧移施工工艺方法,为相关施工设计提供基础。

2 防止桥台前移的技术措施

2.1 地基改良法

改善桥台所在处原有的地基情况,减少滑动面,增强地基的抗滑性能,主要有以下几种方法:(1)排水砂桩法,在桥台所处位置内设置排水砂柱桩,在砂桩顶部设砂砾垫层,在台后填土时可做加载填土处理,以保证桥头沉降的要求,由于排水砂桩的设置使原有地基滑动面的大部分面积都在砂桩的影响范围内,防止了滑动,增强了桥台的稳定性,有效地抑制住了桥台的前移。(2)塑料板排水法,在原有软土地基处设置塑料板上面设排水砂层,将原有软基中水分排出,改善地基状况,增强地基的稳定,同时可以配合加载填土,以满足桥头沉降要求,桥台台后填土较高时可配合土工以满足稳定要求。

2.2 减轻荷载法

通过对桥台高度和桥台形式的调节,达到减轻荷载,减少台后土压力,减小由于填土对地基产生的滑动,具体有以下几种形式:(1)低填土方式,通过桥梁沿路线方向的纵坡来调节桥台的高度,通过每一孔的降坡来达到低桥台低填土的方式,降低了台后土压力,有效地防止了桥台前移。(2)溜坡方式,在桥台所在处原有地基上做一平坡并放坡,要求施工时分层碾压,达到路基要求的标准。之后在抬高后的平面上施工桥台,以各种方式降低台高,达到预期的要求。(3)箱形或多箱形,桥台结构采用箱形或多箱形,减小了台后土压力,滑动土体受到抑制,采用箱形由于内部为挖空的,所以自重较小,且作用在地基上的面积较大,所以受力情况较好,多箱形桥台长度,一般不大于20m。(4)设置混凝土桩,在台后软土层的深度内设混凝土在其顶面用混凝土板连成一体,使软土层滑动流动线在混凝土桩和混凝土板的整体处受到阻碍,无法正常通过,保证了桥台受力的安全性,如果在原桥处施工新桥时,也可以利用原有桥的废桩来充当本图中的混凝土桩,效果基本相同。

2.3 基础体阻力法

在基础处采取各种措施,利用在基础处产生的阻力来抵消桥台的水平力,具体有以下几种方法:(1)增加桩根数的方法。增加桩的根数,使桩基础的整体性增强,抵抗水平堆力的能力增大,使桥台的相对位移减小,但费用较高。(2)设置支撑,墩台及墩承台处设置支撑梁,直接抵抗水平推力,在支撑梁设的最后一个墩的桩基础抵抗水动的抵消力桩,使整体抵消水平力的剩余力在此处抵消,此种方法应用较多。

在一般情况下,桥台前移多发生在台背填土施工中及刚完工之后,因此,在正确设计的同时还要采取适当的施工方法与之配合,就能在很大程度上减少前移,常用的两种措施是:(1)缓慢填土。台背填土应缓慢进行,避免快速施工。(2)合理的施工顺序,一般在构筑桥台之前宜先做好台背填土以外的填土,桥台完成之后再做台背填土。

3 控制桥台侧移施工工艺分析

由于施打管桩时,会挤压软土并产生超孔隙水压,对钻孔灌注桩会产生影响,因此钻孔灌注桩的成孔质量、桩身质量、承载力、桩位等能否得到保证,在很大程度上依赖于两种桩的施工顺序,必须认真对待。

3.1 钻孔桩和管桩的施工方案

打入桩产生的影响可以归结为位移影响和超孔隙水压力影响。超孔隙水压力的影响将随土体的再固结逐渐消散。因此,在制定施工方案选择时必须合理安排两种桩的施工顺序及时间间隔,以便将成桩效应对工程质量的影响降到最低。当采用先施打管桩,后施工钻孔桩时。理论上说,实施打入桩一定时间后,在位移和孔压基本稳定后的土体内进行钻孔桩施工,工程质量基本上能得到保证。这种施工工艺的技术关键是合理准确地确定位移与孔压何时基本稳定,即确定两种工艺之间的合理间隔时间。当采用先施工钻孔桩,后施打管桩时,此种方案中,由于打桩过程中,软土中将积聚超孔隙水压力,破坏了土体结构。越积越多的孔隙水压力要寻找出路,除自身的桩周外,临近的钻孔桩周也是应力最集中的地方,容易成为孔隙水的渗透通道,同时,打桩的振动影响也会使灌注桩尚未达到强度的桩身混凝土发生离析。即使在混凝土强度达到一定值时再实施打桩,挤土效应可能导致己就位的桩移位、倾斜,改变原来桩基础的受力状态,给工程带来危害。因此,如采用该方案,必须在灌注桩混凝土强度达到一定值时,方可进行打桩。

3.2 缩短休止期的措施

为缩短软粘土地区打桩休止期,必须改善打桩时软粘土的排水条件,使超静孔隙水压力及时消散。改善软粘土排水条件的措施有:在打桩区内埋设砂桩、砂石桩、碎石桩、及塑料排水板等。

3.3 管桩施工中需注意的其它问题

(1)桩身涌起。在软粘土中沉桩,先沉下的桩可能随土的隆起而上涌。涌起的桩的承载力将降低。(2)打桩顺序。考虑到密集的桩群(桩距<3.5d)在软土层中的超孔隙水压力的消散问题,需采用以下以下技术措施:①制定合理的打桩顺序,采用跳打或梅花状路线。②控制日打桩量。

3.4 控制桥台路基施工填筑速率

在实际工程中,如有可能,建议采取先超载预压排水固结,待路基沉降和水平位移稳定以后,再修建桥台桩基础。如先行修筑的桥台桩基,由于桥台桩基对桥头路基填筑速率十分敏感,因此,在进行桥头路基填筑时,为了减小填土对桩基的不利影响,必须严格控制填筑速率。具体的填筑速率应通过现场监测客观确定。

参考文献

[1]@ 张小平,刘吉福,徐小庆.公路桥头路基工后沉降纵向分布分析[J].路基工程,2008,(2).

[2]@刘正强.防止软基桥台侧移的技术措施[J].湖南交通科技,2007,(4).