訥河市灌排渠道農(nóng)道橋基礎(chǔ)破壞原因及防治措施

徐萬江，劉洪友，崔潤利

（訥河市水務(wù)局，黑龍江訥河 161300）

1 農(nóng)道橋破壞原因

通過對訥河市灌澇區(qū)農(nóng)道橋的多年觀測發(fā)現(xiàn)，農(nóng)道橋80%以上都達(dá)不到設(shè)計壽命，造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失。究其原因，主要有3種：①設(shè)計資料不全，缺少地質(zhì)勘察資料對地基承載力不明確;②設(shè)計結(jié)構(gòu)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(dá)到設(shè)計要求，造成斷樁（灌注樁施工中，孔壁坍塌導(dǎo)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(chǔ)側(cè)表面的凍切力產(chǎn)生的。當(dāng)?shù)鼗林械乃畠鼋Y(jié)成冰時，產(chǎn)生一種膠結(jié)力，將凍土與基礎(chǔ)側(cè)表面牢固的膠結(jié)在一起。（膠結(jié)力又稱凍切力，它與基礎(chǔ)材料性質(zhì)、粗糙程度、土的種類、溫度等條件有關(guān)。）然后隨著基礎(chǔ)土產(chǎn)生凍脹時，體積增大，土顆粒間產(chǎn)生相對位移，但基礎(chǔ)側(cè)表面與土間的膠結(jié)力阻止土粒沿基礎(chǔ)側(cè)表面位移，從而產(chǎn)生凍切力，凍結(jié)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(dāng)凍土層發(fā)生向上凍脹位移時，由于凍層與樁柱凍結(jié)在一起，便產(chǎn)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(chǔ)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(dāng)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(wěn)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(jìn)而增大樁柱與土體間總的摩擦力，當(dāng)摩擦力大于切向凍脹力時，則基礎(chǔ)是穩(wěn)定的;一般地說，當(dāng)樁柱深度＞16 m時，多數(shù)比較穩(wěn)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(jié)力，從而達(dá)到減少凍切力的目的。

3）爆破樁基礎(chǔ)：利用樁底部的大頭加大抗凍拔力，其原理是凍結(jié)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(chǔ)產(chǎn)生不均勻沉陷，現(xiàn)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(tài)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(jié)構(gòu)，利用鋼筋混凝土梁將樁柱基礎(chǔ)相連以抵抗凍脹力。但這種基礎(chǔ)必須埋在土體最大凍深以下，中梁比邊梁的基礎(chǔ)要深，否則難以達(dá)到預(yù)期效果。

6）整體式底板，將整個樁柱設(shè)在一個整體底板上。

這種結(jié)構(gòu)形式適用于流砂基礎(chǔ)或基礎(chǔ)范圍內(nèi)全部或部分為軟土地基的情況，在訥河市訥南、全勝灌區(qū)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(jié)構(gòu)形式。橋梁基礎(chǔ)埋在凍層內(nèi)，訥河市全勝灌區(qū)前進(jìn)農(nóng)道橋采用了這種結(jié)構(gòu)形式，該橋已建成20 a，經(jīng)多年觀測，該橋沒有發(fā)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(qū)農(nóng)道橋近年來多采用底梁式結(jié)構(gòu)、整體式底板結(jié)構(gòu)，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(nóng)道橋的變形，加強(qiáng)施工質(zhì)量的控制，保證施工質(zhì)量，提高了農(nóng)道橋的使用壽命。

[1]趙志縉.橋梁基礎(chǔ)工程施工[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，1996.