軟基中橋臺位移病害分析及處治方案

王立

摘 要 因設計不合理、施工的不規范，在軟基中的橋墩臺極易發生位移，對橋梁造成結構破壞。本文基于工程實例對軟基中某橋梁橋臺位移產生的病害進行分析研究，探討處治方案，結合確定的處治方案和成功的處治實例，從設計、施工等方面提出預防措施，對同類工程問題具有參考價值。

關鍵詞 軟基;橋臺位移;病害分析;處治方案

引言

軟基的處理在設計時一般考慮提升地基土的豎向承載力，很少考慮水平方向的抗力。但在實際施工過程中，軟基中的結構極易受到水平方向抗力的影響，從而產生病害。特別是軟基中的橋梁，因橋頭路基及臺背填土對軟基產生塑性流動，導致橋臺水平位移，引起樁基撓曲變形甚至斷裂，影響上部結構的正常使用。設計時都考慮了樁基的靜態水平位移不超過規范，有些橋頭處軟基也加大了處理力度，但在實際施工過程中，仍然因為各種原因，發生位移病害，對工程質量產生影響。本文通過實例分析橋臺位移的成因，提出處治方案，為同類型的病害提供參考。

1工程概況

1.1 設計概況

橋梁上部為 3～25m預應力砕簡支小箱梁，下部結構為雙柱式圓墩，鉆孔樁基礎。橋臺采用肋板式橋臺，群樁基礎，樁徑1.3m，樁長為23m，設計嵌入中風化巖深度不小于6倍樁徑為7.8m，每幅樁基為6根;承臺尺寸為14.9m×5.6m×2m，樁基深入承臺鋼筋長度為1m，肋板伸入承臺鋼筋長度為1.13m。

橋臺接路基填方，過渡段采用錐坡處理。臺后路基填方及錐坡范圍內為軟弱地基，設計采用碎石樁處治，橋臺位置處治至錐坡范圍外2m，處治深度為7.3m～14.7m，其中橋址段錐坡碎石樁處理深度為13.2m～13.7m。碎石樁直徑0.5m，間距為1.5m，梅花形布設。軟基處理預壓期為6個月，設計預壓沉降量為89.75cm。

該段地質情況為原地面以下9.7m為Q4dl+el粉土（厚度大，以可塑性為主，局部軟塑狀，壓縮變形大，易發生差異沉降，承載力低，不能作為基礎持力層，天然含水量為37.83%），9.7m以下為J2sn中風化帶粉砂質泥巖，天然抗壓強度為6.25MPa。

1.2 施工過程概況

軟基處理施工時間為2018年3月29日至2018年6月9日。復合地基檢測日期為2018年8月23日至8月30日，檢測結論為：碎石樁復合地基工程共6個試驗點，試驗點復合地基承載力特征值均大于284kPa，滿足設計要求。

橋臺樁基施工時間為2018年9月23日至2018年10月10日，樁基檢測結果均合格。橋臺承臺施工時間2018年11月6日至2018年12月8日。橋臺肋板施工時間2018年12月25日至2019年1月12日。

臺后軟基段路基填筑時間為2018年9月6日至2019年4月29日（按設計規范要求填筑，填筑時間235天）。臺背回填時間為2019年3月11日至2019年4月12日（按設計規范要求填筑，填筑時間32天）。

1.3 橋臺位移病害發生過程及初步處治

2019年4月12日，在進行臺背回填最后兩層施工時，發現臺背回填錐坡頂出現裂縫（見圖3所示）。發現裂縫后立即開始對橋臺肋板進行布點監測，初步監測結果過為：橋臺肋板左幅向臺前偏移了35.2mm，右幅向臺前偏移43.5mm。現場采取緊急措施，挖除了3米厚的臺背回填料，進行卸載。每天對橋臺進行監測，監測數據顯示，橋臺一直向臺前方向水平移動，其中最小位移速率為0.3mm（4月18日，卸載后3天），最大位移速率6.3mm（4月30日，連續下雨3天）[1]。

2橋臺位移原因分析

位移病害發生后，對橋臺位置進行地質鉆探、取樣，通過對比，與設計相符。通過分析氣候、地質、設計及施工等情況，總結病害發生原因如下：

（1）軟基處理方式為碎石樁，水平方向的抗力幾乎沒有，軟基上部受荷載后軟土產生塑性流動，使樁基撓曲變形，帶動橋臺位移。

（2）橋臺臺背填土高，導致軟基壓力增加，軟土受到擠壓向四周塑性流動，使樁基撓曲變形，并增加了橋臺壓力，導致橋臺產生較大的位移。

（3）軟土埋置深度及厚度的影響較大，地表以下均為軟土層，平均厚約11m。埋置越淺，越易滑動。軟土層越厚，越易沉降及滑動。

（4）通過雨后位移變化加快分析，軟土的含水量越大，塑性越好，越易滑動。

（5）橋臺臺背填筑速率較快，填筑土體主固結沉降尚未完成，導致填筑過程中填筑體擠壓橋梁樁基和肋板，產生位移[2]。

3橋臺位移病害處治方案

經過研究討論，可從三個方面對病害進行處治：

（1）加固、改善軟土地基，加強排水，增強復合地基的抗剪和豎向承載力。

（2）減輕臺背荷載。

（3）平衡壓重填土法，先在臺前填土壓重，然后再進行臺背填土。

經綜合分析，該橋臺位移病害采用以下處治方案：

先對已完成的臺背回填進行卸載處理，卸載標高至承臺，臺后順路基方向按1∶1.5放坡，分三級臺階卸載，具體卸載面見圖4。然后采用臺背填筑氣泡混合輕質土+鋼管灌注樁的方案進行綜合處治。具體處治方案如下：

（1）首先根據現卸載面在臺后3m寬平臺上設50cm厚砂礫石墊層。

（2）基底設四排鋼管灌注樁，長15m縱橫間距均為l.5m保證其打入基巖內不少于3m，并在砂礫石墊層上設50cm厚鋼筋混凝土承臺。

（3）氣泡混合輕質土進行路堤填筑時用鋼筋混凝土保護壁對其進行側向控制，以保證其側向穩定性，且橋臺側保護壁外側距肋板臺預留10cm寬伸縮縫。

（4）保護壁下部坐落在C25混凝土基礎或承臺上，并與其一起現澆，且保證襟邊寬度>lm。

（5）在氣泡混合輕質土路基頂、中、底部分別鋪設兩層?3.2@10×l0水平鋼筋網。

（6）路面下滲水由縱向盲溝匯集后，通過橫向排水軟管（縱向上每5m設置1根） 匯集排出。

（7）氣泡混合輕質土頂面用防滲土工膜包裹，其上部路肩處設防撞護欄基座。

（8）氣泡混合輕質土每隔10m設置2cm的通縫，貫穿面板和基礎，縫內用泡沫塑料板填充。

施工工序如下：

（1）先鋪設砂礫石墊層，并施工鋼管灌注樁;

（2）進行基礎或承臺和混凝土保護壁的施工，預埋坡面臺階上縱向盲溝和橫向排水軟管;

（3）待基礎與混凝土保護壁強度達到80%后澆筑氣泡混合輕質土，并在澆筑過程中在相應設計斷面位置處鋪設水平鋼筋網;

（4）最后，氣泡混合輕質土路基頂部路面結構層和防撞護欄基座必須在輕質土路基強度達到0.5MPa以上時方能展開施工[3]。

4結束語

軟基是世界難題，軟基情況地域差異很大，軟基中的橋梁要從設計開始就要詳細鉆探，探明橋址處地質情況，結合當地環境和經濟條件，進行充分研究，采取最優方案，以確保橋臺安全與穩定。在橋梁施工前，要認真研究圖紙及地質水文資料，加強監測，嚴格按照設計及規范要求施工，不留隱患，保證質量。望本文能向類似的工程提供一定的參考依據。

參考文獻

[1] JTG 3363-2019.公路橋涵地基與基礎設計規范[S].北京：中國標準出版社，2019.

[2] JTG D30-2015.公路路基設計規范[S].北京：中國標準出版社，2015.

[3] JTG/T 3610-2019.公路路基施工技術規范[S].北京：中國標準出版社，2019.