软基中桥台位移病害分析及处治方案

王立

摘 要 因设计不合理、施工的不规范，在软基中的桥墩台极易发生位移，对桥梁造成结构破坏。本文基于工程实例对软基中某桥梁桥台位移产生的病害进行分析研究，探讨处治方案，结合确定的处治方案和成功的处治实例，从设计、施工等方面提出预防措施，对同类工程问题具有参考价值。

关键词 软基;桥台位移;病害分析;处治方案

引言

软基的处理在设计时一般考虑提升地基土的竖向承载力，很少考虑水平方向的抗力。但在实际施工过程中，软基中的结构极易受到水平方向抗力的影响，从而产生病害。特别是软基中的桥梁，因桥头路基及台背填土对软基产生塑性流动，导致桥台水平位移，引起桩基挠曲变形甚至断裂，影响上部结构的正常使用。设计时都考虑了桩基的静态水平位移不超过规范，有些桥头处软基也加大了处理力度，但在实际施工过程中，仍然因为各种原因，发生位移病害，对工程质量产生影响。本文通过实例分析桥台位移的成因，提出处治方案，为同类型的病害提供参考。

1工程概况

1.1 设计概况

桥梁上部为 3～25m预应力砕简支小箱梁，下部结构为双柱式圆墩，钻孔桩基础。桥台采用肋板式桥台，群桩基础，桩径1.3m，桩长为23m，设计嵌入中风化岩深度不小于6倍桩径为7.8m，每幅桩基为6根;承台尺寸为14.9m×5.6m×2m，桩基深入承台钢筋长度为1m，肋板伸入承台钢筋长度为1.13m。

桥台接路基填方，过渡段采用锥坡处理。台后路基填方及锥坡范围内为软弱地基，设计采用碎石桩处治，桥台位置处治至锥坡范围外2m，处治深度为7.3m～14.7m，其中桥址段锥坡碎石桩处理深度为13.2m～13.7m。碎石桩直径0.5m，间距为1.5m，梅花形布设。软基处理预压期为6个月，设计预压沉降量为89.75cm。

该段地质情况为原地面以下9.7m为Q4dl+el粉土（厚度大，以可塑性为主，局部软塑状，压缩变形大，易发生差异沉降，承载力低，不能作为基础持力层，天然含水量为37.83%），9.7m以下为J2sn中风化带粉砂质泥岩，天然抗压强度为6.25MPa。

1.2 施工过程概况

软基处理施工时间为2018年3月29日至2018年6月9日。复合地基检测日期为2018年8月23日至8月30日，检测结论为：碎石桩复合地基工程共6个试验点，试验点复合地基承载力特征值均大于284kPa，满足设计要求。

桥台桩基施工时间为2018年9月23日至2018年10月10日，桩基检测结果均合格。桥台承台施工时间2018年11月6日至2018年12月8日。桥台肋板施工时间2018年12月25日至2019年1月12日。

台后软基段路基填筑时间为2018年9月6日至2019年4月29日（按设计规范要求填筑，填筑时间235天）。台背回填时间为2019年3月11日至2019年4月12日（按设计规范要求填筑，填筑时间32天）。

1.3 桥台位移病害发生过程及初步处治

2019年4月12日，在进行台背回填最后两层施工时，发现台背回填锥坡顶出现裂缝（见图3所示）。发现裂缝后立即开始对桥台肋板进行布点监测，初步监测结果过为：桥台肋板左幅向台前偏移了35.2mm，右幅向台前偏移43.5mm。现场采取紧急措施，挖除了3米厚的台背回填料，进行卸载。每天对桥台进行监测，监测数据显示，桥台一直向台前方向水平移动，其中最小位移速率为0.3mm（4月18日，卸载后3天），最大位移速率6.3mm（4月30日，连续下雨3天）[1]。

2桥台位移原因分析

位移病害发生后，对桥台位置进行地质钻探、取样，通过对比，与设计相符。通过分析气候、地质、设计及施工等情况，总结病害发生原因如下：

（1）软基处理方式为碎石桩，水平方向的抗力几乎没有，软基上部受荷载后软土产生塑性流动，使桩基挠曲变形，带动桥台位移。

（2）桥台台背填土高，导致软基压力增加，软土受到挤压向四周塑性流动，使桩基挠曲变形，并增加了桥台压力，导致桥台产生较大的位移。

（3）软土埋置深度及厚度的影响较大，地表以下均为软土层，平均厚约11m。埋置越浅，越易滑动。软土层越厚，越易沉降及滑动。

（4）通过雨后位移变化加快分析，软土的含水量越大，塑性越好，越易滑动。

（5）桥台台背填筑速率较快，填筑土体主固结沉降尚未完成，导致填筑过程中填筑体挤压桥梁桩基和肋板，产生位移[2]。

3桥台位移病害处治方案

经过研究讨论，可从三个方面对病害进行处治：

（1）加固、改善软土地基，加强排水，增强复合地基的抗剪和竖向承载力。

（2）减轻台背荷载。

（3）平衡压重填土法，先在台前填土压重，然后再进行台背填土。

经综合分析，该桥台位移病害采用以下处治方案：

先对已完成的台背回填进行卸载处理，卸载标高至承台，台后顺路基方向按1∶1.5放坡，分三级台阶卸载，具体卸载面见图4。然后采用台背填筑气泡混合轻质土+钢管灌注桩的方案进行综合处治。具体处治方案如下：

（1）首先根据现卸载面在台后3m宽平台上设50cm厚砂砾石垫层。

（2）基底设四排钢管灌注桩，长15m纵横间距均为l.5m保证其打入基岩内不少于3m，并在砂砾石垫层上设50cm厚钢筋混凝土承台。

（3）气泡混合轻质土进行路堤填筑时用钢筋混凝土保护壁对其进行侧向控制，以保证其侧向稳定性，且桥台侧保护壁外侧距肋板台预留10cm宽伸缩缝。

（4）保护壁下部坐落在C25混凝土基础或承台上，并与其一起现浇，且保证襟边宽度>lm。

（5）在气泡混合轻质土路基顶、中、底部分别铺设两层?3.2@10×l0水平钢筋网。

（6）路面下渗水由纵向盲沟汇集后，通过横向排水软管（纵向上每5m设置1根） 汇集排出。

（7）气泡混合轻质土顶面用防渗土工膜包裹，其上部路肩处设防撞护栏基座。

（8）气泡混合轻质土每隔10m设置2cm的通缝，贯穿面板和基础，缝内用泡沫塑料板填充。

施工工序如下：

（1）先铺设砂砾石垫层，并施工钢管灌注桩;

（2）进行基础或承台和混凝土保护壁的施工，预埋坡面台阶上纵向盲沟和横向排水软管;

（3）待基础与混凝土保护壁强度达到80%后浇筑氣泡混合轻质土，并在浇筑过程中在相应设计断面位置处铺设水平钢筋网;

（4）最后，气泡混合轻质土路基顶部路面结构层和防撞护栏基座必须在轻质土路基强度达到0.5MPa以上时方能展开施工[3]。

4结束语

软基是世界难题，软基情况地域差异很大，软基中的桥梁要从设计开始就要详细钻探，探明桥址处地质情况，结合当地环境和经济条件，进行充分研究，采取最优方案，以确保桥台安全与稳定。在桥梁施工前，要认真研究图纸及地质水文资料，加强监测，严格按照设计及规范要求施工，不留隐患，保证质量。望本文能向类似的工程提供一定的参考依据。

参考文献

[1] JTG 3363-2019.公路桥涵地基与基础设计规范[S].北京：中国标准出版社，2019.

[2] JTG D30-2015.公路路基设计规范[S].北京：中国标准出版社，2015.

[3] JTG/T 3610-2019.公路路基施工技术规范[S].北京：中国标准出版社，2019.