小桥桥台和隧道峒门基础下沉原因分析及处理方案

朱建宇

摘 要： 在当前公路和铁路建设中，小桥桥台和隧道峒门基础下沉引起开裂的问题时有发生，发生的原因主要是基底承载力不够和持力层向外滑动。产生这个问题，一是由于设计对持力层情况了解不够，二是未按规范进行施工，今后对这两方面都应引起高度重视。问题出现后，应认真分析下沉原因，有针对性地采取整治措施，在确保安全的前提下尽量节省整治资金。

关键词： 基础下沉 原因分析 处理方案一、引言

在当前的公路和铁路建设中，不时出现小桥桥台和隧道峒门基础下沉超过设计规定的要求从而引起基础开裂，造成工程质量问题。正确分析基础下沉的原因，找出基础下沉的主要矛盾，采取与之相适应的处理方案，才能在节约投资的同时，保证处理后的基础长期稳定，确保行车安全。

二、小桥桥台及隧道基础下沉原因分析

在处理小桥桥台和隧道峒门基础下沉的长期实践中，经过观测认识到，基础下沉是由两个既有联系又有区别的原因引起的，一是持力层的承载力不够，但在上部承载的作用下，经压缩后持力层的承载力逐渐增强，达到与上部荷载平衡后，基础不再下沉，并逐渐趋于稳定。二是持力层在承载力不够的同时，还沿着自身的滑动而向外滑动，从而造成基础不断下沉，长期不能稳定。上述两种情况可以通过观测下沉曲线反映出来，第一种情况的沉降曲线是逐渐收敛的，第二种情况沉降曲线是不收敛的。因此，根据不同原因采取不同处理方案，是我们在处理小桥和隧道峒门基础下沉时必须遵循的原则。只有这样才能使处理后的基础长期稳定，确保行车安全。

三、工程实例

（一）杭徽某高速公路小桥基础沉降处理

杭徽高速公路ZK38+574和YK38+570.2原设计为两座盖板涵，由于当地老百姓强烈反对，要求加大孔径，否则阻止施工，便将其变更为两座1-10小桥，其中心里程仍为ZK38+574和YK38+570.2。

1.地质情况

2003年12月浙江省工程物探勘察院提供的地质资料中，该处在YK38+575处有1个钻孔，钻孔时的地面标高为55.31。55.31-54.91米厚，0.40米为耕植土；54.91-51.51厚，3.40米为亚黏土，承载力确定为160kpa；51.51-45.21米厚，6.30米为全风化灰岩，承载力确定为180Kpa（其余技术参数未提供）；45.21-40.21米厚，5.00米为强风化灰岩，承载力确定为350Kp；40.21米以下为中风化灰岩，承载力确定为1500Kpa。

2.小桥基础设计情况

（1）ZK38+574，YK38+570.2由通道涵变更为小桥时，小桥基础设计为扩大基础，设计时，地面标高为56.20米，基底标高为52.511米，基础埋深3.689m，设计基底[σ]=250Kpa。开挖至设计标高后进行承载力试验，触探资料为120-280Kpa。最后确定进行补勘，补勘报告确定地基容许载力为170Kpa—180Kpa，与原勘探资料基本相符。

（2）根据地勘提供的资料，设计单位进行了基底变更设计，在该桥台基底1.2m深度范围内用级配碎石进行换填，其襟边由50cm扩大至80cm。

3.施工情况

施工单位依据变更后设计图进行施工，桥台于2005年12月26日至2006年3月3日先后完成砼桥台施工，并进行台背回填。

4.基础下沉情况

台背完成回填后，于2006年3月30日发现桥台出现沉降。施工单位即于4月1日在桥台内侧设立四个沉降观测点对沉降的变化情况进行了观测。至2006年8月初，基础沉降达到14.10cm，并引起桥台开裂，但其沉降曲线逐渐收敛。根据有关规定计算，该桥桥台的最大沉降量为10cm。显然，桥台开裂是由基础沉降超过其最大允许值而引起的。

5.桥台超过标准的原因分析

（1）设计存在的问题：在变更设计时，桥台基底承载力要求不小1250Kpa，但地勘资料已确定该桥基底设计标高的52.511米地基承载力为160kpa，且从51.51米以下尚有6.30米厚的下卧层，地基承载力只有180kpa，因此，桥台基底标高52.51米处不小于250Kpa的基底应力要求显然无法满足。与此同时，设计单位未按设计规范要求对碎石换填进行沉降计算。施工方多次要求设计单位提供沉降计算资料，但该设计单位一直未提供该项资料。

（2）全风化灰岩各层变化大，沉降理论计算值与实际沉降存在较大误差。

（3）在回填碎石以后，施工单位未严格按规范要求进行压实，从而使下沉值增大。

6.处理方案的确定和效果

根据观测曲线和对桥台下沉原因的分析，确定桥台下沉原因是持力层的承载力不够，但不存在基础持力层向外滑动的问题。所以其沉降会随着时间的增长而逐渐趋于稳定。为了确保2006年12月26日顺利通车，需对基础进行注浆加固处理，使其在通车前即稳定，基础下沉稳定后对裂纹进行修补。按上述方案处理后，桥台基础在通车前已基本稳定，并对裂纹进行了修补，确保了按时通车。通车后继续进行了一年多的观测，桥台基础始终保持稳定，修补后的裂纹也没有再开裂。2008年3月29日邀请专家对处理方案进行了评估，专家认为处理方案是正确的，效果良好。处理后至今已经十年，桥台基础一直保持稳定，说明处理方案是成功的。

（二）长沙蕉溪岭隧道出口峒门基础下沉处理

蕉溪岭隧道群共有三个隧道，即蕉溪岭1，蕉溪岭2，蕉溪岭3#隧道。三个隧道均于1996年建成，从2000年开始，3#隧道出口峒门由于基础下沉出现裂纹。设计处理方案采取预应力锚杆，树根桩，注浆和抗滑桩等四种处置方法同时并举进行处理，方案费用580余万元。经过现场查看和对观测资料的分析，认为主要是由于地层滑动引起的下沉，只需采取抗滑桩一种方法即可稳定基础，然后对裂纹进行修补，即可保证基础稳定。设计部门根据此意见对处理方案进行了修改，节省资金280余万元。从2001年处理到现在已经15年，基础一直保持稳定，隧道再未出现开裂，确保了行车安全。

四、结语

从以上实例的分析中可以看到，小桥桥台和隧道峒门基础下沉的问题主要是地基基础承载力不够和基底持力层向外滑动所引起的。而产生这些问题的原因主要来自两个方面，一是设计对地质问题重视不够，二是施工未严格按规范实施。由此造成的安全隐患和经济损失十分严重。所以今后无论是设计或是施工单位在这方面都应引起高度重视，避免出现上述问题。一旦问题出现后，需要认真观测，科学分析，找出下沉的主要原因，采取科学的整治措施，在确保安全的前提下尽量节省资金。