訥河市灌排渠道農道橋基礎破壞原因及防治措施

徐萬江，劉洪友，崔潤利

（訥河市水務局，黑龍江訥河 161300）

1 農道橋破壞原因

通過對訥河市灌澇區農道橋的多年觀測發現，農道橋80%以上都達不到設計壽命，造成了巨大的經濟損失。究其原因，主要有3種：①設計資料不全，缺少地質勘察資料對地基承載力不明確;②設計結構形式不合理，缺少必要的抗凍措施，造成樁柱上抬或下沉，凍脹破壞;③施工水平低，施工措施方法不得力，沒有達到設計要求，造成斷樁（灌注樁施工中，孔壁坍塌導致混凝土中夾泥形成斷樁）。在這3個原因中，凍脹破壞是最主要的原因。

2 樁柱凍拔力分析

樁柱凍拔是由作用于樁柱基礎側表面的凍切力產生的。當地基土中的水凍結成冰時，產生一種膠結力，將凍土與基礎側表面牢固的膠結在一起。（膠結力又稱凍切力，它與基礎材料性質、粗糙程度、土的種類、溫度等條件有關。）然后隨著基礎土產生凍脹時，體積增大，土顆粒間產生相對位移，但基礎側表面與土間的膠結力阻止土粒沿基礎側表面位移，從而產生凍切力，凍結力先于凍切力，并且是凍切力的極限值。切向凍脹力的值參考表1。

當凍土層發生向上凍脹位移時，由于凍層與樁柱凍結在一起，便產生一種使樁柱拔起的力，簡稱凍拔力。凍拔力的條件式為：

式中：D為樁柱直徑;h為凍層深;H為不凍層深;f為土與基礎間摩擦力;ζ為凍切力;p為樁柱上部荷載;Q為樁柱自重。

表1 切向凍脹力值參考表

當凍拔力大于大于抵抗凍拔力之和時，樁柱便拔起，反之，樁柱則是穩定的。

3 防治凍拔措施

目前我省防治樁柱凍拔破壞的措施有6種：

1）增加樁柱打入深度進而增大樁柱與土體間總的摩擦力，當摩擦力大于切向凍脹力時，則基礎是穩定的;一般地說，當樁柱深度＞16 m時，多數比較穩定。

2）消除或減少凍切力：就是在樁柱周圍作各種隔層或涂層，比如涂瀝青、油渣來減少凍結力，從而達到減少凍切力的目的。

3）爆破樁基礎：利用樁底部的大頭加大抗凍拔力，其原理是凍結期能拉住樁柱被拔起，融化期不因融化層承載能力降低而使基礎產生不均勻沉陷，現在較少用。

4）在樁柱周圍換填砂礫石，減少凍脹力，但在地下水位較高，填料處于飽和狀態下，這種方法防止凍拔的效果并不顯著，另外造價較高，一般很少用。

5）底梁式結構，利用鋼筋混凝土梁將樁柱基礎相連以抵抗凍脹力。但這種基礎必須埋在土體最大凍深以下，中梁比邊梁的基礎要深，否則難以達到預期效果。

6）整體式底板，將整個樁柱設在一個整體底板上。

這種結構形式適用于流砂基礎或基礎范圍內全部或部分為軟土地基的情況，在訥河市訥南、全勝灌區的干渠基本都是這種地基。為了減少施工難度、不增加工程造價，可以采用這種結構形式。橋梁基礎埋在凍層內，訥河市全勝灌區前進農道橋采用了這種結構形式，該橋已建成20 a，經多年觀測，該橋沒有發生大的變形、沉陷，至今還在使用中。實踐證明，這種方法是可行的。

在訥河市灌、澇區農道橋近年來多采用底梁式結構、整體式底板結構，同時在樁柱周圍采取換填砂礫石，減少凍脹力，有效地減小了農道橋的變形，加強施工質量的控制，保證施工質量，提高了農道橋的使用壽命。

[1]趙志縉.橋梁基礎工程施工[M].北京：中國建筑工業出版社，1996.