淺析軟土地區橋梁基礎工程問題

【摘要】分析軟土特點，淺析軟土地區橋梁基礎工程設計及施工中幾個問題。

【關鍵詞】軟土；橋梁基礎；注意事項

【中圖分類號】U445 【文獻標識碼】A 【文章編號】1672-5158（2012）09-02 51-01

軟土一般指在靜水或緩流水環境中以細顆粒為主的近代粘性沉積土，是一種呈軟塑到流塑狀態的飽和粘性土，常含有機質，天然孔隙比通常大于1，當e大于1.5時稱為淤泥，小于1.5大于1.0時稱為淤泥質土。習慣上也把工程性質接近淤泥土的粘性土統稱為軟土。軟土具有抗剪強度低、透水性低、高壓縮性、對結構破壞敏感、流變性等特點。

在軟土地區修筑橋梁及道路人工構造物必須首先進行較詳細的工程地質、水文地質勘測工作，查明該處軟土的地質及工程特性，掌握全面的、翔實的資料，這是正確布置構造物，選擇適當結構類型的首要條件，也是保證設計和施工能緊密結合實際情況，采取有針對性措施的必要條件。

軟土地基的強度、變形和穩定是工程中必須全面、充分注意的問題，是造成橋梁、道路人工構造物、基礎過大沉降、不均勻沉降、位移、傾斜、開裂、失穩或嚴重損壞等事故的主要原因。

一、掌握工程地質資料合理布設橋涵

我國沿海、內陸等地的軟土由于沉積年代、環境的差異，成因的不同，他們的成層情況，粒度組成，礦物成分有所差別，使工程性質有所不同。不同沉積類型的軟土，有時其物理性質指標雖較相似，但工程性質都并不很接近，不因借用。軟土的力學性質參數宜盡可能通過現場原位測試取得，為設計提供可靠數據。

在軟土區，橋梁位置（尤其是大型橋梁）既要與路線走向協調，又要注意構造物對工程地質的要求，如果地基土屬深、厚軟粘土，特別是流動性的淤泥、泥炭和高靈敏度的軟土，不僅設計技術條件復雜，而且將給施工、養護、營運帶來許多困難，工程造價也就增大，應力求避免，另選擇軟土較薄、均勻、靈敏度較小的地段可能更為有利。對于小橋涵，可優先考慮地表“硬殼”層較厚，下臥為一般均勻軟土處，以爭取采用明挖剛性擴大基礎，降低造價。

在確定橋梁總長、橋臺位置時，除應考慮泄洪、通航要求外，宜進一步結合橋臺和引道的結構、穩定考慮。如能利用地形、地質條件，適當的布置或延長引橋，使橋臺置于地基土質較好或軟土較薄處，以引橋代替高路堤，減少橋臺和填土高度，會利用橋臺、路堤的結構和穩定，在造價、占地、養護費用、營運條件等統盤考慮后，往往在技術上，經濟上都是合理的。

軟土地基上橋梁宜采用輕型結構，減輕上部結構及墩臺自重。由于地基易產生較大的不均勻沉降，一般以采用靜電結構或整體性較好的結構為宜，如橋梁上部可采用鋼筋混凝土空心板或箱形梁；橋臺采用柱式、支撐梁輕型橋臺或框架式等組合式橋臺；橋墩宜用樁柱式、排架式、空心墩等。涵洞宜用鋼筋混凝土管涵、整體基礎鋼筋混凝土蓋板涵、箱涵以保證涵身剛度和整體性。

二、軟土地基橋梁基礎設計應注意問題

我國在軟土地區的橋梁基礎，常用的是剛性擴大基礎（天然地基或人工地基）和樁基礎，也有用沉井基礎的，現結合軟土地基的特點，介紹設計時應注意的幾個問題。

1、剛性擴大淺基礎

在較穩定、均勻、有一定強度的軟土上修筑對沉降要求不嚴格的矮、小橋梁，常爭取采用天然地基（或配合砂礫墊層）上的剛性擴大淺基礎。如軟土表層有較厚的“硬殼”也應考慮利用。剛性擴大基礎常因軟土的局部塑性變形而使墩、臺發生不均勻沉降，由于后臺填土的影響使橋臺前后端沉降不均而發生后仰也是常見工程事故，有時還同時使橋臺向前滑移。因此在設計時應注意基礎受力不同的邊緣（如橋臺基礎的前趾、后蹱）沉降的驗算及其抗滑動、傾覆的驗算。

防治措施：可采用人工地基如有針對性的布設砂礫墊層，對地基進行加載預壓以減少地基的沉降和調整沉降差，或采用深層攪拌法，以水泥土攪拌或粉體噴射攪拌樁加固軟土地基，按復合地基理論驗算地基各控制點的承載力和沉降（加固范圍應包括橋頭路堤地基的一部分）；采取結構措施如改用輕型橋臺，埋置式橋臺，必要時改用樁基礎等；也有建議對小橋（如單孔跨徑不超過8m，孔數不多于3孔）可將相墩臺剛性擴大基礎擴展聯合成整體，形成聯合基礎板，在滿足地基承載力和沉降同時，可以解決橋臺前傾后仰和滑移問題。但此時為避免基礎板過厚，常需配置受力鋼筋改為柔性基礎，應先進行技術、經濟方案比較，全面分析選用。

2、樁基礎和沉井基礎

在較深厚的軟土地基，大中型橋梁常采用樁基礎，它能獲得較好的技術效果，如經濟上合理，應是首選的方案。施工方法可以是打入（壓入）樁、鉆孔灌注樁等。要求基樁穿過軟土深入硬土（基巖）層以保證足夠的承載力和較小的沉降。軟土很厚采用長的摩擦樁時，應注意樁底軟土強度和沉降的驗算，必要時可對樁周軟土進行壓漿處理或做成擴底樁。

打入樁的樁距應較一般土質的適當加大，并注意安排好樁的施打順序，避免已打入的鄰樁被擠移或上抬，影響質量。鉆孔灌注樁一般應先試樁取得施工經驗，避免成孔時發生縮孔、坍孔。

軟土地基樁基礎設計中，應充分注意由于軟土側向移動而使基樁撓曲和受到的附加水平壓力；由于軟土下沉而對基樁發生的負摩阻力，現分述如下：

（1）地基軟土側向移動對基樁的影響。在軟土上樁基礎的橋臺、擋墻等，由于臺后填土重力的擠壓，地基軟土側向移動，樁——土問產生附加水平壓力，引起樁身撓曲，使橋臺后仰和向河槽傾移，甚至基樁折損等事故。在深厚軟土上修橋，特別是較高填土的橋臺日益增多，這類事故時有發生，已引起國內外基礎工程界廣泛重視。

（2）地基軟土下沉對基樁的影響。軟土下沉使基樁承受到負摩阻力，將產生較大的沉降或使樁身向壓屈破壞，必須予以重視，分析并計算基樁上負摩阻力。在較厚較軟土上下沉沉井，往往因下沉速快陜而發生沉井傾斜、位移等，應事先注意采取防備措施如選用輕型沉井、平面形狀采用圓形或長寬比較小的矩形、立面形狀采用豎立式等，施工時盡量對稱挖土控制均勻下沉并及時糾偏。

三、橋臺及橋頭路堤軟土地基的穩定

軟土地基抗剪強度低，在稍大的水平力作用下橋臺和橋頭路堤容易發生地基的縱向滑動失穩，應按已介紹的方法進行驗算，如穩定性不夠，小橋可采用支撐梁、人工地基等，大中橋梁除將淺基改為樁基，延長引橋使填土高度降低或橋臺移至穩定土層上外，常用方法是采取減少臺后土壓力措施或在臺前加筑反壓護道（應注意臺前過水面積的保證），埋置式橋臺也可同時放緩溜坡，反壓護道（溜坡）長度、高度、坡度，以及地基加固方法等應該經計算確定，施工時注意臺前、后填土進度的配合，避免有過大的高差。

橋頭路堤填土（包括橋臺錐坡）橫向失穩也須經過驗算加以保證，需要時應放緩坡度或加筑反壓護道。

橋頭路堤填土稍高時，路堤下沉使橋臺后傾是軟土地區橋梁工程常發生的事故。除應對橋臺基礎采取前述的有針對性的結構措施及改用輕質材料填筑路堤外，一般也常對路基采用人工加固處理。

軟土地基加固技術，我國近年來發展很快，淺層加固處理有砂礫墊層，深層加固處理有堆載排水固結法、振沖法、深層水泥漿攪拌法、粉體噴攪法等得到廣泛的應用，強夯法也在探討使用中。

參考文獻

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