軟基中橋臺(tái)位移病害分析及處治方案

王立

摘 要 因設(shè)計(jì)不合理、施工的不規(guī)范，在軟基中的橋墩臺(tái)極易發(fā)生位移，對(duì)橋梁造成結(jié)構(gòu)破壞。本文基于工程實(shí)例對(duì)軟基中某橋梁橋臺(tái)位移產(chǎn)生的病害進(jìn)行分析研究，探討處治方案，結(jié)合確定的處治方案和成功的處治實(shí)例，從設(shè)計(jì)、施工等方面提出預(yù)防措施，對(duì)同類工程問題具有參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞 軟基;橋臺(tái)位移;病害分析;處治方案

引言

軟基的處理在設(shè)計(jì)時(shí)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(shí)際施工過程中，軟基中的結(jié)構(gòu)極易受到水平方向抗力的影響，從而產(chǎn)生病害。特別是軟基中的橋梁，因橋頭路基及臺(tái)背填土對(duì)軟基產(chǎn)生塑性流動(dòng)，導(dǎo)致橋臺(tái)水平位移，引起樁基撓曲變形甚至斷裂，影響上部結(jié)構(gòu)的正常使用。設(shè)計(jì)時(shí)都考慮了樁基的靜態(tài)水平位移不超過規(guī)范，有些橋頭處軟基也加大了處理力度，但在實(shí)際施工過程中，仍然因?yàn)楦鞣N原因，發(fā)生位移病害，對(duì)工程質(zhì)量產(chǎn)生影響。本文通過實(shí)例分析橋臺(tái)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(shè)計(jì)概況

橋梁上部為 3～25m預(yù)應(yīng)力砕簡支小箱梁，下部結(jié)構(gòu)為雙柱式圓墩，鉆孔樁基礎(chǔ)。橋臺(tái)采用肋板式橋臺(tái)，群樁基礎(chǔ)，樁徑1.3m，樁長為23m，設(shè)計(jì)嵌入中風(fēng)化巖深度不小于6倍樁徑為7.8m，每幅樁基為6根;承臺(tái)尺寸為14.9m×5.6m×2m，樁基深入承臺(tái)鋼筋長度為1m，肋板伸入承臺(tái)鋼筋長度為1.13m。

橋臺(tái)接路基填方，過渡段采用錐坡處理。臺(tái)后路基填方及錐坡范圍內(nèi)為軟弱地基，設(shè)計(jì)采用碎石樁處治，橋臺(tái)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(shè)。軟基處理預(yù)壓期為6個(gè)月，設(shè)計(jì)預(yù)壓沉降量為89.75cm。

該段地質(zhì)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(fā)生差異沉降，承載力低，不能作為基礎(chǔ)持力層，天然含水量為37.83%），9.7m以下為J2sn中風(fēng)化帶粉砂質(zhì)泥巖，天然抗壓強(qiáng)度為6.25MPa。

1.2 施工過程概況

軟基處理施工時(shí)間為2018年3月29日至2018年6月9日。復(fù)合地基檢測日期為2018年8月23日至8月30日，檢測結(jié)論為：碎石樁復(fù)合地基工程共6個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)，試驗(yàn)點(diǎn)復(fù)合地基承載力特征值均大于284kPa，滿足設(shè)計(jì)要求。

橋臺(tái)樁基施工時(shí)間為2018年9月23日至2018年10月10日，樁基檢測結(jié)果均合格。橋臺(tái)承臺(tái)施工時(shí)間2018年11月6日至2018年12月8日。橋臺(tái)肋板施工時(shí)間2018年12月25日至2019年1月12日。

臺(tái)后軟基段路基填筑時(shí)間為2018年9月6日至2019年4月29日（按設(shè)計(jì)規(guī)范要求填筑，填筑時(shí)間235天）。臺(tái)背回填時(shí)間為2019年3月11日至2019年4月12日（按設(shè)計(jì)規(guī)范要求填筑，填筑時(shí)間32天）。

1.3 橋臺(tái)位移病害發(fā)生過程及初步處治

2019年4月12日，在進(jìn)行臺(tái)背回填最后兩層施工時(shí)，發(fā)現(xiàn)臺(tái)背回填錐坡頂出現(xiàn)裂縫（見圖3所示）。發(fā)現(xiàn)裂縫后立即開始對(duì)橋臺(tái)肋板進(jìn)行布點(diǎn)監(jiān)測，初步監(jiān)測結(jié)果過為：橋臺(tái)肋板左幅向臺(tái)前偏移了35.2mm，右幅向臺(tái)前偏移43.5mm。現(xiàn)場采取緊急措施，挖除了3米厚的臺(tái)背回填料，進(jìn)行卸載。每天對(duì)橋臺(tái)進(jìn)行監(jiān)測，監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示，橋臺(tái)一直向臺(tái)前方向水平移動(dòng)，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(xù)下雨3天）[1]。

2橋臺(tái)位移原因分析

位移病害發(fā)生后，對(duì)橋臺(tái)位置進(jìn)行地質(zhì)鉆探、取樣，通過對(duì)比，與設(shè)計(jì)相符。通過分析氣候、地質(zhì)、設(shè)計(jì)及施工等情況，總結(jié)病害發(fā)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(chǎn)生塑性流動(dòng)，使樁基撓曲變形，帶動(dòng)橋臺(tái)位移。

（2）橋臺(tái)臺(tái)背填土高，導(dǎo)致軟基壓力增加，軟土受到擠壓向四周塑性流動(dòng)，使樁基撓曲變形，并增加了橋臺(tái)壓力，導(dǎo)致橋臺(tái)產(chǎn)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(dòng)。軟土層越厚，越易沉降及滑動(dòng)。

（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(dòng)。

（5）橋臺(tái)臺(tái)背填筑速率較快，填筑土體主固結(jié)沉降尚未完成，導(dǎo)致填筑過程中填筑體擠壓橋梁樁基和肋板，產(chǎn)生位移[2]。

3橋臺(tái)位移病害處治方案

經(jīng)過研究討論，可從三個(gè)方面對(duì)病害進(jìn)行處治：

（1）加固、改善軟土地基，加強(qiáng)排水，增強(qiáng)復(fù)合地基的抗剪和豎向承載力。

（2）減輕臺(tái)背荷載。

（3）平衡壓重填土法，先在臺(tái)前填土壓重，然后再進(jìn)行臺(tái)背填土。

經(jīng)綜合分析，該橋臺(tái)位移病害采用以下處治方案：

先對(duì)已完成的臺(tái)背回填進(jìn)行卸載處理，卸載標(biāo)高至承臺(tái)，臺(tái)后順路基方向按1∶1.5放坡，分三級(jí)臺(tái)階卸載，具體卸載面見圖4。然后采用臺(tái)背填筑氣泡混合輕質(zhì)土+鋼管灌注樁的方案進(jìn)行綜合處治。具體處治方案如下：

（1）首先根據(jù)現(xiàn)卸載面在臺(tái)后3m寬平臺(tái)上設(shè)50cm厚砂礫石墊層。

（2）基底設(shè)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(nèi)不少于3m，并在砂礫石墊層上設(shè)50cm厚鋼筋混凝土承臺(tái)。

（3）氣泡混合輕質(zhì)土進(jìn)行路堤填筑時(shí)用鋼筋混凝土保護(hù)壁對(duì)其進(jìn)行側(cè)向控制，以保證其側(cè)向穩(wěn)定性，且橋臺(tái)側(cè)保護(hù)壁外側(cè)距肋板臺(tái)預(yù)留10cm寬伸縮縫。

（4）保護(hù)壁下部坐落在C25混凝土基礎(chǔ)或承臺(tái)上，并與其一起現(xiàn)澆，且保證襟邊寬度>lm。

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

（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(shè)置1根） 匯集排出。

（7）氣泡混合輕質(zhì)土頂面用防滲土工膜包裹，其上部路肩處設(shè)防撞護(hù)欄基座。

（8）氣泡混合輕質(zhì)土每隔10m設(shè)置2cm的通縫，貫穿面板和基礎(chǔ)，縫內(nèi)用泡沫塑料板填充。

施工工序如下：

（1）先鋪設(shè)砂礫石墊層，并施工鋼管灌注樁;

（2）進(jìn)行基礎(chǔ)或承臺(tái)和混凝土保護(hù)壁的施工，預(yù)埋坡面臺(tái)階上縱向盲溝和橫向排水軟管;

（3）待基礎(chǔ)與混凝土保護(hù)壁強(qiáng)度達(dá)到80%后澆筑氣泡混合輕質(zhì)土，并在澆筑過程中在相應(yīng)設(shè)計(jì)斷面位置處鋪設(shè)水平鋼筋網(wǎng);

（4）最后，氣泡混合輕質(zhì)土路基頂部路面結(jié)構(gòu)層和防撞護(hù)欄基座必須在輕質(zhì)土路基強(qiáng)度達(dá)到0.5MPa以上時(shí)方能展開施工[3]。

4結(jié)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(shè)計(jì)開始就要詳細(xì)鉆探，探明橋址處地質(zhì)情況，結(jié)合當(dāng)?shù)丨h(huán)境和經(jīng)濟(jì)條件，進(jìn)行充分研究，采取最優(yōu)方案，以確保橋臺(tái)安全與穩(wěn)定。在橋梁施工前，要認(rèn)真研究圖紙及地質(zhì)水文資料，加強(qiáng)監(jiān)測，嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)及規(guī)范要求施工，不留隱患，保證質(zhì)量。望本文能向類似的工程提供一定的參考依據(jù)。

參考文獻(xiàn)

[1] JTG 3363-2019.公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2019.

[2] JTG D30-2015.公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2015.

[3] JTG/T 3610-2019.公路路基施工技術(shù)規(guī)范[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2019.