浅述软土地基桥台病害及防治措施
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浅述软土地基桥台病害及防治措施
【摘要】本文分析了修建在软土地基上的桥台的几种主要的病害及原因，并对有效预防软土地基桥台病害的几种措施进行了论述。
【关键词】软土地基；桥台；病害；控制措施
0.引言
桥台应具有足够的强度、刚度和稳定性，对桥台地基的承载力、沉降量、地基与基础之间的摩阻力等都有一定的设计要求，以避免在荷载作用下桥台发生过大的水平位移、转动或沉降而影响桥跨的正常使用。
但是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，设计时即使考虑了一般桥台的设计要求，桥头软土仍会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.软土地基桥台的主要病害及原因
1.1软土地基桥台的主要病害
（1）软土层产生塑性流动而挤压桥台下部基桩，使桩挠曲甚至断裂。
（2）软土层使桥台产生前移，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。
（3）软土层在固结过程中会使桥台桩基受到负摩擦而下沉，使桩基产生不均匀沉降，造成桥台倾斜或扭转。
（4）桥台地基软土层承载力不足时，还有可能造成地基的失稳破坏，进一步造成上部桥台倾斜和滑移。
（5）桥台上部结构易产生裂缝、剥落、空洞等各种病害。
1.2软土地基桥台病害的原因
1.2.1客观条件影响
（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。
（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。
1.2.2设计的原因
由于软土地质的特殊条件，使得结构的理论设计与实际情况存在一定的偏差，特别是现行规范中没有明确提出软土地基塑流对桥台桩基产生的附加水平力的计算方法，使得设计趋于保守和盲目。
另外一些设计单位对地质条件、施工干扰、周边环境等因素的影响考虑不周，对软土的危害性不够重视，对桥台形式、桩基布置、台后软基处理方式的选择过于随意，均有可能导致软基桥台病害的发生。
1.2.3施工的原因
施工单位对软土的性质和危害性认识不足，对软土地基处理和高路堤填筑重视不够，为了赶工期，不能严格按照规范和设计要求施工，如台后路基填土速度过快，稳定时间不足；分层过少，每层填土超厚；不分层碾压，碾压不密实等，造成桥台在台后路基填土完成后出现各种病害。
2.软土地基桥台稳定控制措施
2.1桥头软土地基处理措施
2.1.1换填法
换填法是指将一定范围的软弱土层利用人工、机械或其它方法清除，分层置换强度较高的砂、碎石、山坡石、改良土，以及其它性能稳定和无侵蚀性的材料，并振实到要求的密实度。
2.1.2强夯法
强夯法是使8～30t的重型夯锤从很高的落距（一般为8～20m，最高可达40m）落下，对土体施加巨大的冲击能，在地基土中形成冲击波和动应力，使地基土密实，有效地改善了地基的承载能力。
2.1.3排水固结法
排水固结法是指通过多种技术手段在软弱地基中设置一些排水通道，形成竖向或水平向排水体，改变原有地基的边界条件，增加孔隙水的排出途径，利用结构物本身自重或外加附加荷载，通过逐级加载加压方式，将土体中多余的水通过排水体加以排除，减少土体中的孔隙水，逐步固结，地基发生沉降的同时强度逐
步提高的方法。
排水固结法处理桥头软土地基常常要进行现场监测，以根据实际情况确定分级加载卸载的时间和控制加载速度。
2.1.4复合地基法
近年来，随着地基处理技术的发展和推广应用，复合地基技术在软土地基处理中得到了越来越广泛的应用。
复合地基是将天然地基的一部分或全部进行置换或增强，由增强体和原有地基形成的组合体来共同承担外部荷载。
2.2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。
2.2.1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。
2.2.2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：
①增强桥台桩基础；②改善桥台结构；③设置支撑梁；④台后设置涵式结构；
⑤运用支挡结构理论；⑥台后路基采用轻质填料；⑦反压护道。
2.2.3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：
①改善桩基法；②塑料膜隔离法；③套管法；④电渗法；⑤涂层法；⑥预钻孔法；⑦分段施工法。
2.3控制软土地基桥台稳定的施工措施
2.3.1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。
2.3.2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。
2.3.3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。
2.3.4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。
2.4控制软土地基桥台稳定的其它措施
2.4.1减少桥台与台后路基的沉降差
减少桥台与台后路基的沉降差可以避免桥头跳车，保证行车安全。
在桥头设置搭板是减少桥台与台后路基的沉降差、防止桥头跳车的一种较常见的处治办法。
2.4.2设置完善的排水设施
桥台结构应设置完善的排水设施，防止雨水对桥台的侵蚀。
另外为了减小雨水和地下水对过渡段的危害，避免台背填料在施工中及施工后积水下陷，应在过渡段路堤填筑前，在原软土地基土拱上设置泄水管或盲沟及其它排水设施。
2.4.3桥台的养护与维修
软基桥台建成后，相关单位应按照技术规范的要求对桥台及桥台附属工程进行全方位的养护，并且定期检查，一旦发现问题，要立即确定加固方案进行处理。
必要的话，在桥台的正常使用期间，应对桥台水平位移和沉降进行监控，可以尽早发现问题和处理问题，避免事故隐患的进一步恶化。
3.结束语
本文列举了软土地基桥台病害的表现形式，分析了病害产生的原因，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，通过本文的论述可以对软土地基桥台的设计与施工起到参考作用。
