监理公司浅析软土路基段桥台与路堤衔接处的病害与防治
来源：工程监理网 作者：建基工程 发布日期：2014-03-07 09:10 点击次数：
监理公司浅析软土路基段桥台与路堤衔接处的病害与防治
一、桥台与路堤衔接处产生沉降的原因
1. 设计问题
设计时对路桥过渡区段的施工条件考虑不周，对填料的要求不严格，桥台后的排水设计考虑不周，都将影响工程质量：
①采用传统设计手段，在软土路段的桥梁两端采用桩基础，桩尖持力层一般选用不变形的刚性地层或承载力很高变形很小的相对硬层，而两段路堤直接落于软土层之上，两者之间存在着很大的沉降差。
②受重桥轻路思想影响，在处理不均匀沉降时设计人员往往把注意力集中于解决墩与墩、墩与台之间的沉降差异上，没有把桥路过渡区段作为一种结构物来统一考虑，往往忽视桥台与路堤衔接处的不均匀沉降问题，在结构处理上仅用搭板过渡。
2. 施工问题
施工时，对工期或工序安排不当，以致使路桥过渡区段的填土碾压工作安排在施工工期尾部，被迫追赶工期，不能确保桥头预压时间，亦不能保证填土碾压质量，使得填土本身出现较大的沉降变形。施工中，对路桥过渡区段的回填料不按设计填筑，或采用不良填料，或碾压厚度超过要求，或压实度达不到设计要求，或不进行分层次的质量检查，对施工质量失之监控，都将造成质量缺陷，台背处出现较大沉降变形。
3. 地基条件的差异
地基土的性质及结构不同，所产生的沉降达到稳定所需的时间也不同。在软土地基上，路桥过渡段的路基和桥梁的工后沉降量是不同的，因此在路桥过渡处必然有沉降差。软土路基在路堤荷载的作用下产生的变形分为初始阶段、排水固结阶段、次固结阶段三个阶段。初始阶段变形属剪切变形，从时间上来说可视为瞬时变形，在加荷的初始阶段已完成，故部分变形与工后沉降关系不大；排水固结变形亦称地基土主固结变形，即是在荷载之下地基土中土粒骨架之间的排水作用所引起的变形，它是地基变形的主体部分，其变化较缓慢，对淤泥或淤泥质土来说，主固结变形的完成则需要更长时间；次固结变形发生于主固结变形之后，它是地基中土粒骨架在持续荷载作用下所发生的蠕动变形，因此，次固结进行得极慢，其变化速度与土体厚度和孔隙水流出的速度均无关，其压缩量大小与时间对数成线性关系。对于粉土地基和中、低压缩性的粘土地基，其全部完成沉降需要几年时间；对于高压缩性粘土地基、饱和软粘土地基，则其全部完成沉降需要十几年甚至几十年时间。所以，地基条件的差异，特别是地基施工后沉降差异是地基造成桥头跳车的主要成因之一。
4. 路基与桥梁链结构的差异
由于路基与桥台所用材料的不同，路桥过渡段作为柔性路堤与刚性桥台的结合部位，在结构上是塑性变形和刚度的突变体，在竖向位移、塑性变形以及对外部环境改变的相应差异上，桥台要比路堤小得多。软土段的桥梁一般采用桩基础，其沉降量很小，桩尖落于基岩的桥台其下沉量几乎为零。显然，桥台与路堤衔接段，桥台不沉降（或沉降极小），路堤有很大沉降。当路面施工完毕后，路堤路基仍继续着主固结尚未完成部分的沉降，同时产生末期次固结沉降，于是桥台与路堤之间在衔接处存在着明显的沉降突变点，导致沉降差异增大。
5.桥台后填料不当
一是桥台后路堤填料一般全是填土，施工时碾压质量不易控制，压实难达设计要求。即使施工时压实度完全达到设计要求，但因运营时路堤填土本身的自重和动荷载的作用，路堤填土也会产生变形，使得路桥过渡处出现沉降差。二是桥台前的防护工程由于受水平土压力的作用产生的水平位移致路桥过渡处路堤出现沉降变形。三是由于雨水的渗透流动使路堤填土产生病害，强度降低，从而使路桥过渡段出现沉降变形。
二、 防治重点
在设计内若要减少或避免上述原因引起的沉降的危害性，必须针对以上造成沉降的因素的特点制定对策：
①选用恰当的台背填料。应使用透水性材料，如：砂砾、级配碎石等，或水稳性材料，如：石灰稳定土类、水泥稳定土类、综合稳定土类等。
②从总体上应对软土地层加以改良，使之沉降总量大大减少。
③彻底改变重桥轻路意识，在路基施工中必须投入充足的精干的技术力量。对桥路过渡区段要有较为合理的设计要求，做到路桥不分家。
④加快路堤路基的固结变形速率，如：堆载预压等，使主固结变形能基本完成于路面施工之前。
⑤在桥路的接点往路堤方向的一定长度范围内，采用不同的改良方法过渡，使衔接点至路堤方向的沉降量形成一段渐变的过渡段，使路面的沉降渐变、匀顺，以减少不均匀沉降对行车的影响。
⑥必须采取正确的施工措施和适宜的施工方法，以确保台背回填施工质量满足规范和设计要求。
三、 防治方法
1. 换土法
换土法一般治理彻底，效果良好，它适用于软土比较薄的桥头路段。该法缺点是土方量大，而且还需要弃土场。
当软土地基的承载力和变形满足不了设计要求，而且软土层的厚度又不是很大时，将路基底面下处理范围内的软土层部分或全部挖去，然后分层换填强度较大的砂、碎石、土、灰土、二灰土或其它强度较高、性能稳定、无侵蚀的材料等，并用人工或机械夯实。换土法适用于淤泥、淤泥质土、素填土、杂填土地基及暗沟、暗塘等浅层和低洼区域处理，还适宜处理湿陷性黄土、膨胀土和季节性冻土等一些区域性特殊土。
换土法的处理深度通常宜控制在3m以内，不小于0.5m，若垫层薄则其作用不显著。结构物处的填土应分层填筑，每层松铺厚度不宜超过15cm；填料应采用砂类或透水性土，若采用非透水性土时，应在土中增加外掺剂（石灰、水泥等）以改良其性质后使用。台背填土顺路线方向长度顶部为距离墙尾端不小于台高加2m；底部距基础内缘不小于2m；拱台背填土长度不应小于台高3～4倍。施工中要注意安排桥台背后填土与锥坡、溜坡填土同时进行，应按设计宽度一次填足。
2. 深层搅拌桩加固法
深层搅拌桩加固法是将水泥（水泥浆喷射或粉末喷射）往地基灌注并强制搅匀，使软土硬结成具有整体化、有足够强度的水泥加固土，从而提高地基强度和增大变形模量。深层搅拌能有效地减小沉降量，有效控制工后沉降，使工后差异沉降控制在满足设计要求的范围内，这是用来处理路堤下软基的一种较适用的方法。
3. 挤密桩加固法
挤密法是以振动、冲击或沉管等方法成孔，在软土内填充碎石、砂石、土（或灰土、二灰土）、石灰或其它材料，再加以振实而成为直径较大桩体，从而提高地基承载力和减少地基的沉降量。挤密桩属于柔性桩，它主要靠桩管打入地基时对地基土的横向挤密作用，在一定的挤密功作用下土粒彼此移动，重新排列组合，小颗粒填入大颗粒的空隙，颗粒间彼此紧靠，孔隙减小，此时土的骨架作用随之增强，从而使土的压缩性减小和抗剪强度提高。挤密桩加固法用在软粘土和沉降比较大的地方时，宜用土工网（或土工格栅）制作的圆筒包碎石、砂石、土（或灰土、二灰土）、石灰形成碎石桩，这样桩径不会随外荷载扩大而失控。
4. 水泥粉煤灰碎石桩（cfg桩）
水泥粉煤碎石桩，简称cfg桩，是在碎石桩的基础上掺入适量的石屑、粉煤灰和少量的水泥加水拌和后制成的一种具有一定胶结强度的桩体，它是近几年来发展起来的处理软弱地基的一种新方法。该方法与挤密碎石桩相似，只是用水泥粉煤灰来稳定碎石，代替土网的作用，使桩柱体形成。但较之碎石桩，cfg桩则优越得多，因为它是一种低强度混凝土桩，故相对可较大幅度地提高地基的承载力，而碎石桩加固软土地基仅可提高地基的承载力约一倍左右。
5. 预应力管桩或y型沉管灌注桩
预应力混凝土管桩（phc）为工厂化大批量生产，现场施工主要采用静压法，具有桩身混凝土强度高，适应性广，耐冲击性能好，穿透力强，承载力高，抗弯抗裂性能好，施工快捷、方便，质量稳定可靠，耐久性好等特点，为有效提高承载力，桩顶加设桩帽。y型沉管灌注桩很好地结合了国外y型桩和国内成熟的沉管灌注施工技术，由于y型桩的桩身带有突起的三条侧棱，加上桩顶配有一个桩帽，具有较大的比表面积，大幅提高了单桩承载力，从而达到既提高地基承载力又降低造价的效果。
6. 综合法
综合上述处理方法，结合施工现场情况组合选用。若桥台采用钻孔灌注桩桩基时，桥头段路堤软基宜采用设置水泥搅拌桩、预应力管桩或y型桩加土工格栅加堆载预压的过渡方法；若桥台地基采用其他方式处理时，桥头路堤软基宜采用塑料排水板加砂（砾）垫层加土工格栅加超载预压的方案过渡。
7. 其它措施
除上述地基处理措施外，为减少差异沉降所产生的不良效应，尚须采取如下措施：
①邻接搭板的路堤一定长度内路基用水泥稳定碎石层处理，并在层间设置一层加筋网。若采用常规排水固结处理，其井间距在邻桥头段根据计算加密，使沉降值从大到小有一个渐变。搅拌桩或碎石桩过渡段末端与井板加密区交界处设置土工织物加（砂）垫层协调该处变形。
②采用预抛高措施。结合沉降观测分析，分段计算确定合适的预抛高值，使得土体工后沉降与抛高值大致相等，以最大限度地消除路基沉降对工后的影响。
