某陡坡段橋臺加固方案設計

【摘 要】以某陡坡段橋臺為例，介紹了橋梁由于施工控制不當所產生問題。結合現場實際情況及結構受力特點，深入分析并選取合理的加固方案，并總結了陡坡段橋臺在設計及施工中應注意的問題，為類似工程項目提供參考經驗。

【關鍵詞】陡坡； 橋臺； 加固

【中圖分類號】U445.7+2【文獻標志碼】A

1 工程概況

宜昌市港窯路市政工程，起于勝利三路，終于峽州大道，道路全長7.6 km，為城市快速路。峽州大道互通H匝道橋，橋梁全長400 m，橋寬8 m。主梁采用預應力混凝土連續箱梁結構，A0橋臺采用一字型橋臺。H4號橋墩為A0橋臺臨近橋墩，墩臺樁基均采用嵌巖樁。橋位平面如圖1所示。

施工單位在實施H04號墩承臺過程中，由于相鄰承臺距離較近（約4 m），高差較大（約9 m），將A0橋臺樁基礎樁側土體超挖，導致部分樁基礎外露，開挖坡面影響范圍35 m。經現場踏勘發現該臨空面的穩定性尚可，但臨空土體存在軟弱夾層，遇水易軟化且易風化。同時擬建橋臺位于臨空面以上，后期施工荷載會對該臨空面的穩定產生不利影響。上述兩方面因素可能造成橋臺A0樁基礎的水平向位移，影響結構安全性。針對這種情況，需對該段臨空面邊坡進行支護，同時需對A0橋臺基礎進行加固。施工現場如圖2所示。

2 邊坡支護方案

2.1 治理目標及設計原則

治理目標：通過各種工程治理措施以保證高邊坡在使用年限內滿足穩定性及安全性目標。

總體安全原則：①通過邊坡整治，使空間上整個范圍、每個部位、每個剖面、每個工況均達到安全要求；②滿足永久性邊坡的安全設計等級標準；③本邊坡為路基高填方邊坡，最高達11 m，如果邊坡失穩，后果非常嚴重；④整治與預防相結合，邊坡整治后還存在一些無法用\"硬\"的整治措施進行處理的安全隱患。

支護設計原則：邊坡支護采取結構加固措施為主，如：擋土墻、抗滑樁；同時結合排水系統，有效控制邊坡變形，以確保邊坡穩定，滿足邊坡安全的要求。

2.2 邊坡安全等級

邊坡為道路路基挖方邊坡，邊坡破壞后果嚴重。結合場地工程地質條件及相關規范規定，本工程邊坡安全等級為二級。

2.3 邊坡安全設計計算

利用理正巖土軟件，結合相關地質資料，采用圓弧滑動法對邊坡穩定性進行分析計算。

2.4 邊坡支護和加固設計方案

方案一：橋臺樁基礎為重點加固區域，采用抗滑樁+錨索控制其變形及位移；其他區域采用錨桿擋墻或毛石擋墻作為護面和支擋。加固方案一示意及斷面如圖3、圖4所示。

方案二：橋臺樁基礎為重點加固區域，采用毛石混凝土擋墻控制其變形及穩定性，其他區域采用錨桿擋墻作為護面及支擋。加固方案二示意如圖5、圖6所示。

邊坡支護、加固方案對比如表1所示。

方案一費用約33萬元，方案二費用約193萬元。綜合考慮加固支護效果、施工難易、工期、造價等因素，推薦采用方案一。

根據現場情況及測量結果，A0橋臺2～4號樁距離巖質造價高，變形難以控制，擋墻與坡面之間難以密貼，空隙處易滲水坡頂距離均大于2.5 m，嵌固情況尚可。1號樁基樁頂約1 m范圍外露，坡腳處樁身距離開挖面約2.7 m?？紤]到1號樁基大部分樁身距離坡面較近，陡坡段一定深度范圍內樁周土體已不滿足半無限體假設前提，需對原設計樁基受力機理重新分析。樁側土體受豎向荷載時候會同時產生豎向變形及剪切應變，并沿樁周擴散。擴散距離與基樁承擔的荷載水平、場地土體性質等相關。一般情況下，樁基中心到土體邊緣的距離小于2.5～3.0d時，相對應的樁基長度豎向承載力可不考慮；同時根據地基規相關條文，由于樁周土體約束削弱，土體水平向地基比例系數也應折減，具體數值應根據經驗判斷，本次保守考慮完全失效。經驗算，原設計1號樁基承載力不足，基于上述情況，為保證橋臺結構安全性，提出以下兩個橋臺基礎加固方案。

方案一：橋臺加樁

為充分保障結構安全性，1號樁不考慮坡腳以上樁周土體作用，坡腳以上范圍樁身按完全自由端考慮，對1號樁基進行承載復核。經復核，1號樁單樁豎向反力為6 000 kN，單樁樁頂水平反力為985 kN。按此工況考慮，1號樁承載力不滿足規范要求，需A0橋臺進行加樁處理，以降低1號樁外力使其承載力各項指標滿足規范要求。

考慮加樁空間、施工方便等因素，擬在臺背方向加設兩根樁，樁徑1.2 m，樁長15 m。橋臺承臺由原7.9×6×2 m擴大至7.9×9×2 m。橋臺加固方案一平面布置、橋臺構造如圖7、圖8所示。

對橋臺加樁后的1號樁基承載力進行復核。根據單樁受力計算結果，1號樁單樁豎向反力為4 192 kN，單樁樁頂水平反力為657 kN。

開挖面坡腳標高約126 m，嵌固深度為3.013 m，經驗算，1號樁基豎向承載力滿足規范要求。樁身彎矩及位移采用Midas有限元分析軟件，土彈簧模擬樁土作用，采用“m”法計算。計算模型如圖9所示。經計算，樁頂最大水平位移2 mm，小于6 mm，滿足規范要求。

方案一相比原橋臺方案，工程造價增加約15萬元。

方案二：采用U型橋臺（擴大基礎）

考慮到已施工完成的樁基距離開挖坡面較近，1號樁承載力不滿足規范要求，樁長不夠。橋址處地質情況良好，考慮調整原設計樁基礎為擴大基礎，橋臺調整為U型橋臺。橋臺加固方案二平面及斷面布置如圖10、圖11所示。

經估算，方案二相比原橋臺方案（考慮樁基已實施情況下），工程造價增加約32.3萬元。

方案一相對方案二而言，雖然工期較長，但利用了已經施工的樁基，采用了深基礎的方案，對邊坡地形的適應性更好，其結構穩定性、安全保障度更高，推薦采用該方案。

4 總結

目前，該加固項目已完工，運營期邊坡及橋臺結構穩定，加固效果較好。通過本項目，總結幾點經驗有：

（1）陡坡段橋臺基礎設計相對普通平整地形橋而言更為復雜，在設計前期往往會出現總體方案考慮不足等問題。在現場施工實施過程中若施工單位組織不當，極易超挖而導致橋臺處邊坡不穩，進而改變原設計橋臺受力狀態，誘發安全問題，應多加重視。

（2）設計人員碰到類似陡坡段橋梁設計時，應充分踏勘，緊密結合現場實際，高度重視橋梁墩臺基礎臨坡問題，仔細核實基礎埋深、承載力等結構安全指標。

（3）在設計文件中應明確指出陡坡段墩臺施工注意事項，并在施工前對施工單位進行充分交底。施工單位應根據設計文件實地放樣，核實設計方案合理性，制定合理的施工組織方案并嚴控各項施工流程，避免類似問題的發生。

參考文獻

［1］ 公路橋涵地基與基礎設計規范： JTG 3663-2019［S］.

［2］ 建筑邊坡工程技術規范： GB50330-2013［S］.

［3］ 公路橋涵施工技術規范： JTG/T 3650-2020［S］.

［作者簡介］熊誠（1986—），男，碩士，高級工程師，從事道路橋梁設計工作。