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软基桥台位移病害分析及预防措施
RSS 打印 复制链接 发布时间:2017-01-10 09:52:46

 摘 要 在软土地基中,因桥台位移造成的桥梁破坏比较突出,本文针对连云港市高等级公路某些已建桥梁桥台位移产生的病害进行分析,并从设计、施工等方面提出相应的预防措施。

关键词 软基 桥台位移 病害分析 预防措施
 
连云港软基是全国有名的四大软基之一,为多年海淤而成,上表有2~3M厚的粘土层,下面即为十几米深的淤泥质粘土,最大含水量超过80%,这样的软土强度低,压缩性大,主要影响有两个方面:
(1)软基压密下沉;
(2)填土引起软基塑性流动。
对于桥墩只考虑前者就可以了,但对于桥台,后一问题更显重要,因为地基失稳产生的塑性流动将引起桥台的前移、下沉和转动,导致桥梁的破坏,影响桥梁的使用。本文就桥台发生位移的原因及预防措施进行简单论述。
 
1 因桥台位移产生的桥梁病害
地基软弱下卧层的塑性流动或沉降引起的桥梁破坏主要表现在:
(1)软弱下卧层向河心的滑动,剪断桥台基桩、支座等也同时发生破坏。如新墟路排淡河桥桥头滑坡把桥台桩挤斜,使桩报废重打,不得已在滑坡岸增加1孔桥长;蔷薇河老桥实施改造时,由于东桥台滑移,只好把单排桩结构变更为双排桩结构;310国道大浦河老桥也因桥头滑坡而增加1孔;其中尤以连云港市魏跳桥破坏最为典型,该桥布设3孔(20M+30M+20M),处于软基中,西幅采用框架埋置式桥台,东幅采用带基桩"U"型台,桥头填土5M高,又处于改河、临河段,当时限于经费,存在压缩河道现象,桥台前移使墩、背墙、耳墙、台帽、台身出现较大剪切裂缝,台后路基出现大范围的不均匀沉降及滑动裂缝,1999年不得不对该桥作较大的整治加固。
(2)伸缩缝顶死使伸缩缝装置破坏。当移动量大时,将会导致背墙破坏而且大梁局部压曲、开裂、破碎;如果是正在施工中的桥,大梁将无法安装。如大浦河老桥背墙和梁端顶死且严重开裂、破碎,蔷薇河老桥东桥台前移,跨径缩小后,只得为边孔制做短了十几厘米的T梁。
(3)桥头跳车。对于软基桥梁来说,由于桥梁与路堤在完工后的沉降不同,桩基础桥台完工后沉降较小,而台后高路堤完工后沉降较大,从而出现桥头跳车现象,影响桥梁的使用功能。虽然可设置桥头搭板过渡、调整沉降差,但由于调坡距离短,只能解决小的沉降,如果发生较大沉降时,反而造成二次跳车。如果不设搭板,为防跳车要频繁调整加铺引道面层,给养护带来麻烦,且行车不舒适。如南城桥、排淡河桥、运盐河桥、新滩桥等台后都已出现较大沉降,造成桥头严重跳车。
 
2 影响桥台位移的几个因素
2.1 台背填土过高
软基高填土造成土压力增大,使桥台产生较大的位移。
2.2 软土层埋置深度
连云港软土层一般埋置在地表下约2~3M,深约10M,属于浅埋置深度。埋置越浅,越易沉陷和滑动。对多层软土,主要是上层影响,下层影响较小。
2.3 软土层厚度
软土层越厚,越易发生较大的沉降及滑移。
2.4 软土层含水量
连云港市软土层为海淤泥质粘土,形成时间不一,含水量高达80%,强度极低,非常容易发生沉降和滑动现象。
2.5 桥台型式
重力式桥台自重大,对地基要求高,在软基中发生前移比例较高。连云港市软基不宜采用重力式桥台,应设计以桩基为主的轻型桥台,将力传递至较好的土层上,并减轻水平土压力对桥台的影响。该市魏跳桥的西幅采用轻型框架式桩基桥台,东幅采用带基桩"U"型台,东西幅同宽,但东幅用桩多,造价高,反而桥台前移较大,破坏更严重。
 
3 预防桥台位移的几种措施
针对影响桥台位移的几个因素及软土自身特点,可从以下几个方面进行处理,防止桥台位移。
3.1 采用溜坡式、搭板式、箱式等轻型桥台,这几种桥台结构,可以平衡部分或大部分台后的土压力,减少土压力对结构的影响。
3.2 人工加固、改善地基
(1)清除全部或部分软基,换填压缩性低、强度高、透水性好的材料。宁连路中小桥桥头锥坡及台后填土全部换填山场碎石土处理,效果很好。
(2)用挤(压)密法(如砂桩、粉喷桩、木桩、振充碎石桩等)使土密实脱水,减少土体中的孔隙,从而减少土的压缩性,增加复合地基的抗剪和竖向承载力。几种方法中,以粉喷桩处理桥头软基效果为佳。
(3)用预加法使土压密脱水,增加软基的抗剪及竖向强度,使桥台软基位移提前发生,从而减少建桥后桥台的位移量。在工期不急的情况下采用该方法,效果较好,而且造价较低。宁连路的南宋高填土段大部分都是这样处理的。在采用该方法的同时,如果能与砂桩、塑料排水板、粉喷桩等措施相结合,处理效果将更好。
 
3.3 减轻台后土压力和平衡荷载法
(1)增加桥长,降低桥台标高,减少台后填土高从而减小土压力。
(2)用压力分散法(如竹筏、土工布、整板基础等),加大底面,分散受力,使基底压应力小于软基允许承压力(40~80KPA)。宁连路的武马低填土段,原设计用砂井、塑料排水板结合为期一年半的预压进行处理,后根据软基情况对路基进行了变更设计,采用数层土工布加强地表硬壳层的处理方法,避免了深层处理,这既保证了质量,又缩短了工期,还节省了造价。
(3)减轻台背荷载法,即台后用轻质材料或中间设空箱减少台后路基重量。
(4)平衡压重填土法,先在台前填土压重,然后再进行台背填土。
 
4 设计注意事项
4.1 软基负摩阻力影响
地基压密下沉对桥台基础造成向下的负摩阻力在设计中必须考虑,否则桥台易产生较大的下沉。
4.2 桥头路基沉降及滑动稳定性验算
桥台基础除强度计算外还必须进行地基稳定性验算,这是"桥规"所要求的,而且应特别注意临河、改河段桥头路基滑动验算。
4.3 设计应选用合理的桥台结构型式,努力降低台后填土高度,尽量使用已有成功先例的、成熟的软土处理方案。
 
5 施工注意事项
桥台沉降和前移多发生在台后填土施工中及刚完工之后,如施工顺序得当,就能在很大程度上减少沉降和前移。
5.1 缓慢填土,分层压实,保证压实度及填土稳定。对于挖基部分,在保证压实的情况下,应尽快回填,防止四周塌方。
5.2 挖方及施工材料不能堆于临台岸上,避免堆载不当造成的路基滑坡及桥台失稳破坏。
5.3 先填河钻桩后开挖河道的施工方法将对河床及两侧软土造?quot;加载再卸载"的扰动破坏,引起软土失稳,应尽量避免使用这种方法。
5.4 采取合理的施工顺序,当工期许可时,可以先填土预压,再钻桩施工桥台;上部可以先安装好大梁,再进行桥头填土;先做台后以外的填土,再做台后填土。
 
6 总结
连云港市软基处理是由来已久的老大难问题。在该区域建桥一定要先钻探,弄清桥位地质情况,根据上部构造对承载力、变形及稳定性的要求,结合当地所产材料和经济条件,进行充分研究后决定应采取的设计方案和施工方案,以确保桥台稳定,提高工程质量。
 
参考文献
〔1〕《公路桥涵设计规范》汇编.北京:人民交通出版社,1989.
〔2〕《公路硗恋鼗?返躺杓朴胧┕ぜ际豕娣丁?北京:人民交通出版社,1996.
〔3〕徐启友.《桥梁修理及技术改造》.北京:人民交通出版社,1992.
〔4〕《新墟一级公路施工图设计》.兰州:铁道康谝豢辈馍杓圃海?986.
〔5〕《宁连一级公路施工图设计》.西安:交通部第一勘测设计院,1992
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