軟土地區(qū)橋臺(tái)設(shè)計(jì)體會(huì)
發(fā)布時(shí)間：2010-01-14 共1頁(yè)
隨著高等級(jí)公路的迅速發(fā)展，公路較多地穿越了軟土地區(qū)，這是設(shè)計(jì)中需要重點(diǎn)考慮的地方。在建中的滄黃高速公路、沿海高速公路及規(guī)劃的廊滄高速公路沿線(xiàn)區(qū)域都分布著厚度、埋深不等的軟土、軟弱土。橋臺(tái)設(shè)計(jì)是軟土地區(qū)橋梁設(shè)計(jì)的薄弱環(huán)節(jié)，本文針對(duì)在軟土地區(qū)橋臺(tái)設(shè)計(jì)方面所要注意的問(wèn)題提出一些見(jiàn)解，供橋梁工作者參考。
一、軟土地區(qū)橋臺(tái)破壞的原因
橋臺(tái)臺(tái)后填土一般較高，如果軟基處理和預(yù)壓得時(shí)間不夠，先期沉降未完成，軟土地基在荷載作用下孔隙水逐步排出，地基土的體積相應(yīng)減小和壓縮，從而引起沉降。
除了沉降之外，橋臺(tái)在土壓力、恒載、活載、梁反推力作用下將有很的扭矩，使蓋梁發(fā)生扭剪破壞。軟弱土層產(chǎn)生塑性流變，橋臺(tái)側(cè)移導(dǎo)致橋梁脫離支承，伸縮裝置損壞和上部結(jié)構(gòu)頂緊臺(tái)背，使橋梁產(chǎn)生壓曲。橋臺(tái)前移，梁就會(huì)對(duì)橋臺(tái)背墻產(chǎn)生巨推力以平衡臺(tái)后的土壓力，最后導(dǎo)致背墻從根部剪裂、蓋梁挑出部分從支撐根部斜下彎裂、臺(tái)身與蓋梁、樁基與臺(tái)身連接處彎裂。
橋頭路基下沉還會(huì)使背墻、梁端受活載沖擊力而過(guò)早破壞。
二、軟土地區(qū)橋臺(tái)的設(shè)計(jì)
根據(jù)軟土地區(qū)橋臺(tái)破壞的成因分析，我們應(yīng)考慮以下一些細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)：
１．在橋臺(tái)設(shè)計(jì)中加強(qiáng)臺(tái)身及基礎(chǔ)的剛度，增強(qiáng)橋臺(tái)的穩(wěn)定性
①在設(shè)計(jì)中應(yīng)采用群樁基礎(chǔ)，以雙排樁或多排樁來(lái)共同承擔(dān)不均勻下沉引起的對(duì)基樁產(chǎn)生的彎矩和剪力。還應(yīng)盡可能減少超靜定個(gè)數(shù)，適當(dāng)加樁距，減少樁根數(shù)。設(shè)計(jì)中還可以采用斜樁來(lái)抵抗由于橋頭填土和軟基下沉變形而產(chǎn)生的水平推力。
②對(duì)于樁基截面的配筋， 一般是根據(jù)樁內(nèi)彎矩包絡(luò)圖進(jìn)行計(jì)算布置，通常是根據(jù)最彎矩處進(jìn)行配筋；對(duì)于軟基，樁主筋最好穿過(guò)軟土層。設(shè)計(jì)中還應(yīng)適當(dāng)加橋臺(tái)強(qiáng)蓋梁抗剪、扭的箍、斜筋，并在蓋梁前側(cè)表面布置部分抗平彎鋼筋；加背墻、耳墻尺寸及配筋； 加臺(tái)身尺寸及配%%筋；加樁基根部配筋；加強(qiáng)肋板與蓋梁的連接，增強(qiáng)抗剪能力。
③對(duì)于多跨橋梁，可在鄰近橋臺(tái)一跨的橋墩上設(shè)置伸縮裝置，并采用滑動(dòng)支座，以減小橋臺(tái)及上部結(jié)構(gòu)變形。
２．采取減輕臺(tái)后荷載的措施
①可通過(guò)加長(zhǎng)橋梁長(zhǎng)度的方法，盡量降低臺(tái)后路堤高度，減小臺(tái)后土壓力。
②采用溜坡埋置式橋臺(tái)（錐坡坡腳處設(shè)置反壓護(hù)道）、箱形橋臺(tái)和臺(tái)后設(shè)置搭板，抵抗偏壓荷載。
③臺(tái)后要選用透水、強(qiáng)度高、穩(wěn)定性好的輕質(zhì)材料，否則， 滲水后摩擦角及粘結(jié)力下降，自重增加，橋臺(tái)實(shí)際受土壓力遠(yuǎn)于設(shè)計(jì)值，使橋臺(tái)失穩(wěn)。臺(tái)后填土可采用采用粉煤灰、二灰土等輕質(zhì)材料填筑路堤，粉煤灰和一般顆粒相比，具有自重輕、強(qiáng)度高、壓縮性小、固結(jié)快等特點(diǎn)，可提高路堤的穩(wěn)定性。
④加錐體護(hù)坡范圍，并以重力式擋墻作錐體護(hù)坡的坡腳基礎(chǔ)，以平衡臺(tái)背路堤填土壓力，保證橋臺(tái)處軟基的均勻下沉，保護(hù)橋臺(tái)結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性。
三、橋臺(tái)軟基的處理
軟基處理是提高地基承載力和防止橋臺(tái)側(cè)向移動(dòng)的主要措施，橋頭路堤地基要針對(duì)軟土層的厚度和軟弱程度采用不同的處治方法。當(dāng)淺層軟土厚度小于２米時(shí)宜全部挖除，再進(jìn)行基底壓實(shí)，換填顆粒較粗的填料，如天然砂礫、碎石、工業(yè)廢渣等。
當(dāng)軟土層較厚全部挖除有困難時(shí)，應(yīng)采用粉噴樁、旋噴樁、碎石樁、排水板等方法進(jìn)行處治，并設(shè)置砂礫墊層，在墊層頂面鋪設(shè)土工布，坡腳處設(shè)排水盲溝及時(shí)將路基水排除。路基土填筑時(shí)還應(yīng)控制其填土速率。目前公路橋梁中常用的方法有：
１．排水固結(jié)法
排水固結(jié)法的原理的軟土地基在荷載作用下，土中孔隙水慢慢排出，孔隙減小，地基發(fā)生固結(jié)變形，同時(shí)隨著超靜水壓力逐漸消散，土的有效應(yīng)力增，地基土的強(qiáng)度逐步增長(zhǎng)。此方法適用于不良地質(zhì)段為淤泥質(zhì)土及飽和粘性土的地區(qū)。
２．振密、擠密法
振密、擠密法的原理是采用一定的手段，通過(guò)振動(dòng)，擠壓使地基土體孔隙減小，強(qiáng)度提高，達(dá)到地基處理的目的。如：表層壓實(shí)法、強(qiáng)夯法、振沖擠密法等。此方法適用于人工填土非飽和粘性土的土質(zhì)。
３．置換及拌入法
以砂碎石等材料置換軟弱土體%%，形成復(fù)合地基，或在軟弱地基中部分土體內(nèi)摻入水泥、水泥砂漿，以及石灰等物，形成固體，與未加固部分形成復(fù)合地基，達(dá)到提高地基承載力，減小壓縮量的目的。如：墊層法、開(kāi)挖置換法、碎石樁法、高壓噴射注漿法和深層攪拌法，適用于土質(zhì)為淤泥質(zhì)土、粘土區(qū)域。石灰樁法適用于非飽和性粘土和濕陷性黃土區(qū)域。
４．加筋法
通過(guò)在土層中埋設(shè)強(qiáng)度較的土工聚合物、拉筋、受力構(gòu)件等達(dá)到提高地在承載力，減小沉降，或維持建筑物穩(wěn)定的地基處理方法稱(chēng)為加筋法。如：土工聚合物、加筋土等。
設(shè)計(jì)人員應(yīng)根據(jù)橋梁所處區(qū)域的土質(zhì)、軟土層的深度及厚度考慮，綜合確定軟基處理方法，合理利用資源，節(jié)約造價(jià)。
綜上所述，路線(xiàn)在穿越軟土地區(qū)時(shí)，設(shè)計(jì)者應(yīng)因地制宜，深入調(diào)查比選，提出最合理的設(shè)計(jì)方案，還應(yīng)注意前期勘探工作，提供資料要準(zhǔn)確，以免出現(xiàn)較的設(shè)計(jì)變更和浪費(fèi)。在橋臺(tái)后填筑地段可采用粉煤灰等輕質(zhì)筑路材料，以降低臺(tái)后填土壓力。總之要通過(guò)綜合的設(shè)計(jì)方法，將軟土帶來(lái)的危害降至最小。
一、軟土地區(qū)橋臺(tái)破壞的原因
橋臺(tái)臺(tái)后填土一般較高，如果軟基處理和預(yù)壓得時(shí)間不夠，先期沉降未完成，軟土地基在荷載作用下孔隙水逐步排出，地基土的體積相應(yīng)減小和壓縮，從而引起沉降。
除了沉降之外，橋臺(tái)在土壓力、恒載、活載、梁反推力作用下將有很的扭矩，使蓋梁發(fā)生扭剪破壞。軟弱土層產(chǎn)生塑性流變，橋臺(tái)側(cè)移導(dǎo)致橋梁脫離支承，伸縮裝置損壞和上部結(jié)構(gòu)頂緊臺(tái)背，使橋梁產(chǎn)生壓曲。橋臺(tái)前移，梁就會(huì)對(duì)橋臺(tái)背墻產(chǎn)生巨推力以平衡臺(tái)后的土壓力，最后導(dǎo)致背墻從根部剪裂、蓋梁挑出部分從支撐根部斜下彎裂、臺(tái)身與蓋梁、樁基與臺(tái)身連接處彎裂。
橋頭路基下沉還會(huì)使背墻、梁端受活載沖擊力而過(guò)早破壞。
二、軟土地區(qū)橋臺(tái)的設(shè)計(jì)
根據(jù)軟土地區(qū)橋臺(tái)破壞的成因分析，我們應(yīng)考慮以下一些細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)：
１．在橋臺(tái)設(shè)計(jì)中加強(qiáng)臺(tái)身及基礎(chǔ)的剛度，增強(qiáng)橋臺(tái)的穩(wěn)定性
①在設(shè)計(jì)中應(yīng)采用群樁基礎(chǔ)，以雙排樁或多排樁來(lái)共同承擔(dān)不均勻下沉引起的對(duì)基樁產(chǎn)生的彎矩和剪力。還應(yīng)盡可能減少超靜定個(gè)數(shù)，適當(dāng)加樁距，減少樁根數(shù)。設(shè)計(jì)中還可以采用斜樁來(lái)抵抗由于橋頭填土和軟基下沉變形而產(chǎn)生的水平推力。
②對(duì)于樁基截面的配筋， 一般是根據(jù)樁內(nèi)彎矩包絡(luò)圖進(jìn)行計(jì)算布置，通常是根據(jù)最彎矩處進(jìn)行配筋；對(duì)于軟基，樁主筋最好穿過(guò)軟土層。設(shè)計(jì)中還應(yīng)適當(dāng)加橋臺(tái)強(qiáng)蓋梁抗剪、扭的箍、斜筋，并在蓋梁前側(cè)表面布置部分抗平彎鋼筋；加背墻、耳墻尺寸及配筋； 加臺(tái)身尺寸及配%%筋；加樁基根部配筋；加強(qiáng)肋板與蓋梁的連接，增強(qiáng)抗剪能力。
③對(duì)于多跨橋梁，可在鄰近橋臺(tái)一跨的橋墩上設(shè)置伸縮裝置，并采用滑動(dòng)支座，以減小橋臺(tái)及上部結(jié)構(gòu)變形。
２．采取減輕臺(tái)后荷載的措施
①可通過(guò)加長(zhǎng)橋梁長(zhǎng)度的方法，盡量降低臺(tái)后路堤高度，減小臺(tái)后土壓力。
②采用溜坡埋置式橋臺(tái)（錐坡坡腳處設(shè)置反壓護(hù)道）、箱形橋臺(tái)和臺(tái)后設(shè)置搭板，抵抗偏壓荷載。
③臺(tái)后要選用透水、強(qiáng)度高、穩(wěn)定性好的輕質(zhì)材料，否則， 滲水后摩擦角及粘結(jié)力下降，自重增加，橋臺(tái)實(shí)際受土壓力遠(yuǎn)于設(shè)計(jì)值，使橋臺(tái)失穩(wěn)。臺(tái)后填土可采用采用粉煤灰、二灰土等輕質(zhì)材料填筑路堤，粉煤灰和一般顆粒相比，具有自重輕、強(qiáng)度高、壓縮性小、固結(jié)快等特點(diǎn)，可提高路堤的穩(wěn)定性。
④加錐體護(hù)坡范圍，并以重力式擋墻作錐體護(hù)坡的坡腳基礎(chǔ)，以平衡臺(tái)背路堤填土壓力，保證橋臺(tái)處軟基的均勻下沉，保護(hù)橋臺(tái)結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性。
三、橋臺(tái)軟基的處理
軟基處理是提高地基承載力和防止橋臺(tái)側(cè)向移動(dòng)的主要措施，橋頭路堤地基要針對(duì)軟土層的厚度和軟弱程度采用不同的處治方法。當(dāng)淺層軟土厚度小于２米時(shí)宜全部挖除，再進(jìn)行基底壓實(shí)，換填顆粒較粗的填料，如天然砂礫、碎石、工業(yè)廢渣等。
當(dāng)軟土層較厚全部挖除有困難時(shí)，應(yīng)采用粉噴樁、旋噴樁、碎石樁、排水板等方法進(jìn)行處治，并設(shè)置砂礫墊層，在墊層頂面鋪設(shè)土工布，坡腳處設(shè)排水盲溝及時(shí)將路基水排除。路基土填筑時(shí)還應(yīng)控制其填土速率。目前公路橋梁中常用的方法有：
１．排水固結(jié)法
排水固結(jié)法的原理的軟土地基在荷載作用下，土中孔隙水慢慢排出，孔隙減小，地基發(fā)生固結(jié)變形，同時(shí)隨著超靜水壓力逐漸消散，土的有效應(yīng)力增，地基土的強(qiáng)度逐步增長(zhǎng)。此方法適用于不良地質(zhì)段為淤泥質(zhì)土及飽和粘性土的地區(qū)。
２．振密、擠密法
振密、擠密法的原理是采用一定的手段，通過(guò)振動(dòng)，擠壓使地基土體孔隙減小，強(qiáng)度提高，達(dá)到地基處理的目的。如：表層壓實(shí)法、強(qiáng)夯法、振沖擠密法等。此方法適用于人工填土非飽和粘性土的土質(zhì)。
３．置換及拌入法
以砂碎石等材料置換軟弱土體%%，形成復(fù)合地基，或在軟弱地基中部分土體內(nèi)摻入水泥、水泥砂漿，以及石灰等物，形成固體，與未加固部分形成復(fù)合地基，達(dá)到提高地基承載力，減小壓縮量的目的。如：墊層法、開(kāi)挖置換法、碎石樁法、高壓噴射注漿法和深層攪拌法，適用于土質(zhì)為淤泥質(zhì)土、粘土區(qū)域。石灰樁法適用于非飽和性粘土和濕陷性黃土區(qū)域。
４．加筋法
通過(guò)在土層中埋設(shè)強(qiáng)度較的土工聚合物、拉筋、受力構(gòu)件等達(dá)到提高地在承載力，減小沉降，或維持建筑物穩(wěn)定的地基處理方法稱(chēng)為加筋法。如：土工聚合物、加筋土等。
設(shè)計(jì)人員應(yīng)根據(jù)橋梁所處區(qū)域的土質(zhì)、軟土層的深度及厚度考慮，綜合確定軟基處理方法，合理利用資源，節(jié)約造價(jià)。
綜上所述，路線(xiàn)在穿越軟土地區(qū)時(shí)，設(shè)計(jì)者應(yīng)因地制宜，深入調(diào)查比選，提出最合理的設(shè)計(jì)方案，還應(yīng)注意前期勘探工作，提供資料要準(zhǔn)確，以免出現(xiàn)較的設(shè)計(jì)變更和浪費(fèi)。在橋臺(tái)后填筑地段可采用粉煤灰等輕質(zhì)筑路材料，以降低臺(tái)后填土壓力。總之要通過(guò)綜合的設(shè)計(jì)方法，將軟土帶來(lái)的危害降至最小。
