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软土地基桥台位移病害分析及防治措施

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第28卷第3期 化工矿产地质 Vb1.28 No.3 2006年9月 GEOLOGY OF CHEMICAL MrNERALS Sep.2006 石工上往 岩土工程 软土地基桥台位移病害分析及防治措施 孙文彬 淮阴工学院土木工程系,江苏淮安,223001 提要软土地基桥台存在三方面的主要隐患:桥头与路堤具有较大的沉降差;桥台倾斜或桥台 底部出现垂直裂缝:桥台向河心移动。软土层地质结构及物理地学性质、桥台形式、勘探与施工 质量是影响桥台位移的主要原因。淮安市高等级公路建设的桥梁建设实践表明,应从设计施工、 养护方面采取综合防治措施,使损失减到最低限度。 关键词软土地基隐患桥台滑动桥台倾斜影响因素防治措施 中图分类号:TU447+U443,21 文献标识码:A 文章编号:1006—5296(2006)03—0189—04 1 概述 高速。伴随市区城市化建设,改造与建设了大 量的城市道路和城乡道路。由于淮安市地处苏 桥台是桥梁的重要结构,支承上部结构的同 北河网地区,境内河网密布,所以每一条公路 时将荷载传递给地基Ⅲ。它承受上部结构的垂直 与城市道路建设中都需要建设大量的桥梁,有 荷载及风力、土压力、流水压力等可能发生的水 的路段桥梁工程占据了一半以上的工程量,淮 平力,同时起到连接道路的作用。因此,桥台应 安境内有数千座大中小桥和特大桥,尚有许多 具有足够的强度、刚度和稳定性,并避免在垂直 拟建和待建桥梁。 力与水平力共同作用下产生过大的沉降、滑移和 淮安地处黄泛区,地表以下分布大量的古 偏转,其安全性直接关系桥梁结构的安全性和耐 河道、暗浜等,地表3---'5m以下一般为十数米 久性。对于桥台,科学合理的设计、安全可靠的 施工、充分及时的养护既可以保证结构安全,又 厚的承载力低、含水量高和压缩性大的淤泥质 可以提高经济效益和社会效益。 土层。根据我们十数年的工程调查、工程建设 2O世纪9O年代以来,随着江苏省高等级 和事故处理的实践经验,在这样的软土地质条 公路的迅速发展和经济建设的需要,有数条高 件下建桥,对桥台存在三方面的主要影响或称 等级公路和铁路经过淮安市境内,如:京(北 为隐患:①软土地基过大的沉降,桥头与路堤 京)一沪(上海)高速、宁(南京)一徐(徐 沉降差较大,引起桥头跳车;②桥台基础面沉 州)高速、宁(南京)一连(连云港)一级公 降不均匀,引发桥台倾斜或桥台底部出现垂直 路、盐(盐城)一徐(徐州)高速,还有新(新 裂缝,诱发上部结构事故;③软土地基塑性流 沂)一长(长兴)铁路,及205国道与305省 动,桥台地基抗滑不足,加之墙后土压力的水 道淮安段的道路扩建改造工程、淮(淮安)一 平作用下,造成桥台向河心移动。这样的事故 扬(扬州)公路扩建工程和正在建设的宁一连 隐患在淮安普遍存在,桥梁事故也屡屡出现, }作者简介:孙文彬,男(1969),长期从事桥梁工程的教学、科研和加固工作,副教授 收稿日期:2006-03-22:改回日期:2006—06-06 维普资讯 http://www.cqvip.com

l90 化1二矿产地质 2006证 却至今没有彻底有效的对策和处理措施。本文 结合笔者最近十余年的桥梁建设和桥梁事故调 查与处理的实践经验,就桥台位移的病害或隐 患和影响桥台位移的主要原因进行了简单的阐 述,介绍了从设计、施工到养护等方而的可行 措施和有效经验。 2软土地基桥台位移造成的主要 病害 桥台因软土地基的过大沉降或塑性流动 引起的桥台或桥梁上部结构的病害多种多样, 常见的病害或事故主要有: 2.1 路基沉陷或桥台滑移 对于在软土地基中采用桩基础的桥台,由 于桥梁与路堤在建成和使用中沉降不同,桩基 础的桥台沉降一般很小,而根据航道静空要求 台后高路堤的沉降较大,从而出现桥头跳车, 影响桥梁结构的使用,甚至会影响桥梁的耐久 性,如市区运河桥等。虽然在设计中可以根据 需要设置了桥头搭板,来过渡和调整沉降差, 往往由于调坡距离短,当发生较大的沉降差时, 仍然会造成二次跳车;有时也不设搭板,而采 用加铺引道面层来避免跳车频繁,结果行车不 舒适,养护又困难,实践表明效果并不理想, 如宁一连…级公路淮安段的苏北灌溉总渠大桥 就采用了加铺引道面层,效果不如所愿。 由于软土地基厚度和含水量的不均匀,极 易发生桥台支承面的不均匀沉降,加之挡土墙 后填土压力的作用,可能导致桥台向河心滑动 或桥台前倾。如市郊绕城段某桥由于地基勘探 不准确,加之施工不当,出现桥台倾斜太大, 使上部预制结构安装后出现桥面翘曲不平,而 不得不进行相应的处理。 2.2桥台倾斜或桥台垂直裂缝 由于软土层厚度和压缩性的不均匀,桥台 基底应力的合力偏心,很容易造成桥台的倾斜, 当上部结构或路堤约束较大并且台身强度不足 时,甚至在桥台的下部出现垂直裂缝。205国 道与305省道淮安境内的道路扩建改造工程 中,我们对全部桥梁的质量调查与检测后发现, 有十余座桥梁的桥台明显倾斜或下部出现垂直 裂缝,经过调查分析,主要原因为软土地基不 均匀,加之迎水面较大的冲刷,横桥向出现过 大的沉降差。 2.3桥梁伸缩缝破坏或接缝宽度不足 桥梁伸缩缝是为了保证桥跨结构在气温 变化、活载作用、混凝土收缩与徐变等影响下 按静力图式自由地变形,其结构形式和变形量 大小不但要保证上部结构的自由变形,而且要 使车辆在设缝处能平顺地通过并防止雨水、垃 圾土等渗入阻塞,对于城市桥梁还应使缝的构 造有利于减少噪音。桥梁伸缩缝的工程量极小, 但作用巨大,而且难度也极高,尚有许多的技 术难题有待进一步研究与攻克。 在对现役的桥梁伸缩缝调查中发现,有近 6成的桥梁伸缩缝不能满足设计上的功能要 求,其中半数以上的桥梁伸缩缝要么装置已破 坏,要么伸缩机能已丧失,严重影响了桥梁的 使用性能和耐久性,有些已成为诱发桥梁上部 结构事故的直接原因。经过我们协同设计和养 护单位的调查与研究,发现除少数由于施工或 伸缩缝装置质量原因以外,绝大多数的桥梁伸 缩缝装置的破坏或功能的丧失,主要原因之一 就是桥台滑移或倾斜过大,桥台前移或前倾直 接导致其顶面挤向梁端,导致桥梁伸缩缝完全 闭合及大梁局部压曲或开裂:桥台后倾或滑移 过大,破坏桥梁伸缩缝的同时影响行车的平 顺,出现较大的噪音和局部冲击荷载,伸缩缝 附近的桥面结构与路面结构极易连锁破坏。如 市区南北主干道北京路上的黄河桥、盐河桥、 淮海路上的盐河桥的伸缩缝已破坏,西安路上 的里运河桥的伸缩缝已完全闭合,205国道与 305省道上类似问题极其普遍,有些桥面结构 与路面结构衔接局部修补效果差的根本原因 也在于此。 3 软土地基桥台位移的主要影响 因素 软土地基条件下,影响桥台位移的因素很 多,主要介绍以下三个方面。 维普资讯 http://www.cqvip.com

第3期 孙文彬:软土地基桥台位移病害分析及防治措施 191 3.1 软土层的地质结构及物理力学性质 软土层的埋置深度、厚度、均匀程度及软 土层的物理力学性质,对桥台位移的影响最为 显著。实践表明,软土层埋置越浅,越容易导 致桥台沉降和滑移,当有多层软土层时最上层 的软土影响最为明显;软土层厚度越厚,在荷 载作用下压缩变形越大,桥台沉降越大;软土 层的压缩模量越低且空隙比越高,桥台发生沉 降、滑移或倾斜的隐患越大。 3.2桥台形式 桥台的主要形式有重力式桥台、轻型桥 台、框架式桥台、排架桩桥台和组合桥台等, 在淮安地区常用的主要有前两种。重力式主要 靠自重来平衡台后的土压力,多为U型、八字 式和一字式桥台,适用于河岸稳定填土高度在 10m以下的中小桥,填土尽量选用渗水土,并 做好台背排水。轻型桥台一般由钢筋混凝土材 料建造,其最大的特点就是可做到轻型化,常 用的有薄壁轻型桥台和支撑梁轻型桥台。 重力式桥台自重比较大,在承载力差且压 缩性大的软土地基中,极易发生各种桥台病害。 我们对淮安地区的桥台事故调查和处理中发 现,受经济状况和钢材短缺的制约,20世纪 70 ̄80年代建设的重力式桥台事故率较高,而 且处理也比较复杂,我们认为不宜采用。上世 纪末和新世纪初建设的几条高速公路中,基本 都采用了轻型桥台,如具有耳墙的轻型桥台和 减轻自重的箱型桥台等,在土层承载力差且厚 度较厚的特殊软基中还采用了具有桩基的轻型 桥台,将荷载传递到良好的持力层。 3.3勘探和施工 除了上述因素,桥位地质勘探的准确性、 地基加固方法、桥台台背填土施工、桥台附属 工程的施工质量等,也是桥台位移隐患或病害 的直接原因或诱发因素。失时和不当的养护也 会使桥台位移隐患或病害进一步恶化,甚至引 起上部结构的事故。 4 桥台位移及事故隐患的防治措施 近十余年的桥梁建设和桥梁事故调查与处 理的实践表明,软土地基桥台位移的潜在危害 应从设计、施工和养护等多方面采取综合防治 措施,尽早发现尽快处理,才能使损失减小到 最低限度。 4.1 设计方面比 应根据地基承载力、软土层厚度和上部荷载 等进行桥台设计,合理地选择桥台类型,科学地 拟定台身尺寸,准确地选择地基的计算深度和压 缩模型量,然后精确地计算桥台沉降、滑移和倾 角,使其满足设计规范的要求,不包括施工沉降 的总沉降不得超过2√ cm,相邻墩台的总沉降 差不得超过√ ClTI,桥台顶面的水平滑移不得超 过0.5√ ClTI,L为跨径以米计,小于25m时取 25m。 4.2施工方面Ⅲ 4.2.1 软基加固 软土地基加固的方法很 多。在宁一连一级公路的多数小桥桥头锥坡及 台后填土,我们采用强度高、压缩性低、透水 性好的山场碎石换去部分或全部软土层的处 理办法,效果显著。在宁一连路三河大桥的台 后软基处理中,我们又采用挤密法,粉喷桩使 软土密实脱水的同时,减少土体空隙,改善复 合地基的承载能力,实践证明效果良好。在建 的盐一徐高速公路淮安段一高架桥软土地基 处理中,采取了真空预压法,使软土脱水压密, 桥台地基充分固结,从而减少建桥后的桥台位 移量。在市区延安路与翔宇大道立交桥和环城 路立交桥建设中,用塑料排水板和土工布等方 法,加大底面,分散受力,使地基的压应力降 低到软土层的容许承载力以下(40 ̄70kPa), 在保证质量的前提下,既节约了造价又缩短了 工期。 4.2.2 台后填土在设计容许的前提下,通过 下移桥台标高和减低填土高度的方式,减少地 基荷载和桥台的水平土压力是一举多得的良好 措施。另外,可以在台后用轻质材料填或设置 空箱来减少路基重量。 4.2.3组合措施 每一种方法都有其一定的 适用范围,在施工和环境许可的前提下,有时 组合多种措施,可以收到事半功倍的效果。在 几条高速公路建设中,对过路涵洞和河床不宽 维普资讯 http://www.cqvip.com

l92 化工矿产地质 2006矩 且没有航行要求的小桥,我们采用了地下支撑 原因,根据具体情况确定加固方案。我们在淮 把两侧桥台连在一起,加上上部桥面板(梁), 安境内十数座中小桥桥台事故处理中,主要采 形成了一个箱体,减小地基土压力来确保其稳 用过以下几种方案,并且绝大多数加固效果显 定:对必须高填土的薄壁桥台,我们采取锚碇 著:对单跨小桥,在两桥台之间加设斜向支撑, 板,增加其抗滑性;为了改善某立交桥薄壁桥 抵抗水平力的同时,增加桥台结构的刚度:台 台的稳定性,我们还采用了平衡填土法,先在 背土压力大的梁式桥桥台,加厚胸墙并更换填 台前填土压实,然后在进行台背填土,这样既 土;对滑移明显的桥台,我们就在桥台的两侧 增加了桥台的稳定,又降低了台身内力。 加翼墙,增大基底面积,抵抗水平力,有时也 4.3养护方面 采用打入排桩的方法。 4.3.1 桥台的检查 在桥台的正常使用期 间,对软土地基上的桥台位移进行监控,保持 5 结束语 定期检查。测量相邻墩台之间的支座中心距离 桥台是桥梁的重要结构,其安全性直接关 和活动支座的偏离度,以判断桥台的滑移和倾 系桥梁结构的安全性和耐久性,因此必须具有 斜情况;观测台背填土有无横向裂缝,以判断 足够的强度、刚度和稳定性,并避免过大的沉 桥台有无明显沉降;通过桥头附近设置的水准 降、滑移和偏转。 基准点,用水准仪观测桥台的沉降绝对值;在 桥台上设置固定的起始垂直线,用经纬仪测定 软土地基上的桥台由于土层承载力差和 桥台的倾斜度。通过以上几个方面的观测,可 压缩性大存在多方面事故隐患或病害,而且这 以尽早发现问题和处理问题,避免事故隐患的 些隐患和病害常常是桥梁上部结构事故直接 进一步恶化。 原因或诱发因素。实践表明,对于各种桥台病 4.3.2桥台的养护 公路养护技术规范中, 害至今没有彻底有效的对策和处理措施,所以 对桥台基础的养护提出了具体要求,管理部门 在桥梁建设之前,必须准确勘探桥位地质情 应督促路政养护单位按照技术规范的要求进行 况,科学合理的设计、安全可靠的施工、充分 全方位的养护,并做好监测和养护记录。与此 及时的养护是避免桥台各种隐患和病害的最 同时,加强对桥台及桥台附属工程的维修保养, 有力手段,这样既可以保证桥台与上部结构的 尤其加强对桥台沉降、滑移和倾斜的观测与记 安全性与耐久性,又可以提高其经济效益和社 录,出现明显的沉降、滑移或倾斜时,应分析 会效益。 参考文献 姚玲森,主编.桥梁工程[M].北京:人民交通出版社,1985 马尔立,编著.公路桥梁墩台设计与施工[M].北京:人民交通出版社,1999 中华人民共和国交通部.公路桥涵设计规范(合订本)[S].北京:人民交通出版社,1990 交通部第一公路工程总公司,主编.桥涵(上册)[M].北京:人民交通出版社,2000 中华人民共和国交通部.公路养护技术规范(JTJ073.85)[S].北京:人民交通出版社,1990 (下转l48页) 维普资讯 http://www.cqvip.com

148 化工矿产地质 2OO6年 GERMANIUM—HYDRID:THE IMPORTANT CONVECTIVE FORMATION OF GERMNIUM Zheng Dazhong ZhengRuofeng Rocks and Ores Test Center ofChengdu.Chengdu.Sichuan.610081.china Abstract Discussing the physicochemical properties on germanium nd aits hydride and he tchemical c0mp0siti0n 0f minerals fluid inclusion for the related ore deposis,t as well as the studies of he chertnical c0mp0siti0n 0f germnlUm bearing minerals and germnium minerals, and perusing into characters of associate miIlerals 0f end0geIles1s germnmm minerals.it is figured out that the important convective formation of ge咖ani啪germniumhyrideandgermniumalloyhydride. is 1 y words:germnium hydride,gerrdanium alloy hydride,convective formation,gem um d印0Sit ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ (上接1 92页) ANALYSIS AND AVOID METHODS OF THE BRIDGE FAILURES CAUSED BY A BUTMENT DISPLACSMENTS AND SETTLEMENTS ON THE SOFT CLAYFOUNDATION Dept・ofCivilEng.,Huaiyin Institute of Technology.Huaian.Jiangsu.223001.ChmQ Abstract lhe abutment 1S oile of the most inportmmt structures in a bridge, it supports the superStmcture aJld spreads he 1t0ading to foundations, SO is tsafety diectrly influences he tsafety nd adurabiliy t0fbridgeBut, a .abutment built on the soft clay foundations may exist three hidden angerds as follows: causing excessive d1nere11nal settlements between abutment nd aembankment, inducing abutment declines aJld appea血g vertica1 cracks m abutIl1emt bottom,resulting abutments slidding to eirverThese hidden dangers aIld damages exist .w dely and appear r印eatedly in bridges n iHuaian regionAccording to experiences of our bridge enginee咖g .pracnces during high-grade highway construction in Huain ain recently years,this paper in仃Dduced s0me m0re , w de pread晰dge hidden dangers nd adamages causd by abutment ispldacesments on he tsoft clay f0ur 0nsanalysed 0me mJ0r causes ofabutment displacesments, and put forward many avoid methods m design。 c0ns仃uct 0n to conservatlon and other spectas.These experiences may be a guide to c0ns仃uct he tbridge 0n he tsoft clayfoundations. 。 Keywards:softclayfoundation,dangersanddamages,abutmentdisplacesment,abutmentdecl ,aI1al、,sis, avoid methods 。 

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