某疏港桥梁桥台桩基偏位处理与研究

黄海松，马　丽，缪梦曦

（1苏交科集团股份有限公司， 江苏 南京 210017；2.中国核工业二四建设有限公司，四川 绵阳 621000）

某疏港桥梁桥台桩基偏位处理与研究

黄海松1，马丽2，缪梦曦1

（1苏交科集团股份有限公司， 江苏 南京 210017；2.中国核工业二四建设有限公司，四川 绵阳 621000）

控制桥台桩基偏位一直是工程界设计者们关注的焦点之一，在软土地区尤为突出。文章结合某疏港道路桥梁桥台桩基偏位事故，对连云港软土地区的桥梁桥台的处理措施与施工注意事项进行了探讨；在已有研究及大量桥台偏位工程事故调查的基础上，对常见的桥台桩基偏位原因进行总结，以期为软土地区的工程设计和施工提供参考。

软土地基；桥台桩基；桩基偏位；处理措施

结合某疏港道路桥梁桥台桩基偏移事故处理分析，对连云港软土地区的桥台台后、台前处理的设计及施工应注意的问题进行了探讨。同时在已有研究［1-6］及大量基坑工程事故调查的基础上，对常见的桥梁桩基偏位事故因素进行分析。

1 工程概况

某疏港航道桥梁位于连云港市某区，起于A大道，止于B大道，终点路段跨越河后与B大道平交，路线全长670 m，道路等级为一级疏港道路，行车速度50 km/h，道路红线宽35 m，是一条区内集散货运输通道，全线有一座5×20 m简支空心板梁桥。后因桥梁设计变更，将原设计5×20 m变更为4×20 m简支空心板梁桥。

根据勘察报告土层揭示，第1层黏土：棕褐色夹灰黄色，软塑 ；第2层淤泥：青灰色，流塑，有光泽，干强度中等，韧性中等，夹粉土及粉砂薄层，含腐殖质及螺壳；厚度16.8 m，层顶标高-17.0 m；承载力基本容许值［fa0］=50 kPa，钻孔桩桩侧摩阻力标准值qik=12 kPa；第3层粉质黏土：灰黄色，稍有光泽，摇震反应无，软塑-可塑，承载力基本容许值［fa0］=220 kPa；第4层粉土；第5层粉质黏土；第6层粉土；第7层黏土。各土层物理力学参数见表1。

表1 物理力学参数表

道路工程中的A大道一侧桥头段采用水泥双向搅拌桩处理，等边三角形布置，桩径50 cm，其中桥头渐变段桩间距1.5 m，桥头段桩间距1.2 m。B大道一侧桥头段未进行地基处理（台后填土高度约3.6 m）。其中，水泥双向搅拌桩复合地基处理后，分层填筑80 cm碎石垫层（含两层土工格栅），再分层填筑山场碎石（土），路基顶面30 cm范围内填筑采用小粒径碎石土（最大粒径不超过12 cm）填筑，且应具有良好的级配，有利于整平碾压。

桥梁工程中原5×20 m简支空心板梁桥变更为4×20 m简支空心板梁桥。其中，桥台仍采用肋板式桥台，台下双排Φ120@320钻孔灌注桩，桩长36 m；桥墩宽1.1 m，单排Φ120钻孔灌注桩，桩长48 m。此外，台前采用1∶1.5坡率进行护坡处理。桥梁设计平面图见图1。

图1 桥梁设计平面图

2 偏位原因分析

2014年下半年在台后填筑施工过程中发生桥台桩位偏移，其中4#桥台（B大道交叉口侧）发生沿道路纵向（偏向河内）的偏移， 平均偏移量约为20 cm。桥台偏移示意图见图2。

图2 桥台偏移示意图

从现场测量情况来看，未进行桥台后处理的B大道一侧桥台移位量较经过桥台后处理的A大道一侧桥台偏移要大得多，同时3#墩桥梁伸缩缝已挤密失效。

2.1 客观原因

（1）地质条件

连云港地区软土地基属海相积，具高孔隙比，高压缩性，高含水率的特性，其力学指标较差，粘聚力Cq通常约为6 kPa左右，内摩擦角Φ最小为0.2°。本项目由于桥梁桩基先于路基施工，路基的侧向变形被桥梁桩基所约束，导致路基土压力会对桥梁桩基产生较大的侧向水平推力。

（2）临近动荷载的影响

4#桥台紧邻B大道，而B大道处于通车运营期，路基稳定尚未完成。区内淤泥强度低，压缩性大，变形不易控制，易产生严重的挤土效应；同时由于淤泥的c、Φ值都很小，在路基路面自重和车辆载荷的长期作用下，淤泥强度迅速下降（可减小3.1～4.5倍［6］），变形向路基两侧和底部扩散，且可能发生深层滑移。

（3）河道开挖

开挖河道时，由于桥梁台前土体的挖除所引起土压力的变化，导致河道周围土体产生滑动，桥梁桥台桩基向河道内方向移动。同时该工程河道开挖并未按桥梁台前“先反压后挖，分层开挖”的原则，可能造成台前卸载较快，进一步加剧桥梁桥台桩基的偏移。

2.2 主观方面

（1）设计方案不合理

①B大道一侧桥梁桥台台后未进行必要的路基处理设计；②在桥梁台前未加筑反压护道（应注意台前过水面积的保证）；③在路基及桥梁施工期间未提出观测频率要求（必要时可要求进行深层位移观测）。④原支撑体系抗倾覆安全系数不满足规范要求［7］。

综上所述，由于设计时桥梁河道周围实际环境调查不够，桩基实际承受主动土压力大于设计值，同时对地面附加荷载及尚未完成的固结考虑不全面（如道路车载等动荷载）等原因，造成设计时桩长嵌固深度不足、侧向约束小和河道内支撑体系（反压护道）不足等一系列问题，给桩基偏位的发生埋下严重隐患。

（2）路桥施工顺序不合理

通常情况下，特别是在软土地区中，桥梁桩基施工应在路基沉降基本稳定后的前提下进行的，以降低桩的侧向压力。反之，如果路基施工完成后再进行桥梁桩基的施工，桥梁桩基势必承担较大的水平推力。

（3）施工工艺不规范

台后填土施工填土速度过快和大型振动压路机的采用也进一步加大了桥梁桩基的偏位量。

（4）现场管理不善

桩基偏移发生时，未及时进行桥台台后填料卸载，错过最佳复位时机。

工程实践表明，在这种软土地基上解决桥台偏位的问题，采用常规的地基处理方法——水泥搅拌桩复合地基处理效果不佳，易导致桥台桩基的偏移和桥台台后跳车。桩基偏位发生后，采用低应变发射波法对桩基完整性进行检测，结果表明桩身混凝土未产生裂缝（共检测了3根桩）。

3 处理措施

3.1 加固方案

基于上述原因，本项目处理方案的设计思路为：采用既能减小台后填土水平推力，又能降低台后沉降的刚性基础下双层结构［7］的桥台后处理的同时，新建植筋桥梁桩基的联合拉结方式增强已偏位的4#桥台桩基的自身刚度。

经多方案优选比较后，最终选定在4#桥台台后采用新建2排Φ80 cm的钻孔灌注桩（L=26 m），刚性桩桩顶则通过桩间连系梁60 cm×80 cm连接，并在其上现浇铺设40 cm整体盖板（取代防止刺入路堤的刚帽）。待台后稳定后，再浇筑与原承台下标高、桩长一致的1排Φ120 cm钻孔灌注桩，原桥台后侧通过植筋方式将新旧桥台浇筑成整体，同时耳墙也在合适的位置采用类似的植筋方式，重新浇筑耳墙、背墙；最后，采用20 cm厚粘土包裹着的粉煤灰进行台后回填。桥台加固平面图、立面图分别见图3、图4。

图3 桥台加固平面图（单位：cm）

图4 桥台加固立面图（单位：cm）

3.2 施工与监测措施

（1）加大密监测频率，抢险期间每天2次，其余时间每天1次，监测结果及时通报有关单位，超过警戒值必须及时报警，必要时可新增深层土体水平位移监测点；（2）必须按有关质量验收规范与规程进行验收，验收合格后方可进行下一步工序；（3）做好检验与监测，完善资料，及时报警，做好应急措施；（4）施工单位针对该加固方案制定专门的加固施工组织、监测方案报设计单位批准后实施；（5）新老结构物植筋连接，其主筋必须满焊15d（最大钢筋直径）。

4 结语

本文结合某疏港道路桥梁桥台桩基偏移的病害处理，对常见的桥梁桩基事故因素进行了分析，得出如下结论：

（1）对地质条件和现场条件进行充分考察，在台后稳定性验算时，应充分考虑外部荷载（特别是动荷载）以及软土流变引起的土压力对结构物的影响。同时，应结合实际情况，拟定相应的设计计算模型等。

（2）对于存在深厚软土的路段，特别是结构物衔接处（如路桥、路涵等），即使填土高度较小，也应对软土地基进行必要的处治。

（3）在软土地基上进行路桥施工前，应制定完备的系统的监控方案，一旦发现问题应及时分析原因，提出解决方案。

（4）对于软土地区的施工一定要按照先路后桥的顺序施工，且严格遵循信息法施工，以便做好提前预警工作。

（5）加强施工管理，重视施工监理与验收工作，确保质量满足各项相关规范；同时，应做好施工检测工作。

［1］龚晓南.高速公路地基处理理论与实践［M］. 北京：人民交通出版社，2005.

［2］李杰等.某高速公路桥梁桩基的加固方案研究［J］.公路，2008（4）：70～73.

［3］刘慧珊.软土地基桩基础桥台工作机理与设计方法研究［D］.长沙：中南大学，2009.

［4］李雪峰.软土地基桥头路基填筑对桥台桩基础影响研究［D］.长沙：长沙理工大学，2011.

［5］吴徐华，袁述林，邓爽.桥墩立柱偏位分析与纠偏处治［J］.公路工程， 2013，38（1）：146-148.

［6］黄海松，李原，李莹.某基坑坍塌事故处理与研究.四川建筑，2009，29（2）118-120.

［7］黄海松，李原，李莹.水泥桩联合浅层置换处理控制桥台后路基沉降［J］.路基工程，2010（1）：181-182.

Research and Treatments on Pile Foundation Diviation of a Port Bridge

Huang Haisong1， Ma Li2， Miao Mengxi1
（1. JSTI Group， Nanjing 210017， China； 2. China Nuclear Industry 24 Construction Ltd.， Mianyang 621000， China）

How to control the displacement of bridge piles foundation is always the focus of designers attention， especially in the soft region. Combining with the accident pile foundation displacement of a bridge for port， the treatment measures and construction points for attention of bridge pile foundation in soft soil area of Liangyungang are discussed. Meanwhile， on the basis of present researches and the investigation of bridge piles foundation accidents， the common factors that causing engineering accident are summarized in order to provide reference for engineering design and construction in similar soft soil area.

soft soil foundation； bridge piles foundation； pile foundation deviation； treatment measure

U442.2

B

1672-9889（2016）01-0061-03

黄海松（1980-），男，江西赣州人，高级工程师，主要从事道路、软基处理、隧道方面的设计与研究工作。

2015-03-17）