[高填土对桥台的影响探析]肋板式桥台台背填土的范围
时间：2019-04-20 03:13:03 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
摘要：本文通过阐述高填土对桥台作用造成病害的类型，分析高填土路基对桥台桩基作用造成病害的原因，提出了高填土路堤对桥台桩基作用造成病害的防治和加固对策。 关键词: 高填土；桥台；影响
Abstract: this paper expounds on the abutment GaoTianTu effect caused disease to the types, analysis of the abutment GaoTianTu subgrade pile foundation effect caused the cause of the disease, and put forward the GaoTianTu embankment abutment of pile foundation function to cause disease prevention and reinforcement measures.
Key words: GaoTianTu; The abutment; influence
中图分类号：U412.36+6文献标识码：A文章编号：
一、项目概况
湖南省洞口至新宁高速公路全程位于邵阳境内，直接辐射洞口、武冈、新宁、城步和绥宁五县市，项目建设总里程168.813公里。主线高速公路全长118.071公里，其中洞口至新宁段92.938公里，起于已建成的邵怀高速公路大水枢纽互通，途经高沙、湾头桥、武冈东、大甸、司马冲、万塘、新宁、崀山，止于湘桂交界的塔子寨；武冈至城步（西岩）段25.133公里，起于本项目洞口至新宁段的两塘枢纽互通，途经邓元泰镇止于城步县西岩镇。
二、工点工程概况
本文依托洞新高速K86处的犬木塘特大桥进行论述。
犬木塘特大桥原设计桥长2.366km，原设计起点为K85+497，与陈家湾隧道终点K85+475相距仅22m，全桥预制T梁近600片。受地形及构造物限制，原设计中以新宁岸桥台后路基为预制场地。然而实际施工中仅一个预制场地不能满足近600片梁施工需要，且桥梁太长，仅从一头运梁、架梁，对工程进度有一定影响。故施工方申请将洞口案桥梁缩减3孔（120m长）改为路基，以做预制场地用。缩减后的桥台处填土高达近30m。
三、高填土对桥台作用造成病害的情形
犬木塘特大桥洞口岸路基及桥台锥坡利用碎道弃渣为填料，以石为主，石料粒径级配及填筑要求严格按相关规范要求执行。桥位处地基无软弱层。随时间推移，故本工点处高填土对桥台作用造成病害的情形比较常见的有：情形一：桥台背后填土施工，压实机具受到限制，紧靠台背的填土难以碾压到位，易出现碾压死角， 密实度难以达到要求。时间一长，受车辆荷载、自然固结的影响， 常出现不均匀沉降，产生桥头跳车现象。情形二：当路基变形移动量大时，将会导致背墙破坏、伸缩缝被顶死、甚至主梁局部压曲、开裂、破碎等。对于正在施工中的桥，变形可能导致主梁将无法安装。情形三：填土太高，路基及锥坡体竖向自然沉降，对桥台桩基产生负摩阻力，横向变形位移对桩基产生较大弯矩。
1. 高填土对桥台与路基相接处造成病害的分析
桥头路基填筑高度较大，产生的基底应力相对也较大，在车辆荷载作用下更容易引起路基沉陷，且变形稳定历时往往持续数年乃至数十年。工点处台后填料为隧道弃渣，石料较多，虽然经过粉碎后达到级配要求，但相对渗透性土类，孔隙相对较大，加上受施工作业方面影响，压实机具不能过分靠近接触台背，不能将填料颗粒间孔隙完全消除。后期在车辆荷载和自重等作用下，填料迅速压缩，孔隙率降低，产生锥坡体变形、压缩沉降等，造成桥头跳车、伸缩缝破坏等。工程实践中，虽然严格要求施工中各项指标符合相关规范要求，但台后填土高，随着时间推移仍会产生沉降，且台后填土荷载对基底产生附加压力，严重时会使桥台倾斜，产生安全问题。实际工程中，有的大桥及大桥引道，通车已达10年左右，养护部门每年都进行大中修，每年都用沥青贯入式作调平层，但沉降量都在5cm左右，使下雨时水分不能迅速排出，影响行车，又破坏了路面结构，危及行车安全。
2、高填土路堤对桥台桩基作用造成病害的原因分析
（一）高填土自重产生的附加应力
理论和实践都证明，在台后高填土荷载的作用下，桥台处路基或多或少都将发生变形位移，导致桩身承受水平推力。这个水平力就是台后填土因位移对桩基产生的附加水平力。
从附加水平力的概念可知，附加水平力有以下特性:
①具有运动力的特性。理论上讲，路基一旦发生水平位移，桩基便产生附加水平力，且大小也由该水平位移量决定，位移越大、越快，其值相对越大。
②水平力与阻碍水平位移的桩身面积及桩基本身的刚度有关，桩径越大，阻碍面积相对也越大，水平力也越大。
③水平力的方向和路基水平位移的方向一致。当位移较大时，桩基承担的附加水平力相对也较大，对桩基受力不利，特别是对梁板尚未架设的桥台来讲，这个附加水平力是桥台所承受的主要力之一。
（二）桥头路基填土引起下卧软土层侧向变形而挤压桩身
桥台桩基穿过下卧软土层时，由于桥头路基填筑引起软弱土层侧向变形，使桩身承受侧向土压力，它对桩的水平位移和弯曲变形具有重大影响。根据桩间土的塑性变形理论从单排桩角度提出了移动土体产生的极限侧压力计算公式，考虑了桩径、桩间距和土性参数对侧压力的影响，适用于桥台桩基的情况。但是，利用公式所计算的侧压力的发挥程度与下卧软土的变形大小有关，因此，要充分利用下卧土体的实测变形资料来分析桥台桩身的受力状态。
四、高填土路基对桥台桩基作用造成病害的防治
（一）桩基倾斜和挠曲是由两种因素作用而引起的情况
一种是桥头路基填筑引起软土的侧向变形而挤压桩身，使之发生挠曲；另一种是桥台不均匀沉降及填土变形推挤桩身，引起桥台底面倾侧及桩基承受水平推力，带动嵌固于其中的桩身随之变形，使桩身产生较大的弯矩从而使桩身挠曲。本工点处采用双排桩的座板式桥台，桩基直径加大至2m，施工方法为先填料并压实至设计标高后反开挖施工桥台，以有效抵抗路基及锥坡体变形位移。
（二）桩身受地下水影响产生的侧向偏移
主要发生在路基初始不排水情况下，随着路基软土孔隙水压力的消散和路堤沉降量的增大，桩身偏移逐渐减小；桩帽偏移量的70%发生在路堤不排水阶段，余下的30%发生在随后的路堤固结排水阶段中，相应地路堤沉降量的25%~30%发生在不排水阶段。因此，在实际工程中，可以采取先超载预压排水固结，待路基沉降和水平位移稳定后，再修建桥台桩基础的方法。因此本工点处要求施工前加强排水等，以有效减少土体对桩基产生的负摩阻力。
（三）在路基填筑作用下土体表现出的弹塑性性质
当路基荷载较小时，土体表现为近似弹性性质，土体最大位移随荷载增加以较小的幅度线性增长；当荷载较大时，土体最大位移以较大幅度增长，表明土体塑性破坏不断发展，受土体位移作用，土体内桩基的最大弯矩也表现出与土体位移相似的性状。当桩基周围土体水平力相当时则有利于桩周水平力均衡，因此可考虑沿顺桥向设置一定宽度护坡道形式的平台来减小桩周不均衡的水平力，从而减小桩身所承受的弯矩。
五、结语
回顾高填土对桥台的影响作用，主要是土体位移造成桩身承受水平推力，引起桩身变形，路基及锥坡填土的稳定问题是桩基安全的关键前提。这些就要求在设计前对桥台基桩的影响因素作一个综合评价，选择合理的设计方案，在设计和施工中应采取有效措施尽量避免和减少填土对桩基产生的不利作用，并启动相关监测程序，动态跟踪高填土的变形及位移情况等，可为以后的问题处理提供数据、为以后类似的工程提供参考价值。
参考文献：
[1] 李仁平，陈云敏，陈仁朋，软基中桥头路基对邻近桩基的影响分析[J]，中国公路学报2004(3):73-77。
[2]谢洪涛，杨春和，软基侧向变形对邻近桥台及桩基的影响和防治[J]，岩土力学，2002(6):42-46。
[3] 罗志强，桥台桩基负摩擦力的形成分析与消减措施[J]，中南公路工程，2002（27）:48-50.
[4] 沈珠江，桩的抗滑阻力和抗滑桩的极限设计[J]，岩土工程学报，2007（1 l）:51-56.
[5] 孔德艳，赵延江，浅析台后填土高度对桥台桩基础沉降的影响[J]，甘肃科技，2004 （9）:80-97。
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