小橋橋臺和隧道峒門基礎下沉原因分析及處理方案

朱建宇

摘 要： 在當前公路和鐵路建設中，小橋橋臺和隧道峒門基礎下沉引起開裂的問題時有發生，發生的原因主要是基底承載力不夠和持力層向外滑動。產生這個問題，一是由于設計對持力層情況了解不夠，二是未按規范進行施工，今后對這兩方面都應引起高度重視。問題出現后，應認真分析下沉原因，有針對性地采取整治措施，在確保安全的前提下盡量節省整治資金。

關鍵詞： 基礎下沉 原因分析 處理方案一、引言

在當前的公路和鐵路建設中，不時出現小橋橋臺和隧道峒門基礎下沉超過設計規定的要求從而引起基礎開裂，造成工程質量問題。正確分析基礎下沉的原因，找出基礎下沉的主要矛盾，采取與之相適應的處理方案，才能在節約投資的同時，保證處理后的基礎長期穩定，確保行車安全。

二、小橋橋臺及隧道基礎下沉原因分析

在處理小橋橋臺和隧道峒門基礎下沉的長期實踐中，經過觀測認識到，基礎下沉是由兩個既有聯系又有區別的原因引起的，一是持力層的承載力不夠，但在上部承載的作用下，經壓縮后持力層的承載力逐漸增強，達到與上部荷載平衡后，基礎不再下沉，并逐漸趨于穩定。二是持力層在承載力不夠的同時，還沿著自身的滑動而向外滑動，從而造成基礎不斷下沉，長期不能穩定。上述兩種情況可以通過觀測下沉曲線反映出來，第一種情況的沉降曲線是逐漸收斂的，第二種情況沉降曲線是不收斂的。因此，根據不同原因采取不同處理方案，是我們在處理小橋和隧道峒門基礎下沉時必須遵循的原則。只有這樣才能使處理后的基礎長期穩定，確保行車安全。

三、工程實例

（一）杭徽某高速公路小橋基礎沉降處理

杭徽高速公路ZK38+574和YK38+570.2原設計為兩座蓋板涵，由于當地老百姓強烈反對，要求加大孔徑，否則阻止施工，便將其變更為兩座1-10小橋，其中心里程仍為ZK38+574和YK38+570.2。

1.地質情況

2003年12月浙江省工程物探勘察院提供的地質資料中，該處在YK38+575處有1個鉆孔，鉆孔時的地面標高為55.31。55.31-54.91米厚，0.40米為耕植土；54.91-51.51厚，3.40米為亞黏土，承載力確定為160kpa；51.51-45.21米厚，6.30米為全風化灰巖，承載力確定為180Kpa（其余技術參數未提供）；45.21-40.21米厚，5.00米為強風化灰巖，承載力確定為350Kp；40.21米以下為中風化灰巖，承載力確定為1500Kpa。

2.小橋基礎設計情況

（1）ZK38+574，YK38+570.2由通道涵變更為小橋時，小橋基礎設計為擴大基礎，設計時，地面標高為56.20米，基底標高為52.511米，基礎埋深3.689m，設計基底[σ]=250Kpa。開挖至設計標高后進行承載力試驗，觸探資料為120-280Kpa。最后確定進行補勘，補勘報告確定地基容許載力為170Kpa—180Kpa，與原勘探資料基本相符。

（2）根據地勘提供的資料，設計單位進行了基底變更設計，在該橋臺基底1.2m深度范圍內用級配碎石進行換填，其襟邊由50cm擴大至80cm。

3.施工情況

施工單位依據變更后設計圖進行施工，橋臺于2005年12月26日至2006年3月3日先后完成砼橋臺施工，并進行臺背回填。

4.基礎下沉情況

臺背完成回填后，于2006年3月30日發現橋臺出現沉降。施工單位即于4月1日在橋臺內側設立四個沉降觀測點對沉降的變化情況進行了觀測。至2006年8月初，基礎沉降達到14.10cm，并引起橋臺開裂，但其沉降曲線逐漸收斂。根據有關規定計算，該橋橋臺的最大沉降量為10cm。顯然，橋臺開裂是由基礎沉降超過其最大允許值而引起的。

5.橋臺超過標準的原因分析

（1）設計存在的問題：在變更設計時，橋臺基底承載力要求不小1250Kpa，但地勘資料已確定該橋基底設計標高的52.511米地基承載力為160kpa，且從51.51米以下尚有6.30米厚的下臥層，地基承載力只有180kpa，因此，橋臺基底標高52.51米處不小于250Kpa的基底應力要求顯然無法滿足。與此同時，設計單位未按設計規范要求對碎石換填進行沉降計算。施工方多次要求設計單位提供沉降計算資料，但該設計單位一直未提供該項資料。

（2）全風化灰巖各層變化大，沉降理論計算值與實際沉降存在較大誤差。

（3）在回填碎石以后，施工單位未嚴格按規范要求進行壓實，從而使下沉值增大。

6.處理方案的確定和效果

根據觀測曲線和對橋臺下沉原因的分析，確定橋臺下沉原因是持力層的承載力不夠，但不存在基礎持力層向外滑動的問題。所以其沉降會隨著時間的增長而逐漸趨于穩定。為了確保2006年12月26日順利通車，需對基礎進行注漿加固處理，使其在通車前即穩定，基礎下沉穩定后對裂紋進行修補。按上述方案處理后，橋臺基礎在通車前已基本穩定，并對裂紋進行了修補，確保了按時通車。通車后繼續進行了一年多的觀測，橋臺基礎始終保持穩定，修補后的裂紋也沒有再開裂。2008年3月29日邀請專家對處理方案進行了評估，專家認為處理方案是正確的，效果良好。處理后至今已經十年，橋臺基礎一直保持穩定，說明處理方案是成功的。

（二）長沙蕉溪嶺隧道出口峒門基礎下沉處理

蕉溪嶺隧道群共有三個隧道，即蕉溪嶺1，蕉溪嶺2，蕉溪嶺3#隧道。三個隧道均于1996年建成，從2000年開始，3#隧道出口峒門由于基礎下沉出現裂紋。設計處理方案采取預應力錨桿，樹根樁，注漿和抗滑樁等四種處置方法同時并舉進行處理，方案費用580余萬元。經過現場查看和對觀測資料的分析，認為主要是由于地層滑動引起的下沉，只需采取抗滑樁一種方法即可穩定基礎，然后對裂紋進行修補，即可保證基礎穩定。設計部門根據此意見對處理方案進行了修改，節省資金280余萬元。從2001年處理到現在已經15年，基礎一直保持穩定，隧道再未出現開裂，確保了行車安全。

四、結語

從以上實例的分析中可以看到，小橋橋臺和隧道峒門基礎下沉的問題主要是地基基礎承載力不夠和基底持力層向外滑動所引起的。而產生這些問題的原因主要來自兩個方面，一是設計對地質問題重視不夠，二是施工未嚴格按規范實施。由此造成的安全隱患和經濟損失十分嚴重。所以今后無論是設計或是施工單位在這方面都應引起高度重視，避免出現上述問題。一旦問題出現后，需要認真觀測，科學分析，找出下沉的主要原因，采取科學的整治措施，在確保安全的前提下盡量節省資金。