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【摘要】本文阐述了软土地基桥台易出现的施工技术控制要点上的不足,并总结了现有的应对策略。特别是针对软土地基桥台的下沉、移动、设计不当问题进行了分析评述。
【关键词】软土地基桥台;技术控制要点;应对策略
一、引言
在修建软土地基桥台时,由于地质、施工技术等原因,对建造软土地基桥台会有很大的影响。为确保软土地基桥台的安全与稳定,施工技术的正确、要点的着重控制、详尽的应对策略显得尤为重要。笔者从理论设计、實践两个层面对软土地基桥台的施工技术控制要点以及相应的解决策略进行了分析研究。
本文就建造软土地基桥台过程中易出现的问题,从施工技术控制要点和应对策略两个方面来进行论述的。
二、修建软土地基桥台工程中的四大控制要点
(一)软土地基桥台的下沉 不良的地质环境是导致软土地基桥台下沉的首要因素。特别是含水量较高的松软土质对地基桥台的影响尤为明显。由于水对基础稳定性的破坏是巨大的,因此,软土地基修建桥台过程中的排水非常重要。此外,桥台本身的重量过大也会导致软土地基桥台下沉,甚至是工后沉降,所以必须注意基础的形式选取。
(二)软土地基桥台的侧移 软土地基中的含水量是导致桥台侧移的主要原因,施工中地基形式的选取是需要着重控制的要点。
(三)软土地基桥台的前移 与侧移不同的是,导致桥台前移的重要因素是台背高度。这是施工建造中的重点。此外仍需注意地基桩形式的要点控制。
(四)桥台设计不当 精确的前期设计是建造安全稳定建筑的前提。因此在建造软土地基桥台之前需要详细了解基础和土层间的作用力情况,需要验算土地承受力,进而正确设计桥台的外形和重量,并选取合适的基础结构形式。台背填土高度也是施工过程中要严格控制的要点。
三、针对上述问题采取的措施
(一)防止桥台下沉策略
1.采用桩基础
桩基础可将桥台重量传递到强度高、可压缩性低的土层上,并分担桥台重量,增加软土地基桥台的稳定性。
2.加固桥台地基
1)堆载预压法:施工前先对土地进行荷载压制,达到强度要求后卸去荷载。实施此法后,软土地基不会再有大规模的沉降。该法施工简单,又可减少成本开支。
2)真空预压法人工加固桥台地基:在软土地基内设塑料排水板或着砂井,之后将砂垫层铺设于地面上,再覆盖一层密封膜。用真空装置抽出砂垫层吸水管道中的空气,致使密封膜内外出现气压差。地基上由此可产生气压差转变的荷载。
3)强夯法:用巨大荷载强夯土地,有效提高地基稳定性,并可有效减缓工后下沉。
4)换填垫层法
(二)防止软土地基桥台侧移的应对策略
1.软基处理法:桥台侧移的主要措施为软基处理。软基处理是目前预防桥台倾斜或下沉、提高地基承载能力的主要办法,也是目前普遍有效的措施。
1)排水固结法:荷载作用可使土壤中水分排出,增强地基土壤强度。可使使用期间的建筑不产生过大的沉降差和沉降,提高地基的承载能力。
2)振密、挤密法:通过振动、挤压减小土体孔隙,达到地基土地密实、增加承载力的目的。
3)置换及拌入法:使用复合地基,或者将水泥、石灰、水泥砂浆等物掺入软基中,从而达到减小压缩量、提高地基承受力的目的。
4)加筋法:在土层中设大强度的拉筋、受力构件、土工聚合物等提高地在承载力。
2.塑料排水板地基加固法:在软土地基上放置塑料板,并在其上放置一层排水砂砾,之后填土预压,排出软基中原有水分,提高地基土质强度,增强软土地基桥台中地基的抗滑性。排水固结一样可以提高软土地基台后的强度、减小附加水平力在桩上的作用。但是总会有附加水平力传递作用过来并且作用在桩上,所以可以通过设置斜桩的方法来消除水平作用力。
3.台后桩承式箱涵法:在台后采取桩承式箱涵的方法,此种方法优点为利用箱涵来取代路基填土,减小了自重,并把箱涵与线路设备重量的一部分交由土地深层承受,从而减轻软土纵向承载的压应力,使桥台 路基边坡稳定性增加。但是此方法存在不足之处。第一:负摩力、附加水平压力仍要由箱涵桩基来承受;第二:箱涵底部对软士的竖直压力仍可能会导致桥台的侧向移动。因此可用塑料排水板填土来固结预压,或者在桥台、箱涵桩基中设置排两斜桩。如此可拥有更大安全储备,提高桥台安全稳定性。
4.台后锚拉式钻孔咬合桩法:1)钻孔咬合桩法将台后软土层完全隔开,阻挡软土流向桥台基础。2)借助锚碇板和锚杆消除水平力。该方法的好处是负摩擦力和桥台桩基不会受到水平力影响。
(三)防止桥台前移策略
1.降低桥台台背填土高度法。台背填土不宜采用吸水膨胀性强的土壤,应用水稳性质好的石碴、砂性土、轻质材料。
2.采用桩柱式、肋板式、框架式等形式夯实基础。调查发现,实体式桥台多易发生前移现象。而在桩基础、肋板式基础、框架基础中几乎不发生前移现象。
除上述两种方法之外,防止桥台前移的方法还有减轻荷载法、人工地基改良法、延长桥孔的方法、控制顺桥方向的桥台长度法等。
(四)根据软土地基的实际情况对桥台进行设计
1.在施工前应对土质强度、地基稳定性、地基变形的精确测算。如若测算结果显示桥台有可能倾斜,就应立即采取相应辅助措施,并重新计算直至确保桥台不会倾斜。对于软土地基来说,台背填土高度是设计施工中的控制要点。台背填土过高将会导致桥台地基发生塑性的流动。最终导致桥台倾斜或产生位移。实际施工中的预压荷载可稍大于设计数据,以加速地基下沉固结。
2.由于桥台连接桥跨与路基,并且整个桥台起着支撑梁以及台顶荷载的作用,所以要合理选用桥台型式和基础型式。宜选用体积轻巧、自重较小的轻型桥台,如桩柱式、框架式和肋板式桥台等。
3.合理的安排施工顺序。将台背填土放到桥台完工后,或者待台帽下的土壤填筑完毕后再填充填台背土壤。这样做的好处是可以根据桥台的实际变形情况进行填土。减轻土壤重量对桥台安全性的影响。除此之外还需注意台背填土的速度,避免施工过快造成地基固结的不稳定。
四、结束语
在实际建设中,出现较多的是由于桥台前移或下沉导致的破坏事故。其直接原因是在设计和施工之初没有对桥台的前移或下沉进行预测算。为了防止软土地基桥台的下沉或位移,首先要对软基进行最大限度的密实处理,增加软土地基桥台的稳定性和安全系数。其次,桥台设计要做到科学合理。
参考文献
[1]刘松玉,蔡国军.软基上桥头路基填筑对桥台桩的影响研究综述[J].岩石力学与工程学报,2004,23(12):2072—2077.
[2]姚玲森.桥梁工程[M].北京:人民交通出版,1985.
[3]中华人民共和国交通部.公路桥涵设计规范(合订本)[S].北京:人民交通出版社.1990.
[4]凌月明.软土地区公路桥梁的设计体会[J].广东公路交通,1992(1).
[5]李仁平等.软基中桥头路基对临近桩基的影响分析[J].中国公路学报。2001(3).
[6]余景州.软基桥台倾倒原因及防治[J].广东公路交通,1998(3).
[7]傅晓辉.软土地区桥梁结构的选择[J].铁道标准设计,1998(5).
[8]JTJ 017-96,公路软土地基路堤设计与施工技术规范[S]
【关键词】软土地基桥台;技术控制要点;应对策略
一、引言
在修建软土地基桥台时,由于地质、施工技术等原因,对建造软土地基桥台会有很大的影响。为确保软土地基桥台的安全与稳定,施工技术的正确、要点的着重控制、详尽的应对策略显得尤为重要。笔者从理论设计、實践两个层面对软土地基桥台的施工技术控制要点以及相应的解决策略进行了分析研究。
本文就建造软土地基桥台过程中易出现的问题,从施工技术控制要点和应对策略两个方面来进行论述的。
二、修建软土地基桥台工程中的四大控制要点
(一)软土地基桥台的下沉 不良的地质环境是导致软土地基桥台下沉的首要因素。特别是含水量较高的松软土质对地基桥台的影响尤为明显。由于水对基础稳定性的破坏是巨大的,因此,软土地基修建桥台过程中的排水非常重要。此外,桥台本身的重量过大也会导致软土地基桥台下沉,甚至是工后沉降,所以必须注意基础的形式选取。
(二)软土地基桥台的侧移 软土地基中的含水量是导致桥台侧移的主要原因,施工中地基形式的选取是需要着重控制的要点。
(三)软土地基桥台的前移 与侧移不同的是,导致桥台前移的重要因素是台背高度。这是施工建造中的重点。此外仍需注意地基桩形式的要点控制。
(四)桥台设计不当 精确的前期设计是建造安全稳定建筑的前提。因此在建造软土地基桥台之前需要详细了解基础和土层间的作用力情况,需要验算土地承受力,进而正确设计桥台的外形和重量,并选取合适的基础结构形式。台背填土高度也是施工过程中要严格控制的要点。
三、针对上述问题采取的措施
(一)防止桥台下沉策略
1.采用桩基础
桩基础可将桥台重量传递到强度高、可压缩性低的土层上,并分担桥台重量,增加软土地基桥台的稳定性。
2.加固桥台地基
1)堆载预压法:施工前先对土地进行荷载压制,达到强度要求后卸去荷载。实施此法后,软土地基不会再有大规模的沉降。该法施工简单,又可减少成本开支。
2)真空预压法人工加固桥台地基:在软土地基内设塑料排水板或着砂井,之后将砂垫层铺设于地面上,再覆盖一层密封膜。用真空装置抽出砂垫层吸水管道中的空气,致使密封膜内外出现气压差。地基上由此可产生气压差转变的荷载。
3)强夯法:用巨大荷载强夯土地,有效提高地基稳定性,并可有效减缓工后下沉。
4)换填垫层法
(二)防止软土地基桥台侧移的应对策略
1.软基处理法:桥台侧移的主要措施为软基处理。软基处理是目前预防桥台倾斜或下沉、提高地基承载能力的主要办法,也是目前普遍有效的措施。
1)排水固结法:荷载作用可使土壤中水分排出,增强地基土壤强度。可使使用期间的建筑不产生过大的沉降差和沉降,提高地基的承载能力。
2)振密、挤密法:通过振动、挤压减小土体孔隙,达到地基土地密实、增加承载力的目的。
3)置换及拌入法:使用复合地基,或者将水泥、石灰、水泥砂浆等物掺入软基中,从而达到减小压缩量、提高地基承受力的目的。
4)加筋法:在土层中设大强度的拉筋、受力构件、土工聚合物等提高地在承载力。
2.塑料排水板地基加固法:在软土地基上放置塑料板,并在其上放置一层排水砂砾,之后填土预压,排出软基中原有水分,提高地基土质强度,增强软土地基桥台中地基的抗滑性。排水固结一样可以提高软土地基台后的强度、减小附加水平力在桩上的作用。但是总会有附加水平力传递作用过来并且作用在桩上,所以可以通过设置斜桩的方法来消除水平作用力。
3.台后桩承式箱涵法:在台后采取桩承式箱涵的方法,此种方法优点为利用箱涵来取代路基填土,减小了自重,并把箱涵与线路设备重量的一部分交由土地深层承受,从而减轻软土纵向承载的压应力,使桥台 路基边坡稳定性增加。但是此方法存在不足之处。第一:负摩力、附加水平压力仍要由箱涵桩基来承受;第二:箱涵底部对软士的竖直压力仍可能会导致桥台的侧向移动。因此可用塑料排水板填土来固结预压,或者在桥台、箱涵桩基中设置排两斜桩。如此可拥有更大安全储备,提高桥台安全稳定性。
4.台后锚拉式钻孔咬合桩法:1)钻孔咬合桩法将台后软土层完全隔开,阻挡软土流向桥台基础。2)借助锚碇板和锚杆消除水平力。该方法的好处是负摩擦力和桥台桩基不会受到水平力影响。
(三)防止桥台前移策略
1.降低桥台台背填土高度法。台背填土不宜采用吸水膨胀性强的土壤,应用水稳性质好的石碴、砂性土、轻质材料。
2.采用桩柱式、肋板式、框架式等形式夯实基础。调查发现,实体式桥台多易发生前移现象。而在桩基础、肋板式基础、框架基础中几乎不发生前移现象。
除上述两种方法之外,防止桥台前移的方法还有减轻荷载法、人工地基改良法、延长桥孔的方法、控制顺桥方向的桥台长度法等。
(四)根据软土地基的实际情况对桥台进行设计
1.在施工前应对土质强度、地基稳定性、地基变形的精确测算。如若测算结果显示桥台有可能倾斜,就应立即采取相应辅助措施,并重新计算直至确保桥台不会倾斜。对于软土地基来说,台背填土高度是设计施工中的控制要点。台背填土过高将会导致桥台地基发生塑性的流动。最终导致桥台倾斜或产生位移。实际施工中的预压荷载可稍大于设计数据,以加速地基下沉固结。
2.由于桥台连接桥跨与路基,并且整个桥台起着支撑梁以及台顶荷载的作用,所以要合理选用桥台型式和基础型式。宜选用体积轻巧、自重较小的轻型桥台,如桩柱式、框架式和肋板式桥台等。
3.合理的安排施工顺序。将台背填土放到桥台完工后,或者待台帽下的土壤填筑完毕后再填充填台背土壤。这样做的好处是可以根据桥台的实际变形情况进行填土。减轻土壤重量对桥台安全性的影响。除此之外还需注意台背填土的速度,避免施工过快造成地基固结的不稳定。
四、结束语
在实际建设中,出现较多的是由于桥台前移或下沉导致的破坏事故。其直接原因是在设计和施工之初没有对桥台的前移或下沉进行预测算。为了防止软土地基桥台的下沉或位移,首先要对软基进行最大限度的密实处理,增加软土地基桥台的稳定性和安全系数。其次,桥台设计要做到科学合理。
参考文献
[1]刘松玉,蔡国军.软基上桥头路基填筑对桥台桩的影响研究综述[J].岩石力学与工程学报,2004,23(12):2072—2077.
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[3]中华人民共和国交通部.公路桥涵设计规范(合订本)[S].北京:人民交通出版社.1990.
[4]凌月明.软土地区公路桥梁的设计体会[J].广东公路交通,1992(1).
[5]李仁平等.软基中桥头路基对临近桩基的影响分析[J].中国公路学报。2001(3).
[6]余景州.软基桥台倾倒原因及防治[J].广东公路交通,1998(3).
[7]傅晓辉.软土地区桥梁结构的选择[J].铁道标准设计,1998(5).
[8]JTJ 017-96,公路软土地基路堤设计与施工技术规范[S]