郭 賓

(山西路橋建設(shè)集團(tuán)有限公司公路工程總承包分公司，山西 太原 030006)

1 概述

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城市化過(guò)程的推進(jìn)，交通發(fā)展越來(lái)越快，對(duì)城市、公路橋梁的地基承載能力要求也越來(lái)越高，若對(duì)地基不進(jìn)行必要的相關(guān)處理，可能會(huì)導(dǎo)致基礎(chǔ)下沉和不均勻沉降等問(wèn)題的出現(xiàn)，以及由此出現(xiàn)的橋梁結(jié)構(gòu)受扭過(guò)大，搭板斷裂等現(xiàn)象[1]。因此，探究對(duì)道路橋梁的不均勻沉降的施工改進(jìn)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

導(dǎo)致橋梁路基路面沉降的因素很多，如設(shè)計(jì)不合理、施工未達(dá)設(shè)計(jì)要求，以及橋臺(tái)背填土的壓實(shí)度不達(dá)要求等[2]，這些可以通過(guò)對(duì)技術(shù)人員進(jìn)行相關(guān)培訓(xùn)和提高機(jī)械化作業(yè)來(lái)提高。

而在軟土地基中，對(duì)地基進(jìn)行有效的施工加固，控制沉降變形量，成為解決道路橋梁不均勻沉降的有效方法[3]。因此，本文以山西某橋梁沉降病害成因分析及施工改進(jìn)技術(shù)研究為依托，針對(duì)橋梁的不均勻沉降的綜合處治技術(shù)進(jìn)行研究，這對(duì)相似工程具有重要的參考價(jià)值。

2 不均勻沉降的理論計(jì)算

以圖1的兩跨連續(xù)橋?yàn)槔?，基礎(chǔ)不均勻沉降引起的內(nèi)力求解如式(1)所示。

(1)

δ11(X1t+X1d)+Δdp=0

(2)

δ11X1d+Δdp=0

(3)

代入式(2)，可得式(4)：

δ11X1t+X1dΔ1p=0

(4)

其中，X1dΔ1p為基礎(chǔ)不均勻沉降時(shí)導(dǎo)致的彈性內(nèi)力到t時(shí)刻時(shí)，贅余力方向上的徐變變形。

3 軟土地基加固實(shí)驗(yàn)

3.1 工程地質(zhì)條件

第四系人工填土:

雜填土①-1：層厚2.90 m～13.00 m，層底深度為2.90 m～13.00 m，層底標(biāo)高769.70 m～781.90 m。

素填土①-2：Ⅱ級(jí)普通土。

黏質(zhì)粉土②-3-1：實(shí)測(cè)標(biāo)貫擊數(shù)為2擊～8擊，靜力觸探錐尖阻力值為0.51 MPa～1.01 MPa，平均值為0.85 MPa。本層土的OCR值為0.90～1.05，為正常固結(jié)土。Ⅱ級(jí)普通土。

粉質(zhì)黏土②-2-1：褐黃色，以軟塑為主。實(shí)測(cè)標(biāo)貫擊數(shù)為3擊～7擊，靜力觸探錐尖阻力值為0.67 MPa，本層土的OCR值為1.01，為正常固結(jié)土。Ⅱ級(jí)普通土。

3.2 軟土地基實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法

地基采用塑料排水板進(jìn)行改善處理，塑料排水板用插板機(jī)插入軟土地基，在上部預(yù)壓荷載作用下，軟土地基中空隙水由塑料排水板排到上部鋪墊的砂層或水平塑料排水管中，由其他地方排出，加速軟基固結(jié)。在軟土地基處理中，塑料排水板的作用設(shè)計(jì)，施工設(shè)備基本與袋砂井相同。

塑料排水板加固軟土地基的優(yōu)點(diǎn):1)濾水性好，排水暢通，排水效果有保證。2)材料有良好的強(qiáng)度和延展性，能適合地基變形能力而不影響排水性能。3)排水板斷面尺寸小，施打排水板過(guò)程中對(duì)地基擾動(dòng)小。4)可在超軟弱地基上進(jìn)行插板施工。5)施工快、工期短，每臺(tái)插板機(jī)每日可插板5 000 m以上，造價(jià)比袋砂井低，對(duì)于深厚的軟土地基采用排水固結(jié)法進(jìn)行加固時(shí)，從技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上考慮，采用排水板幾乎是唯一經(jīng)濟(jì)、有效、可行的方法。

地基采用塑料排水板進(jìn)行改善處理時(shí)，呈正方形進(jìn)行布置，間距取2.5 m，打入地面6.5 m左右。在地表處，鋪設(shè)1 m厚的石屑、砂子混合物，并在上面布置6層竹排，層距0.8 m。竹排交叉處用鐵絲進(jìn)行綁扎處理，具體情況如圖2所示。

將孔壓計(jì)和沉降杯集中布置在三個(gè)平面，其中孔壓計(jì)的埋設(shè)深度為1 m,3 m和5 m，用來(lái)觀測(cè)孔隙水壓力和沉降。

3.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

孔隙水壓力監(jiān)測(cè)結(jié)果及分析如下:

孔隙水壓力—時(shí)間—荷載關(guān)系如圖3所示。由圖3可知，隨著荷載的逐漸增加，孔隙水壓力也在增大，并且荷載加載速度越大，水壓增加的也越快。當(dāng)荷載最終停止時(shí)，孔隙水壓力也會(huì)隨著時(shí)間的推移逐漸消失。由此可見(jiàn)，孔隙水壓力與荷載大小，荷載加載速度都有關(guān)系。但除此之外，實(shí)測(cè)孔壓的規(guī)律性并不明顯，究其原因，主要是實(shí)測(cè)孔隙數(shù)值是孔隙壓力的增長(zhǎng)與消散兩個(gè)過(guò)程共同作用的結(jié)果，因此，本文從實(shí)測(cè)孔隙水壓力排除孔隙水壓力的消散作用結(jié)果的數(shù)值來(lái)得出相應(yīng)的孔隙水壓力增長(zhǎng)規(guī)律。具體是通過(guò)各級(jí)荷載下孔隙水壓力累加來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題。具體如圖4∑ΔU—∑ΔP關(guān)系曲線所示(其中，∑ΔU為孔隙水壓力增量累計(jì)值;∑ΔP為與之相對(duì)應(yīng)的荷載增量累計(jì)值)。

由圖4可以看到，當(dāng)荷載增加時(shí)，孔隙水壓力的增長(zhǎng)呈現(xiàn)出線性，且當(dāng)增加到一定程度時(shí)，孔隙水壓力斜率突增，這意味著地基土的狀態(tài)進(jìn)行了轉(zhuǎn)變(即從圖4中的OA—AB兩個(gè)階段的變化)，其中A點(diǎn)是兩個(gè)狀態(tài)的臨界點(diǎn)，對(duì)應(yīng)荷載為臨界荷載。

3.4 沉降觀測(cè)結(jié)果及分析

沉降監(jiān)測(cè)結(jié)果如表1,表2所示。由表1可知，加固完成后，其固結(jié)發(fā)展很快，平均為96%多一些，在完工后，沉降很小，平均不足5 cm，這說(shuō)明地基沉降發(fā)展很好，塑料排水板的效果很好，處理結(jié)果令人滿意。

表1 地基完工時(shí)固結(jié)度及工后沉降結(jié)果表

斷面總沉降/cm完工時(shí)沉降/cm完工時(shí)固結(jié)度/%工后沉降/cm1126.2122.196.84.12125.8121.596.64.3

不均勻沉降分析結(jié)果如表2所示，可知，地基總差異、沉降坡降較工后差異較小，說(shuō)明該施工不均勻沉降控制較好，符合工程需求。

表2 不均勻沉降結(jié)果表

4 結(jié)語(yǔ)

本文針對(duì)城市及道路橋梁不均勻沉降的難題，進(jìn)行了施工改進(jìn)，具體結(jié)論如下：

1)對(duì)理論計(jì)算進(jìn)行了公式推導(dǎo)，得到了橋梁沉降的公式。

2)運(yùn)用塑料排水板對(duì)軟弱地基進(jìn)行了加固實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明，實(shí)驗(yàn)結(jié)果良好，符合工程要求。