土地質(zhì)條件下橋梁病害分析及防治對(duì)策
2011-06-07 來(lái)源：筑龍網(wǎng)
一、前言
（一）軟土由于其土體結(jié)構(gòu)的不穩(wěn)定性，給工程設(shè)計(jì)帶來(lái)諸多問(wèn)題，長(zhǎng)期以來(lái)一直困擾著人們。隨著工程實(shí)踐中軟土問(wèn)題的不斷解決，人們的認(rèn)識(shí)也進(jìn)一步深化。從橋梁病害防治的角度分析軟土地區(qū)橋梁設(shè)計(jì)的特殊性，將有助于提高軟土地質(zhì)條件下橋梁設(shè)計(jì)的可靠性和對(duì)該類病害的防治。
（二）軟土地質(zhì)一般是在靜水或緩慢流水環(huán)境中沉積形成的，其強(qiáng)度低、壓縮量大，稍受重力或外力作用便會(huì)產(chǎn)生變形和流動(dòng)，具有明顯的觸變性。同時(shí)，軟土地質(zhì)還具有蠕變性，即在恒定的荷載下，變形隨時(shí)間發(fā)展。一般地說(shuō)，這種蠕動(dòng)的速度很慢，但其持續(xù)時(shí)間卻相當(dāng)長(zhǎng)，且蠕動(dòng)的現(xiàn)象很普遍，它直接影響到結(jié)構(gòu)的使用壽命。
（三）軟土地質(zhì)的這些特性，使得理論上很難準(zhǔn)確地模擬其實(shí)際物理特性。同時(shí)，在施工擾動(dòng)、周圍環(huán)境的影響下，設(shè)計(jì)與實(shí)施也存在不同程度的偏差，致使結(jié)構(gòu)的受荷情況與設(shè)計(jì)的假定條件很難一致，這是軟土地質(zhì)條件下橋梁設(shè)計(jì)的復(fù)雜之處。文中將以福建境內(nèi)閩江上的一座橋梁病害為例，在病害原因分析的基礎(chǔ)上，探討軟土地質(zhì)條件下橋梁設(shè)計(jì)的特殊性及治理和預(yù)防病害的相應(yīng)對(duì)策。
二、病害癥狀
（一）建在軟土地基上的橋梁，其病害的癥狀因地質(zhì)條件差異及橋梁結(jié)構(gòu)類型不同而各不相同。但因地基沉降、土體的水平變形引起的結(jié)構(gòu)病害在橋梁病害中占有一定比例，以橋臺(tái)及其附近的橋墩病害居多。
（二）如位于福建閩江上的某國(guó)道橋建于1990年，該橋由預(yù)應(yīng)力混凝土三角桁架、連續(xù)梁及簡(jiǎn)支梁組成，橋梁全長(zhǎng)1850 m，設(shè)計(jì)荷載為汽-20。橋梁所處的閩江，河床泥沙沖淤特征明顯，多數(shù)河岸沉積較厚的淤泥層，且淤泥埋藏很淺。
（三）2000年對(duì)全橋檢查發(fā)現(xiàn)，處于深軟基地段的柱式橋臺(tái)臺(tái)前錐坡開(kāi)裂，臺(tái)側(cè)翼墻損壞，臨近橋臺(tái)的1#墩雙柱式墩身自下而上均有環(huán)狀裂縫，裂縫寬度最大達(dá)0.5 mm。2#墩也有裂縫，最大縫寬0.32 mm。墩身有偏移跡象。據(jù)施工資料記載，該橋臺(tái)臺(tái)后填土高為9 m，臺(tái)后設(shè)有拉桿。橋臺(tái)處地質(zhì)情況為上層近20 m的淤泥層，淤泥層下臥巖層，巖面向江心傾斜，臺(tái)位及路基均未進(jìn)行軟基處理。實(shí)地勘察發(fā)現(xiàn)，橋頭下游一側(cè)有大量的后期土體堆載，且汽車超載現(xiàn)象嚴(yán)重。
（四）為了不阻斷交通，未對(duì)橋臺(tái)內(nèi)部進(jìn)行檢查。但根據(jù)臺(tái)前錐坡及1#墩的病害現(xiàn)象及工程資料記載分析，柱式橋臺(tái)可能有一定程度的破壞。
三、病害原因分析
軟土地質(zhì)條件下的此類橋梁病害從客觀上講與軟土變形有關(guān)。但病害的發(fā)生卻涉及到設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營(yíng)等方面的人為因素。
1、設(shè)計(jì)影響
（1）由于軟土地質(zhì)的特殊條件，使得結(jié)構(gòu)的理論設(shè)計(jì)與實(shí)際情況存在一定的偏差。就設(shè)計(jì)而言，對(duì)地質(zhì)條件、施工干擾、周邊環(huán)境等因素的影響考慮不周，均有可能導(dǎo)致病害的發(fā)生。
（2）常年以來(lái)，橋梁樁基計(jì)算都采用“m”法計(jì)算。而在軟土地基中，水平力作用下的樁體水平變位較大，樁的受力模式與“m”法的計(jì)算模式有較大的差異。
（3）首先，“m”法假設(shè)土體為完全彈性體，地基反力系數(shù)在地面處為零，地面以下隨深度以m：1的比例變化，土質(zhì)不同只是系數(shù)大小的問(wèn)題。這些假定與正常固結(jié)粘性土和一般情況下的砂土地質(zhì)情況基本符合，但對(duì)于軟土地質(zhì)，其地基土抗力系數(shù)m值的適用范圍卻是有限的。規(guī)范規(guī)定灌注樁的m取值范圍相應(yīng)于單樁在地面處的水平位移為6～12 mm，而軟土地質(zhì)中的樁基位移量往往超出其限定范圍，尤其是軟土地質(zhì)上的高填土柱式橋臺(tái)，在臺(tái)后填土壓力及動(dòng)載的作用下，其水平變形量往往超出“m”法的限制范圍，土體變形已不屬于彈性變形，“m”法計(jì)算中土的彈性抗力假定是否適用值得懷疑。大量工程實(shí)測(cè)表明，當(dāng)樁基的位移量較大時(shí)，計(jì)算結(jié)果與工程實(shí)測(cè)值差異較大。
（4）其次，“m”法按ah=4的條件確定‘有效樁長(zhǎng)’，即認(rèn)為樁長(zhǎng)超過(guò)此值，對(duì)于樁頂位移和最大彎矩計(jì)算都不起作用。計(jì)算是在假定樁長(zhǎng)的前提下，確定樁基的最大彎矩和彎矩零點(diǎn)，這在一定程度上忽略了樁土及外力間的相互整體作用，隨意性較大。實(shí)際上，在軟土地基中，水平力作用下的樁體水平變位較大，就對(duì)樁頂位移和最大彎矩計(jì)算的影響而言，樁長(zhǎng)的取值并不僅限于樁土本身的特性，還與其所承受的外力有關(guān)。全面考慮樁土特性及受力條件，通過(guò)樁的受力平衡條件來(lái)確定計(jì)算樁長(zhǎng)，方可使計(jì)算接近實(shí)際情況。有關(guān)資料顯示，在軟土地質(zhì)條件下，設(shè)計(jì)中若以ah=4的范圍作為計(jì)算樁長(zhǎng)考慮配筋，則往往造成最大彎矩及彎矩零點(diǎn)位置判定的錯(cuò)誤，導(dǎo)致配筋長(zhǎng)度的不足及在仍需配筋的范圍不配或少配鋼筋。
（5）除了計(jì)算模式的問(wèn)題外，軟土地質(zhì)對(duì)結(jié)構(gòu)物所形成的附加荷載在設(shè)計(jì)中未考慮周 全，也是導(dǎo)致病害發(fā)生的原因之一。由于軟土地質(zhì)的變形作用，軟土地質(zhì)條件下的構(gòu)造物較非軟土地質(zhì)下的構(gòu)造物承受更多的附加荷載。如橋臺(tái)的臺(tái)后填土，實(shí)際上可視為在土體上的局部后加載，軟土地質(zhì)上的后加載，在導(dǎo)致樁周土下沉產(chǎn)生負(fù)摩阻力的同時(shí)，還可能使土體產(chǎn)生側(cè)向變形，在陡岸上還可能引起地基土的塑性擠出，它將給樁基以附加水平土壓力。高填土深軟基橋臺(tái)，若未在橋臺(tái)附近一定范圍內(nèi)進(jìn)行軟基處理，橋臺(tái)及鄰近橋臺(tái)的樁基均可能承受由于土體變形產(chǎn)生的水平附加力，此水平附加力在設(shè)計(jì)中若未加以考慮，則有可能造成構(gòu)造物基礎(chǔ)的破壞。
（6）從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的角度上講，橋臺(tái)附近一定范圍內(nèi)的軟土若未加以處理，不平衡荷載作用下的軟土變形，除可能導(dǎo)致結(jié)構(gòu)物破壞外，還可能導(dǎo)致諸如臺(tái)后路基塌陷、軟土滑移、蠕變等其他病害的發(fā)生。
2、施工影響
（1）軟土地質(zhì)橋梁施工工藝及順序安排，對(duì)樁基的受力影響極大，主要表現(xiàn)在對(duì)樁基承受的附加力和樁基承載力方面。
（2）施工順序直接影響到樁基承受附加力的大小，主要表現(xiàn)在軟基處理與構(gòu)造物施工的順序上。在軟基處理的過(guò)程中，軟土地質(zhì)的壓縮性使土體產(chǎn)生較大的橫豎向壓縮變形，這一變形對(duì)處于其中的構(gòu)造物形成作用力。豎向壓縮對(duì)構(gòu)造物產(chǎn)生負(fù)摩阻力，水平向變形對(duì)構(gòu)造物產(chǎn)生水平向推力。軟基處理若在樁基形成后進(jìn)行，除可能對(duì)樁基形成負(fù)摩阻力外，還將對(duì)樁基形成水平壓力，當(dāng)此水平力足夠大時(shí)，極可能造成斷樁。實(shí)際工程中，由于構(gòu)造物先于軟基處理施工而引起結(jié)構(gòu)破壞的情況時(shí)有發(fā)生。
（3）施工對(duì)樁基承載力的影響主要是由于軟土的觸變性形成的，軟土的觸變性使施工擾動(dòng)對(duì)樁基承載力影響加劇。鉆孔灌注樁在成孔的過(guò)程中破壞了土體的天然結(jié)構(gòu)，同時(shí)，孔壁土體孔隙水壓力上升，使樁周及樁端強(qiáng)度降低，受施工土體擾動(dòng)的影響，樁基承載力明顯降低，這一點(diǎn)在常規(guī)的樁基設(shè)計(jì)中很難加以考慮。雖然樁基承載力會(huì)隨時(shí)間的增長(zhǎng)而增長(zhǎng)，但由于軟土具有觸變性，結(jié)構(gòu)恢復(fù)及樁周土體孔隙水壓力消散較慢，樁基承載力的提高過(guò)程較長(zhǎng)，在施工周期較短的工程中，上部及運(yùn)營(yíng)荷載在短期內(nèi)的增加，對(duì)承載力的提高及利用均不利。
3、后期環(huán)境影響
（1）橋位周圍環(huán)境對(duì)軟土地質(zhì)的不良影響也是誘發(fā)橋梁病害發(fā)生的原因。當(dāng)臺(tái)側(cè)堆載時(shí)，由于軟土地質(zhì)強(qiáng)度低，具有壓縮性和蠕動(dòng)性，橋臺(tái)周圍的荷載對(duì)下臥軟土及橋位土體 產(chǎn)生壓力，除了可能增加縱橋向的土體變形外，橋臺(tái)兩側(cè)的不平衡或單側(cè)堆載，還將使土體產(chǎn)生橫向變形，對(duì)橋梁樁基產(chǎn)生橫橋向推力，造成樁基偏位。此外，任何超負(fù)荷的加載還可能引發(fā)土體的蠕動(dòng)。文中所列舉橋梁的1#墩，觀測(cè)到有一定量的縱橫橋向位移。經(jīng)分析，該位移與橋頭單側(cè)大量的后期土體堆載有關(guān)，車輛超載也在一定程度上加劇了土體變形的發(fā)展。
（2）通過(guò)上述分析可以看出，軟土地質(zhì)的客觀因素與設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營(yíng)環(huán)境等人為因素組成了橋梁病害發(fā)生的綜合因素，軟土地基橋梁病害發(fā)生的原因是多方面因素相互作用的結(jié)果。
四、病害治理方案
（1）軟土地質(zhì)條件下的橋梁病害主要反映在由于地質(zhì)環(huán)境的不利影響而造成的構(gòu)造物破壞。對(duì)其治理一般可考慮從改善包括地質(zhì)條件、周邊環(huán)境在內(nèi)的構(gòu)造物外部環(huán)境和加強(qiáng)構(gòu)造物抵御外部不利影響的能力上入手。具體的治理方案則應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況，綜合考慮結(jié)構(gòu)安全、經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)影響等多方面因素后確定。
（2）以本文所舉的橋梁病害為例，此類橋梁病害較徹底的解決辦法是增加橋孔，使橋臺(tái)遠(yuǎn)離河岸臨空面，減少橋臺(tái)填土高度，對(duì)必要地段進(jìn)行軟基處理。然而，上述處理必須阻斷交通。對(duì)于交通要道上的橋梁來(lái)說(shuō)，阻斷交通的處理方案不論從經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)影響上講均非上策。該橋的治理方案，優(yōu)先考慮以不阻斷交通為前提的設(shè)計(jì)思路。
（3）在該橋治理方案選擇中，曾考慮采用高壓噴射灌漿技術(shù)，對(duì)臺(tái)前及臺(tái)后軟土實(shí)施壓漿處理，在橋臺(tái)區(qū)域形成剛性較大的固結(jié)體，以抵抗臺(tái)后形成的土壓力，減輕土壓力對(duì)橋臺(tái)及臨近橋墩的壓力。然而，考慮到淤泥結(jié)構(gòu)性很強(qiáng)，結(jié)構(gòu)未被破壞時(shí)外觀無(wú)流動(dòng)現(xiàn)象，但一經(jīng)擾動(dòng)破壞，強(qiáng)度即明顯下降。橋位處為近20 m的淤泥層，且淤泥層下臥巖層，巖面向江心傾斜，地層傾斜較大。在厚軟土且具有傾斜下臥層的情況下，壓漿過(guò)程中的擾動(dòng)將對(duì)該區(qū)域土層及結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不良影響。同時(shí)，軟土壓漿后土體容重的增加有可能引起未固結(jié)下臥軟土的滑動(dòng)。為了避免上述情況的發(fā)生，淘汰了此方案。
（4）進(jìn)一步的地質(zhì)勘察表明，橋臺(tái)附近淤泥層物理力學(xué)指標(biāo)較建橋前有所改善，在邊界條件不變的情況下趨于穩(wěn)定。因此，以結(jié)構(gòu)加固為主，盡量避免土體擾動(dòng)的方案較切合實(shí)際。鑒于橋臺(tái)檢測(cè)困難，在橋臺(tái)受損情況不明的情況下，不宜盲目對(duì)橋臺(tái)實(shí)施加固。同時(shí)為避免阻斷交通，決定暫不對(duì)橋臺(tái)構(gòu)造本身進(jìn)行處理，而是通過(guò)加固1#墩來(lái)分擔(dān)橋臺(tái)受力，緩解臺(tái)后壓力對(duì)結(jié)構(gòu)的影響。按1#墩承受自身及橋臺(tái)傳來(lái)的水平力考慮，將1#墩單排 樁基加固為群樁基礎(chǔ)，墩身雙柱外包裹混凝土，加大柱徑并連成整體。并在1#墩與橋臺(tái)之間的錐坡上設(shè)置注漿導(dǎo)管，進(jìn)行錐坡局部注漿固化處理，以在1#墩與橋臺(tái)之間形成類似支撐梁的受力體，共同承受水平壓力。2#墩也作了抬樁加固處理。同時(shí)在臺(tái)前布置了三個(gè)測(cè)斜管觀測(cè)點(diǎn)，進(jìn)行土體側(cè)向位移觀測(cè)，以及時(shí)掌握橋位土體變位情況。
（5）該工程病害治理后，經(jīng)過(guò)幾年的運(yùn)營(yíng)，被加固的構(gòu)件至今未發(fā)現(xiàn)新的病害癥狀。但目前的觀測(cè)發(fā)現(xiàn)，由于在2#墩與3#墩之間新近填筑土體形成了臨時(shí)汽車通道，3#墩也出現(xiàn)了類似2#墩的病害。這進(jìn)一步說(shuō)明了未作軟基處理的土體在外荷作用下，對(duì)橋梁產(chǎn)生的不利影響。近期也對(duì)3#墩進(jìn)行了加固。為了進(jìn)一步掌握橋位處的地質(zhì)變化情況，目前仍在繼續(xù)進(jìn)行土體變位觀測(cè)。
五、預(yù)防措施探討
從病害原因分析中可以看出，病害的發(fā)生除了客觀原因外，人為因素在防止病害發(fā)生中可起主導(dǎo)作用。在對(duì)橋位的軟土分布狀況、物理力學(xué)特性以及可能出現(xiàn)的變形情況有足夠認(rèn)識(shí)的前提下，通過(guò)完善的設(shè)計(jì)，預(yù)計(jì)施工、運(yùn)營(yíng)環(huán)境對(duì)土體作用產(chǎn)生的后果，以及土體變化對(duì)結(jié)構(gòu)物使用壽命的影響，盡早采取防范措施，可以減小病害發(fā)生的概率。從設(shè)計(jì)、施工以及后期的維護(hù)上講，主要可以考慮以下幾方面對(duì)策。
1、橋梁長(zhǎng)度的確定
（1）經(jīng)過(guò)軟土區(qū)域的路線，橋梁長(zhǎng)度的確定，在節(jié)省造價(jià)、減少病害發(fā)生的概率上起著重要作用。橋梁長(zhǎng)度需根據(jù)軟基深度、填土高度等實(shí)際情況，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后確定。
（2）路線經(jīng)過(guò)深軟基地段時(shí)，以橋梁跨越往往具有一定優(yōu)勢(shì)。深軟基地段軟基處理成本較高，且受施工技術(shù)、工期的制約，軟基處理的效果不一定理想。而且在深軟基上建橋臺(tái)，要考慮諸多不可預(yù)見(jiàn)因素，尤其是高填土橋臺(tái)，構(gòu)造物的成本較高。早期修建的福建高速公路，一般不因?yàn)檐浲炼黾訕蛄洪L(zhǎng)度，橋臺(tái)往往建在深軟基上。設(shè)計(jì)的原意是希望減少橋長(zhǎng)以節(jié)省造價(jià)。而事實(shí)上，不僅軟基處理代價(jià)高，結(jié)構(gòu)物病害時(shí)有發(fā)生，橋頭跳車問(wèn)題也較突出，未達(dá)到理想的效果。
（3）處于軟土地質(zhì)條件下的跨河橋梁，橋臺(tái)應(yīng)盡量遠(yuǎn)離陡邊坡河岸。雖然這樣會(huì)增加橋長(zhǎng)，但可減少由于靠河岸一側(cè)臨空面與臺(tái)后的土壓力差對(duì)樁基產(chǎn)生的不利影響。且相對(duì)于靠近陡邊坡河岸設(shè)置的短橋而言，長(zhǎng)橋臺(tái)前有較大的臺(tái)前土體壓力，對(duì)臺(tái)后填土起到了反壓護(hù)道的作用，可避免土體變形對(duì)樁基產(chǎn)生附加力，減少蠕動(dòng)變形發(fā)生的可能性。長(zhǎng)橋方案在可靠度方面優(yōu)于橋臺(tái)近河岸的短橋方案。而從造價(jià)上看，雖然長(zhǎng)橋的上部構(gòu)造費(fèi)用 多于短橋方案，但其軟基處理和下部構(gòu)造的費(fèi)用卻有可能少于短橋方案，該兩方案具有比較價(jià)值。
2、相關(guān)構(gòu)造措施
（1）軟基處理時(shí)，從根本上消除軟土對(duì)結(jié)構(gòu)物的不利影響，是避免軟土地質(zhì)條件下橋梁病害發(fā)生的有效措施。對(duì)于可能對(duì)構(gòu)造物產(chǎn)生不利影響的區(qū)域，如橋臺(tái)、陡坡岸上或臨近橋臺(tái)的橋墩附近，均應(yīng)根據(jù)軟土的物理力學(xué)指標(biāo)、軟土厚度，進(jìn)行相應(yīng)的軟基處理，改善構(gòu)造物的外部環(huán)境，以避免軟土的水平方向變形對(duì)樁基產(chǎn)生附加水平力，并消除蠕動(dòng)隱患。
（2）在橋臺(tái)結(jié)構(gòu)的選擇上，宜采用抗水平荷載能力強(qiáng)的橋臺(tái)形式。柱式橋臺(tái)水平抗推剛度較小，在水平力作用下變形較大，在深軟土地質(zhì)條件下不宜采用。即使橋臺(tái)附近的軟土進(jìn)行了改善土體特性的軟基處理，由于軟基處理可靠度以及時(shí)效等方面的原因，也難以保證樁基不承受土體附加力，柱式橋臺(tái)的使用仍應(yīng)慎重。群樁基礎(chǔ)肋式臺(tái)水平抗推剛度較大，抵抗水平荷載的能力較強(qiáng)，在軟土地質(zhì)上被廣泛采用，效果較好。
（3）軟土地基由于強(qiáng)度低、易變形，各種不可預(yù)見(jiàn)不利因素對(duì)樁基的影響較突出，樁基的最大彎矩點(diǎn)和彎矩零點(diǎn)也可能因受到各種不可預(yù)見(jiàn)因素的影響而變化。樁基設(shè)計(jì)除了在承載力上留有余地外，樁基受彎剪的范圍也應(yīng)考慮留有更大的余地，一般在軟土層內(nèi)不減少樁基配筋量，更不能在該區(qū)段設(shè)置素混凝土樁。
3、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算上的探討
（1）軟土地質(zhì)條件下的橋梁樁基計(jì)算不能簡(jiǎn)單地采用常規(guī)計(jì)算方法，而應(yīng)根據(jù)實(shí)際的受力特點(diǎn)加以分析。
（2）就計(jì)算方法而言，用假設(shè)‘有效樁長(zhǎng)’，計(jì)算樁的最大彎矩及彎矩零點(diǎn)進(jìn)行配筋的常規(guī)方法，在軟土地質(zhì)條件下應(yīng)慎重采用，以免造成最大彎矩及彎矩零點(diǎn)位置判定的錯(cuò)誤，導(dǎo)致配筋長(zhǎng)度的不足。在樁基變形較大的情況下，計(jì)算應(yīng)同時(shí)考慮樁土特性及受力條件，以整體體系來(lái)分析樁的受力模式，以使計(jì)算結(jié)果接近實(shí)際情況。同時(shí)，當(dāng)樁基水平變形量超出“m”法的限制范圍時(shí)，地基土抗力系數(shù)m值宜采用實(shí)測(cè)值。由于“m”法基本假定與大變形量樁基受力模式存在偏差，也可以考慮采用其他更接近于該類樁基受力模式的計(jì)算方法進(jìn)行對(duì)比計(jì)算，這是需要進(jìn)一步探討的問(wèn)題。
（3）當(dāng)軟土地質(zhì)有可能因某種外力作用產(chǎn)生變形時(shí)，如橋臺(tái)附近未作軟基處理，或未能在構(gòu)造物實(shí)施前達(dá)到軟基處理的最終效果時(shí)，還應(yīng)考慮包括軟土豎向和橫向變形在內(nèi)， 作用于樁基的附加力。
4、設(shè)計(jì)與施工的配合
設(shè)計(jì)與施工的偏差在所難免，而在人為能控制的范圍內(nèi)，設(shè)計(jì)與施工密切配合，能使實(shí)施與設(shè)想的情況相吻合，減少人為因素導(dǎo)致病害發(fā)生的可能性。如前病害原因分析所述，軟土地質(zhì)橋梁施工工藝及順序安排，對(duì)樁基的受力影響極大。軟基處理與樁基施工的順序、樁基承載力的實(shí)現(xiàn)，均與施工控制密切相關(guān)，應(yīng)予充分重視。
5、運(yùn)營(yíng)中的管理
良好的運(yùn)營(yíng)管理是保障結(jié)構(gòu)正常使用的前提。嚴(yán)禁在墩臺(tái)附近堆、挖土，嚴(yán)格控制車輛超載。不平衡或單側(cè)堆載都有可能引起土體變形，對(duì)橋梁樁基產(chǎn)生附加推力。同時(shí)，任何超負(fù)荷的加載都有可能引發(fā)具有蠕動(dòng)傾向的土體產(chǎn)生蠕動(dòng)，這些人為因素造成的不利影響，只有通過(guò)管理上的控制加以防范。
此外，還應(yīng)加強(qiáng)對(duì)地基及結(jié)構(gòu)物的后期觀測(cè)，尤其注意變形觀測(cè)。對(duì)有可能產(chǎn)生蠕動(dòng)變形的地質(zhì)更要加以注意。
六、結(jié)語(yǔ)
橋梁補(bǔ)強(qiáng)加固原則。采用加固方案之前，須先考慮耗費(fèi)少、功效快、不中斷交通、技術(shù)上可行、有較好耐久性等方面的要求。補(bǔ)強(qiáng)加固是通過(guò)加大或修復(fù)橋梁構(gòu)件來(lái)提高局部或整座橋梁承載能力的措施。因此橋梁加固工作一般以不更改原結(jié)構(gòu)形式為原則，只有在較復(fù)雜的情況下，才可考慮更改結(jié)構(gòu)形式。如果采用補(bǔ)強(qiáng)加固的方式仍不能達(dá)到交通運(yùn)輸要求，則必須考慮進(jìn)行重建橋梁的部分或全部。選擇橋梁加固方式時(shí)，必須考慮舊橋現(xiàn)狀、承載能力減弱的程度以及日后交通量，最好參考已經(jīng)成功完成補(bǔ)強(qiáng)加固的橋梁的施工。采用擴(kuò)大或增加橋梁構(gòu)件斷面的方法進(jìn)行加固前，應(yīng)考慮增加部分與原有部件的結(jié)合效果。
隨著橋梁技術(shù)的發(fā)展，結(jié)構(gòu)耐久性問(wèn)題引起人們的廣泛關(guān)注。病害的治理和預(yù)防作為耐久性問(wèn)題的重要內(nèi)容，成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。由于軟土地質(zhì)結(jié)構(gòu)多變性的緣故，軟土地基橋梁病害發(fā)生、發(fā)展的可預(yù)見(jiàn)性較差，且病因較復(fù)雜，這增加了結(jié)構(gòu)耐久性問(wèn)題解決的難度，然而，盡管實(shí)際工程的情況各不相同，同一類橋梁病害還是具有一定的共同特點(diǎn)。通過(guò)對(duì)同一類病害特殊性的了解，能不斷完善設(shè)計(jì)，有效控制病害的發(fā)生。文中所列舉的實(shí)例具有一定的代表性，希望通過(guò)本文的論文能對(duì)軟土地質(zhì)下橋梁病害的治理及預(yù)防有所幫助。
參考文獻(xiàn)
《對(duì)公路軟基常用處理方法及評(píng)價(jià)》
（1）我國(guó)軟土多分布在江河湖海處，高速公路修建時(shí)，由于橋涵通道多，因而高路堤也不少，如地基不加處理，往往造成較大的沉降和側(cè)向位移，影響行車的快速、作亂甚至安全。而目前公路方面處理軟基已逐漸采用換填，固結(jié)排水，復(fù)合地基鋪以土工格柵、土工布，反壓護(hù)道等，均獲得成功。這些處理方法具有省錢(qián)、省事、施工運(yùn)作簡(jiǎn)單，效果好等特點(diǎn)。
（2）我國(guó)軟土多分布在江河湖海等處，但也在丘陵低洼和山區(qū)谷地賦存。由于其成因類型不同，厚度不一，性質(zhì)各異，因此不能一律對(duì)待，首先應(yīng)查明各地區(qū)特點(diǎn)和地質(zhì)、土質(zhì)條件，有針對(duì)性的進(jìn)行有效對(duì)策，作出合理的處理。
（3）過(guò)去在一般公路通過(guò)軟土地區(qū)，由于線路等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)不高，路基寬度窄、立交少、縱坡要求不嚴(yán)，且多低路堤，故對(duì)路基大部分地段處理工程少，僅對(duì)橋頭高路堤部位重視些。但從高速公路在祖國(guó)大地出現(xiàn)后，因要求全立交、橋涵通道多，路堤高度多超過(guò)軟土填土極限高度。加之軟土中含有大量親水膠體微粒，土體多呈海棉狀結(jié)構(gòu)，因其孔隙比大、含水量多、透水性小、抗剪強(qiáng)度低、壓縮性強(qiáng)在路堤高填土的自重作用下，要經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)時(shí)間才能趨地壓密穩(wěn)定、因此其沉降穩(wěn)定要花費(fèi)長(zhǎng)時(shí)間。此外軟土結(jié)構(gòu)在大交通量，重載車輛的作用下，路基容易產(chǎn)生側(cè)向膨脹擠出滑動(dòng)，基底沉降現(xiàn)象也嚴(yán)重，為了增強(qiáng)壓密穩(wěn)定力度和較短時(shí)間達(dá)到最終沉降，消除側(cè)向滑動(dòng)位移，以免路堤向兩側(cè)膨脹擠出，確保路基及其外側(cè)建筑物、或其他農(nóng)田、蝦池、魚(yú)塘的安全，因此必須對(duì)軟基進(jìn)行淺層或深層處理。
（4）軟基處理方法很多，歸納起來(lái)有五大類，即：置換、排水固結(jié)、振動(dòng)擠密、膠結(jié)和加筋（勁）等，細(xì)分起來(lái)約有70余種。在公路工程方面經(jīng)過(guò)多年來(lái)的優(yōu)選和實(shí)踐，除在一些試驗(yàn)工程還選用一些新的方法處，但較多的工程則選用常規(guī)的、傳統(tǒng)的方法，即置換、固結(jié)排水和振動(dòng)擠密等法。歷其特點(diǎn)是技術(shù)可靠、經(jīng)濟(jì)適用、施工容易、效果顯著且不受時(shí)空限制，故得到推廣應(yīng)用。
（5）下面將對(duì)這些公路軟基常用的處理方法作一些概述，并對(duì)其進(jìn)行評(píng)價(jià)。
一、淺層處理
（1）砂墊層：用于軟土距地面不深且厚度薄時(shí)，不必采用深層處理或僅用堆載加壓使期達(dá)到沉降穩(wěn)定。砂墊層的作用，是為了加固地基和增強(qiáng)排水。砂墊層質(zhì)量很重要，它取決于砂粒大小和含泥量多少，一般以中、粗砂和含泥量少于3%為宜，同時(shí)又應(yīng)注意其厚度和設(shè)置位置。目前厚度多控制在50—80cm，改變了過(guò)去僅用30cm。其原因是地基原地面施工前雖經(jīng)平整，但不一定理想，如出現(xiàn)凹凸不平，其厚度不盡如人意，為保證安全，應(yīng)適當(dāng)?shù)卦黾有┖穸?。同時(shí)最近有的路段地基濕軟，先在原地面上鋪一層山皮土，經(jīng)輕壓后，再在其上鋪砂墊層，可充分發(fā)揮砂墊層的排水作用。
當(dāng)路段采用吹砂路堤，而砂本身粒么和純凈度良好時(shí)，不必再專門(mén)鋪砂墊層；同時(shí)原地面有硬殼層時(shí)，應(yīng)加保護(hù)，砂墊層可直接鋪設(shè)在硬殼層上。
（2）換填：當(dāng)軟土距地面近，厚度較薄，甚至地面上有魚(yú)塘、蝦池或稻田，往往表面有腐泥，可直接將這些腐泥、軟土挖掉，換填以優(yōu)質(zhì)砂礫或適宜的選料，以徹底消除其陷患。對(duì)于清除表層腐泥時(shí)，可采用高壓水泵直接切割，再將泥漿抽掉，當(dāng)?shù)孛鏇鰰窀珊?，再鋪筑路基土?br />
二、深層處理
（一）排水固結(jié)加固法：其機(jī)理是在軟基中設(shè)置袋裝砂井或塑料排水板，利用路堤重量分級(jí)加載，使軟土中的孔隙水排出后逐漸固結(jié)，產(chǎn)生壓密沉降，同時(shí)地基強(qiáng)度也有逐漸提高的一種方法?，F(xiàn)將所用的兩種材料分述如下：
1、塑料排水板：是將100mm寬、厚2—4mm的塑料板插入軟土層中，由于板中有深溝，土中孔隙水在受壓情況下順溝而上排出地面以外。塑料板排水功能好壞，取決于本身質(zhì)量的優(yōu)劣。因此應(yīng)用原生塑料制成，以保證質(zhì)量均勻性和一致性，不致在施作時(shí)拉斷和折裂；其次是插入土中時(shí)就按設(shè)計(jì)要求的位置和深度垂直而下，不要讓其偏斜和減短。
2、袋裝砂井：一般用直徑7cm塑料編制袋，內(nèi)裝粗、中砂，裝實(shí)后直接打入土中。其機(jī)理與塑料排水板相似，并可與其具有等效作用。在砂料地可取的地區(qū)，是比較經(jīng)濟(jì)的，但應(yīng)注意其直徑變化，也應(yīng)保證插入長(zhǎng)度，且防止長(zhǎng)的袋裝砂井因重量大發(fā)生拉斷現(xiàn)象。對(duì)砂粒要注意粒徑粗些、雜質(zhì)少些，防止堆放場(chǎng)地的泥土污染砂源。
3、上述兩種材料的評(píng)價(jià)，一般均能起到排水固結(jié)作用，且由于其單價(jià)低，施工機(jī)器簡(jiǎn)單，操作工藝容易，效果良好，已成為公路軟土地基深層處理的常用方法。便相對(duì)而言，袋裝砂井更為建設(shè)者所優(yōu)先選用。
（二）土工織物加強(qiáng)法：
采用編織式土工布和土工格柵，鋪設(shè)于軟基表面，可單獨(dú)使用，也可以聯(lián)合使用。更多的是在深層處理后鋪設(shè)，在地面先填以厚均30cm中粗砂，以增加土工積物摩阻力，可充分發(fā)揮它們調(diào)整應(yīng)力的作用。一般在鋪設(shè)時(shí)采用張拉施工，并將兩端錨固為佳。
土工織物的作用表現(xiàn)在：
1、增加軟基的穩(wěn)定性。
為了達(dá)到土工積物加固軟基的效果，要求它們應(yīng)有高的抗拉強(qiáng)度、低的變形和拉伸率以及相當(dāng)?shù)谋砻娲植诙取?br />
如深汕高速公路軟基底部鋪設(shè)兩層土工布后，安全系數(shù)提高了10—20%，同時(shí)在未設(shè)土工布路段堤填筑日沉降速度一般控制地15mm/d左右，而有土工布地段實(shí)測(cè)沉降速率大多＞20mm/d，最大可達(dá)36 mm/d。路基還處于穩(wěn)定狀態(tài)。說(shuō)明土工布能大幅度提高路基穩(wěn)定，可以加快堆載預(yù)壓加載時(shí)間。同時(shí)也可以省去護(hù)坡道，節(jié)約了公路用地。
2、減少路基基底不均勻沉降
由于土工織物是一層加勁層，可以起著增加基底強(qiáng)底，分散土的集中應(yīng)力的作用。從實(shí)測(cè)資料可看出其沉降曲線平緩，說(shuō)明不均勻沉降的減少。
3、減少總沉降量
（1）以深汕高速公路為例，在軟土厚度和土質(zhì)的物理、辦學(xué)相同情況下，當(dāng)填土高度為6.0m時(shí)，無(wú)土工布地段的總沉降量為1.90m，而設(shè)土工布地段總沉降量才1.10m。根據(jù)其他地段資料統(tǒng)計(jì)，總沉降量因有土工布側(cè)向形也相應(yīng)減少。
（2）當(dāng)然土工織物的鋪設(shè)也會(huì)增加些費(fèi)用，而且還要注意材料質(zhì)量和工藝流程，如接頭處要銜平整、材料事先應(yīng)經(jīng)過(guò)檢驗(yàn)合格后才能使用。
（3）土工布可以起著隔離過(guò)濾作用，保持路基填土純凈，而土工格柵其加勁度和抗滑性，有著獨(dú)到特點(diǎn)。
（三）復(fù)合地基法。
1、粉噴樁、旋噴樁：它是用水泥（石灰或粉煤灰等）作為固化劑，通過(guò)深層攪拌機(jī)械，在地下深層將水泥等漿液或粉體經(jīng)攪拌后所產(chǎn)生的化學(xué)固化和物理作用形成的樁體。并與樁周的加強(qiáng)土體形成復(fù)合地基，以增加地基承載力、壓縮模量和抗剪力，可承擔(dān)外部較大的荷載。
2、它們具有施工速度快、加固深度大、效果好、對(duì)周圍環(huán)境污染少等特點(diǎn)，因而目前較多的用于公路結(jié)構(gòu)物及結(jié)構(gòu)物與路基過(guò)渡段地基處理工程，尤其是工期緊迫，要求限期 通車的地段。
3、粉噴樁和攪拌樁其作用相同，但也有不同處，如：粉噴樁是用干粉與濕軟土攪拌成樁，其深論著一般在15—20m內(nèi)，直徑一般為50cm。水泥用量摻入比為15—20%。但最佳摻入比應(yīng)根據(jù)室內(nèi)試驗(yàn)確定。
4、旋噴樁是用高壓旋噴水泥漿液與軟土拌合形成柱體，旋噴樁直徑可噴射成40—200cm的柱體，長(zhǎng)度也可深些。
5、碎石樁：是利用振沖器，在高壓水流下邊沖邊振在軟土中成孔，并分批在孔內(nèi)充填碎石形成樁體，與擠密土體成為復(fù)合地基。廣東省在處理河港岸坡和加固油罐地基工程都取得了良好效果，在公路軟基處理中使用尚不廣泛。
6、復(fù)合地基比之前面幾種方法施工時(shí)間快，效果也不錯(cuò)，但由于動(dòng)用機(jī)械多，使用材料貴，相應(yīng)造價(jià)也高。故只要時(shí)間允許的情況下，盡量以時(shí)間換金錢(qián)，少用復(fù)合地基。
7、為了保證樁基質(zhì)量，在施工前應(yīng)作好地質(zhì)勘探并取出當(dāng)?shù)赝翗樱魇覂?nèi)最佳配合比試驗(yàn)，以確定合理固化劑摻入量。在施工時(shí)要加強(qiáng)監(jiān)理以保證樁基位置、數(shù)量、長(zhǎng)度，以及材料質(zhì)量和用量、攪拌次數(shù)和沖振情況，同時(shí)還要作取心檢查或其他測(cè)試的,如觸探、荷載試驗(yàn),以了解其加固效果。
