浅析如何控制软土地基桥台稳定性

　　对于修建在软土地基上的桥台，如果软土层较厚，再加上台后路基填土较高，设计时即使考虑了上述一般桥台的设计要求，桥头软土将在上覆路堤荷载作用下侧向变形和固结，对桥台稳定产生不利的影响，容易使桥台在修建和使用过程中产生各种病害[1,2]。本文在分析本文首先列举了软土地基桥台病害的表现形式，深入分析了病害产生的原因，归纳了软基桥台稳定的关键影响因素，总结了桥头软土地基处理措施、防止桥台前移和减小基桩所受负摩阻力的设计措施以及控制桥台稳定的施工措施等，希望对软土地基桥台的设计与施工起到参考作用。

　　1软土地基桥台病害的原因及表现形式

　　(1)软土层在台后路基荷重的作用下，不断被压缩并产生侧向挤出，进一步产生水平塑性流动，在桥台桩基上产生很大的附加水平力，使桩挠曲甚至断裂还使桥台产生前移，过大的桥台前移将造成支座、伸缩装置、背墙或梁局部受压变形甚至破坏，如果是正在施工中的桥，桥台前移将造成跨距缩短而无法安装大梁另外使得桥台上部结构易产生裂缝、剥落、空洞等各种病害;(2)台后路堤填土荷载使地基软土被压密下沉，软土层在固结过程中会使桥台桩基受到负摩阻力而下沉，使桩基产生不均匀沉降，造成桥台倾斜或扭转;(3)桥台软土地基承载力的不足还有可能造成地基的失稳破坏，进一步造成桥台倾斜和滑移;(4)在软土地段的路基与桥梁连接处，由于路基、桥台本身结构的差异以及处理后软基沉降量的不一致，会产生沉降差，导致在软基公路行车易产生“跳车”现象，很不安全也会引起软基铁路轨面弯折，当列车高速通过时，势必会增加列车与线路的振动，引起列车与线路结构作用力的增加，影响线路结构的稳定与行车安全。

　　2软土地基桥台稳定的关键影响因素

　　2.1桥台桩侧向受力变形的影响因素

　　(1)路堤填土对桥台桩基影响的时效。国内外有关文献均说明了软土地基桥台台后路基填土对邻近桥台桩基的影响不仅发生在路基填筑施工期，而且发生在施工期后相当长的一段时间内桩身的侧向偏移主要发生在路堤初始不排水情况下，随着路基软土孔隙水压力的消散和路堤沉降量的增大，桩身偏移逐渐减小。桥台桩基对桥头路基填筑速率十分敏感，加快填土，基桩挠度变化随即加剧减缓填土，变化马上缓和。因此，在填筑桥头路基时，为了减小填土对桩基的不利影响，必须严格控制填筑速率。(2)软土层性质对桥台桩的影响。在软土较薄的条件下，土体侧向位移较小，绕过桩身的能力相对较弱，作用在桩身上的附加水平力不大。当软土弹性模量越小时，桩间土的绕流现象越明显，使桩身产生的侧移越大，随着弹性模量的逐渐增大，桩身变形和所受侧压力将减小。所以对地基土进行加固来改善土的强度参数，会明显提高桩的受力性能。(3)桥台桩本身结构的影响，当桩身刚度较小时，被动桩对土体位移的遮拦作用很弱，表现出柔性特征，最大位移位于软土中间，且前排桩与后排桩的位移差越来越大;桩径太小会使被动桩对桩间土的遮拦效果严重削弱，导致桩的受力性能降低;当桩穿过软土层进入硬土中的深度越大，桩身侧向位移越小，但当桩嵌入硬土层超过一定深度后，也就是桩长达到一定值以后，桩身侧向位移将不再减小，同一深处不同桩长下的桩身位移及其侧压力改变不大;桥台群桩基础内基桩的排布方式会影响到桩间土拱效应的产生和发展，从而对荷载在各桩上的分配造成影响。

　　2.2桥台桩所受负摩阻力的影响因素

　　软基桥台台后路堤填土高度越高，填土荷载越大，软土地基相对于桩的沉降量就越大，对桩产生的负摩阻力越大。软土地基的含水量降低，桥台桩负摩阻力就会增大含水量增大，负摩阻力就降低;桥台桩穿过的软弱土层厚度，其值愈大，负摩阻力也愈大;软弱土层的压缩性愈大，桥台桩所受的负摩阻力也愈大;软弱地基的下沉速度越快时，桥台桩所受的负摩阻力也越大;如果桥台基桩桩数增加，将使桩群中各桩表面单位面积所分担的土体重量减小，外围桩对于地面堆载附加作用起到的遮挡作用也增大，显示为群桩效应，从而使桥台桩的负摩阻力降低;在软土地基沉降稳定过程中，桥台桩负摩阻力的大小和分布以及中性点的位置随时间发展而变化，这将使负摩阻力大小和分布的确定变得十分复杂。

　　2.3桥台前移的影响因素

　　从力的角度考虑，使桥台产生前移有两个主要因素，一个因素是软土塑流作用于桥台桩基上的附加水平力使桥台发生前移，另一个因素是桥台台后填土对台背施加侧向土压力使桥台前移，本章将重点研究如何消除前者对桥台前移的影响。

　　3软土地基桥台稳定控制措施

　　3.1桥头软土地基处理措施

　　桥台台后软土地基在路基荷载的作用下，一方面会发生侧向变形而挤压桩身使桩挠曲甚至破坏，引起桥台前移一方面软土地基固结，使邻近桥台桩基受到负摩阻力而加大沉降，并且往往造成不均匀沉降。因此，从安全角度考虑，在大多数情况下，会先采取措施处理桥头软土地基，待软土地基沉降和水平位移达到允许值后，再施工桥台桩及桥台上部结构，最后填筑台后路基。桥头软土地基处理根据实际情况可以仅仅处理台后一定范围内的软土地基，也可以将桥台前后及周围地区的软土地基一并处理，另外桥头软土地基处理方法可以按时间分为临时处理和永久处理，按处理深度分为浅层处理和深层处理等。

　　3.2控制软土地基桥台稳定的设计措施

　　仅仅依靠对桥头软土地基进行处理并不能完全确保桥台稳定，还要根据实际情况选择合适的桥台形式和采取合理的设计措施。(1)桥台型式的选择。要在充分了解工程地质的情况下进行桥台型式的选择，要重视软土塑流作用在桥台桩上的附加水平力的验算。软基桥台一般采用轻型桥台钻孔灌注桩基础，因轻型桥台自重轻，可以减少台后土体传来的水平力和减小桥台前移，而且施工起来也方便，但尽量不要采用薄壁式桥台，建议采用框架式桥台或箱式桥台;(2)防止桥台前移的设计措施，防止软基桥台前移除了利用前面所述的各种地基处理方法对软土地基进行改良加固外，还有以下一些措施：增强桥台桩基础;改善桥台结构;设置支撑梁;台后设置涵式结构;运用支挡结构理论;台后路基采用轻质填料和反压护道。(3)减小桥台桩所受负摩阻力的设计措施，除了利用前面所述的各种软土地基处理方法可以减小桥台桩所受的负摩阻力外，还可以采取下面一些措施：改善桩基法，塑料膜隔离法，套管法，电渗法，涂层法，预钻孔法，分段施工法。

　　3.3控制软土地基桥台稳定的施工措施

　　控制软基桥台稳定，除了采取合理的设计措施外，还要采取适当的施工措施：(1)施工单位应重视软基桥台施工，编制切合实际的施工组织文件，科学合理地安排施工，保证施工质量桥头软基处理要彻底，切勿盲目赶工期;(2)确定合理的施工顺序。在整座桥梁的施工中，应尽可能提前软基桥台相关工序的施工时间。一般应尽早安排人力物力先进行过渡段以外路基的填土，再进行桥头软土地基处理，给软土变形稳定以充足的时间，再施工桥台桩及上部结构，最后再填筑过渡段。(3)控制台背填土速率。如果填土速率过快，软土地基可能产生较大的塑性变形，甚至导致软土地基的整体破坏，引发事故填土速率过慢，又会延缓工期，所以要控制填土速率。(4)压实台背填土。由于过渡段位置特殊，桥台背后填料往往会由于作业面狭窄导致压实机械压实不到位，压实质量下降，造成以后路基沉降过大。因此要按规范和设计要求确定填土分层厚度，分层厚度不能太厚，要分层碾压密实，为了避免机械碾压时产生的水平推力损伤台身，在桥台附近以中小型压路机为主，人工打夯机具为辅。(5)加强现场监测。与施工同步进行软土土体位移监测、桩身水平位移监测、桥台前移和沉降等的监测，可以确定施工桥台桩等工序开始的时间，可以控制填土速率，可以指导施工、改善施工工艺和确保施工安全。

　　参考文献：

　　[1]罗广发,李立峰,陈昌富等.软土地基桥台的病害及受力分析[J].重庆交通学院学报,2003,02

　　[2]张丽娟,王海丰,毕聪斌.软基桥台位移病害分析及预防措施[J].辽宁交通科技,2005,10.