[文章]：软基桥台倾倒原因及防治

qinhl96

软基桥台倾倒原因及防治




［摘要］该文结合工程实例从地基土的应力路径分析了软基桥台在施工 过程中发生倾倒事故的原因，介绍了其处理方法，并提出了防治措施。
关键词：软基　桥台　应力路径

1　概述
　　广东地处东南沿海，软土地基的分布范围很广，在软土地区修建公路桥梁时，常 会因为设计 或施工不当而引起桥梁墩台的倾倒事故。下面以国道206线K2327+176处小桥桥台在施工过程 中发生的倾倒事故为例，对其倾倒原因进行分析，并介绍其处理方法。
　　国道206线K2327+176处是一座3跨8m的现浇钢筋砼简支板桥，其下部结构采用柱式墩，薄 壁式桥台，单排钻孔灌注桩基础。桥墩桩基直径为1.0m，桥台桩径为1.2m，桥台壁厚为45cm ，其承台高1.0m，宽1.2m。桥台横向为整体式，宽37.5m，桥梁墩台基础横桥向均为6根柱 。该桥位地处软土地区，地质条件差，地面表层是深达15m的淤泥层。其下层是14m厚的粘土 层，再往下又是淤泥层。桥台设 计桩长27m，持力层为地表下第二层的粘土层。本桥在施工过程中，当桥面板浇筑完成后即 进行台后填土，填土高度达到接近5m时，汕头岸桥台承台开始出现裂缝，两天后台身及承台 均出现多条竖向裂缝，桥台向河中倾斜1.45m，其相邻桥墩也发生严重倾斜，桥台附近淤泥 被堆挤隆起，台后填土塌陷长度12m，高3.2m，宽度沿路基全宽。
2　事故原因
2.1　地基土在分级荷载下的应力路径
　　图1表示路基土中的某一点在分级加载情况下的应力路径。图中纵座标τ是指土 的抗剪强 度，σ为施加于土中该点的剪破面上的法向应力。从图1中可见，当对地基进行一次连续加

                               
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图1　路堤分级加荷 的应力路径载而不让其排水固结时，其应力路径如图中的ab所示；当采用分级加载，并且在每次加载后 允许地基土有较长的时间进行排水固结，则其应力路径为a-1-1′-2-2′-3-3′-4等。由此 可 见，地基由于分级加载且充分排水固结所获得的强度将较一次连续加载而不让土体得以有效 排水固结所可以提高的强度为τ=τf(c)-τf(b)。因此，为了使桥台台后地 基及台后填土的强度满足设计要求，就应该进行台后分层填土，严格控制土层厚度，以利充 分压实，并控制填土速度，以便让地基土有充分的时间进行排水固结。对于抗剪强度较低的 软粘土，排水固结比较缓慢，因此施工加载时更应该控制地基中各点的剪应力增加值小于 或慢于土的强度增长。2.2　事故原因分析
　　从本桥桥位地质资料可见，桥位处地基为软基，淤泥层较厚，它主要由淤泥 质粘土和淤泥质粉土组成，含水量大，土质松软粘滑，变形大，流变性明显，透水性差， 抗剪强度低。因此设计时要求对地基插塑料排水板处理。从事故现场和施工及监理人员介绍 的情况分析，导致本桥汕头岸桥台倾倒的主要原因有以下几点：
　　(1)软基的处理范围没有达到设计要求。根据现场施工人员介绍，软基在距桥台桩位处2m以 外的范围没有插塑料排水板进行处理，使该范围内的地基在台后土压力的作用下不能充分排 水固结，其抗剪强度低，很容易破坏。
　　(2)台后已插塑料排水板处理的地基，顶面没有按设计要求填2m厚的中粗砂排水层，使软 土地基在上层填土的作用下，其水份随着塑料板向上渗透后，不能有效地通过排水层向周围 排掉，导致部分水份渗入到上层填土中，使上层填土及地基土含水量大，难以压实固结，故 地基土和上层填土的强度较低，在强大土压力的作用很容易破坏。
　　(3)填土速度太快，分层压实厚度太大，填土透水性较差。根据监理人员介绍，台后填土只 分三次进行，前后共一个月，且在填土过程中没有按施工规范要求进行沉降和侧向位移观测 ，使地基和台后填土不能有效地排水固结，其强度较低。因此地基变形大，台后填土对桥台 的土压力很大，使填土接近5m时桥台发生倾倒事故。
　　(4)桥台台身采用薄壁式，其受力面积较大，在台后土压力的作用下，台身受到很大的水平 推力，更容易发生破坏事故。
3　处理方法
　　因本桥汕头岸桥台及其相邻桥墩和桥跨结构已严重破坏，难以加固修复，加上工 期的影响， 在对桥位处的水文情况及其它有关资料进行认真分析后，决定拆除本桥。考虑到桥位处软 土 层较厚，因此在原桥位处改用整体性好，对地基承载力要求较低的4孔4.0m×5.1m(净宽×净 高)箱涵。箱涵两端与路基衔接处采用八字翼墙挡土。涵底地基表层换填2m厚的中粗砂垫层 并对地基打?15cm的松木桩，桩长5m，间距0.8m，平面成梅花状布置。采用本处理方案的优 点是整体性好，荷载分布均匀，基底产生的应力较小，地基变形也较小，且排除了墩台因施 工不当可能引起的倾斜和不均匀沉降等后患。本桥改用此方案后，已通车多年，其沉降量极 小，使用效果很好。
4　防治措施
　　为了防止在软土地区修建公路桥梁时桥台发生倾倒事故，保证工程的顺利完成， 在设计和施工时应采取合理桥型，对软基进行有效处理，严格按施工规范要求进行施工。
　　(1)在软土地基上修建桥梁时，桥梁墩台基础宜采用深基础(如桩基础)，使基底位于地质情 况较好的土层上。当软土层较厚，台后填土较高时，桥台基础宜采用双排桩基础，台身尽可 能采用受力面积小而抵抗台后填土水平推力较好的肋板式或框架式桥台。
　　(2)对桥梁宽度较大时，宜尽可能采用上下行分离的结构，以适应墩台基础的不均匀沉降。
　　(3)当台后填土较高时，可适当加大桥梁长度或增加桥跨，以减小台后填土高度。
　　(4)对于桥长较小，地基软土层较厚的情况，在满足排洪要求的前提下，可采用整体性好， 对地基承载力要求较低的多跨箱涵。
　　(5)台前后软基及锥体范围内的软基应进行加固处理，处理范围应适当扩大。
　　(6)为加快地基的排水固结，施工期间对地基宜采用分层预压填土，预压范围宜延伸至台前 一定距离。台后填土应采用透水性好的砂性土，当采用非透水性土时，应在土中增加外掺剂 如石灰、水泥等。
　　(7)台后填土应分层填筑，分层松铺厚度不应大于15cm，其压实度应达到有关施工规范的要 求。
　　(8)分层填筑压实时，应严格控制施工填料和加载速度，并进行必要的沉降和稳定观测。在 填筑过程中，每填一层土应进行一次监测，路基加载速度应控制水平位移量，每昼夜不宜超 过0.5cm，沉降量不大于1.5cm，当超过时应暂停填筑，待沉降和位移量小于规定值后，方 可进行下层填土。



参考文献


　　1　土质学与土力学.北京：人民交通出版社，1989
　　2　公路桥涵施工技术规范(JTJ041-89).北京：人民交通出版社
　　3　公路路基施工技术规范(JTJ033-95).北京：人民交通出版社

coolboyman

好文章啊，楼主，那来的，能否告知？

敦煌

比较有代表性，值得参考，不知是否原创！？

lf_1122

*-*3 多跨桥梁可以用薄壁桥台吗？按规范只有单孔桥且跨径小于等于16米时才采用啊。可能是小弟我太落后了。*-*6

yansf

好文章，谢谢了，不知道哪里有这方面的专门文章呢？

可可宝贝

太好了，真的是好文章啊，看起来分析的也很不错，软土的资料看的多，不过很杂乱，现在这样分析的方法才有收获哦。