基于深层软基处理对桥台桩基影响的控制
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摘要：分析了深层软基处理对桥台桩基的影响，论述了针对软基处理所引起的桥台前移的一般控制措施。重点就深层软基处理对桥台桩基影响的控制技术和措施进行了深入研究，具有重要的理论和实践价值。
关键词桥台桩基，深层软基，水平力，桥台前移，软基侧移
中图分类号： U443.21 文献标识码： A 文章编号：
1前言
桥台是衔接桥梁与道路的构造物，布置于桥梁两边，其功能是传递上部结构的载荷和桥头填土的压力。桥台与桥墩的功能近似，都有承受桥梁上部结构压力的作用，除此之外，桥台因为其在桥梁体系中的独特位置，还有稳定桥头路基、保持桥路平稳过渡以及抵挡桥头填土侧向压力的功能。在现实中，由于桥梁一般是跨河而建，所以桥台所处的地基一般属软土地基。而软土地基又存在压缩性高、抗剪能力差、天然空隙大、每层之间的物理力学性质差异高等固有缺陷。因此，对基于深层软土地基处理对桥台桩基的影响进行控制，对于整个桥梁结构的安全性和使用的耐久性等都十分必要。
2深层软基处理对桥台桩基影响
经国内外众多学者研究指出，在进行深层软基处理的过程中，除了相关的设计计算外，还必需将桥台前移的影响考虑在内。这种影响是由于软土受压而产生塑形流动造成的，故也称作软土地基的侧移。桥台前移会产生质量问题，严重时甚至会使支座和梁等局部部位产生变形或破坏，并且这种破坏是不可逆的，即使清除填土，桥台前移也无法恢复，从而造成大量的经济损失。前台前移对桥梁的结构安全有直接影响。因此，在进行桥梁的设计施工前，有必要将可能会发生的前移问题纳入考虑。
在工程实践中，完全避免地基侧移，尤其是软土地基的侧移是不切实际的。桥台地基总会发生侧移，只是位移量多少、在不在我们接受范围内的问题。所以作为地基中的桥台桩基，必然会因为地基的位移而产生力的作用，这就是我们说的软土地基的处理对桥台桩基产生的影响。实际中，因为桩基优良的刚性，所以软土地基在桩基附近的位移会变小，而桩基会承受一个与软土地基侧向位移方向相同的水平力。
通过分析，深层软基处理对桥台桩基的影响具有以下几个特性：
(1)由于这种影响（水平力）是因为软基受压移动产生的，所以影响的大小与地基位移息息相关。这里可以直观地得出结论：地基的位移量和位移速度越大，桩基所受影响也就越大。
(2)桩基所受影响也与桩基的受力面积和本身刚性有关。桩基的受力面积越大、刚性越强，产生的阻碍作用就越大，最终承受的水平力也越大，即影响越大。
(3)由于桩基所受的水平力是因为其对地基位移的阻挡产生的，是地基位移施加给桩基的运动力，故水平力的方向和地基位移的方向一致。
(4)桥台桩基所受的影响可能是一个长期性的问题，即这种影响不仅仅发生在施工过程中，在投入运营后也可能长期存在，一般是由于初始路基不排水造成的。为降低投入运营后路基沉降对桥台桩基的影响，施工过程可通过打设袋装砂井或超载预压等软基排水固结方法，待路基沉降和水平位移稳定后，再修建桥台桩基础。
(5)桥台桩基由于受到水平力的关系会产生弯矩，其最大弯矩的位置由软土层的厚度和斜桩的状态（有无斜桩或斜桩的个数）决定，通常这个位置在桩头附近或软、硬土分界面附近。至于桩顶位移和桩身的最大弯矩数值则由与路基填筑高度、软土层厚度和软土压缩模量等条件决定。
(6)桥头路基的填筑速率对桥台桩基的影响也十分大。通常填筑速率越大，桩基挠度的变化也越剧烈。所以必须严格控制路基填筑速率，以降低填筑对桩基的不利影响。
3防止桥台前移的一般控制措施
(1)地基改良法
通过在桥台地基中设置排水砂柱桩或者排水砂砾层等措施，可以将软基中的水分有效排出，对滑动有一定的阻挡作用，从而使地基情况得到明显改善，抑制了桥台的前移影响。
(2)减轻载荷法
可以通过减小后台土压力来降低填土对地基产生滑动的影响。具体方法可以通过调整桥台形式和桥台高度来实现，包括低填土方式、溜坡方式、箱形或多箱形的桥台结构和设置混凝土桩等方法。
(3)基础体阻力法
可以在基础处设置阻力来抵消桥台所受的水平力，包括增加桥台桩基根数和设置地梁支撑等方法。
(4)适当的施工方法
虽然桥台桩基受到的影响可能具有长期性，但桥台前移，至少是明显前移却往往发生在台背填土施工中及刚完工之后。因此，有必要就施工中采取的相应措施和正确的施工顺序进行研究，通过合理施工施工方法来降低前移，常用的两种措施是：
1)降低填筑速率。台背填土应缓慢进行，避免快速施工。
2)控制填土顺序。在构筑桥台前，可以预先完成对台背之外的填土，在桥台构筑完成后再进行台背填土。
以上从四个方面对软基处理影响（桥台前移）的控制措施进行了阐述，这些方法在具体的设计施工中可以结合使用，依据桥梁的施工环境和施工条件不同灵活运用，以满足桥梁结构的安全性要求。
4针对深层软基处理影响的控制措施
本文第三节虽然介绍了工程技术人员所采用的一些防止桥台侧移的控制措施，但大都只适用于软土层厚度不大或对桥台侧移控制不严的中小桥。对于深层软土地基桥台，宜采用下述四种措施：
(1)塑料排水板地基加固和斜桩法
为了加快软土地基的沉降稳定，增强桥台路基的抗滑性，可以根据软土地基的实际情况设置排水塑料板，并在排水塑料板上设置砂垫层进行填土预压（将水分排出）。排水板的长度宜覆盖到最危险滑动面，通过填土预压实现最危险滑动面地基的排水固结，从而增大软土地基的稳定性。
虽然通过设置排水板可以有效改善台后软土地基的强度，降低滑动性，从而实现对作用在桩基上的水平力的消减，但这种消减并不能完全抵消水平力。现实中，可以通过设置斜桩来抵消残余的水平力，从而最大限度地降低影响。
(2)台后采取桩承式箱涵法
可以通过设置桩承式箱涵来降低施加在软土上的竖向压应力，从而降低软土地基的位移。这种方法的优点是可以有效地降低自重（因为箱涵取代了绝大部分的路基填土），缺点是无法完全抵消竖直方向上的压应力。与本节所述的第一种方法类似，即使采取桩承式箱涵，桥台桩基上仍然会受到残余水平力的作用，故需要设置斜桩。
(3)桥台后采取锚拉式钻孔咬合桩法
这种方法可以有效地阻挡水平力，具体实现方法是通过设置钻孔咬合桩来隔断深层软基，从而阻挡软基向桥台桩基方向的流动。优点是桥台基础几乎完全不承受水平力，缺点是软基沉降产生的水平力将完全由钻孔咬合桩承受，所以对钻孔咬合桩有较高的要求（例如必须具备较大的桩径等）。除此之外，这种方法的计算方法不能有效地对实际运用情况进行预测描述，其理论依据和相数学模型还需进一步完善。
(4)现场监测与验证
与一般厚度的软基相比，深层软基的软土强度小，对桥台路基的填土高度则要求很大，这会对要求严格控制桥台桩基位移的高设计标准带来很大的难题。并且由于现行方法中并没有通用有效的附加水平力（由深层软基塑流对桥台桩基施加的力）计算方法，因此除了尽可能地在设计上采取措施外，有必要在现场对施工进行实时监测、对桥台桩基的位移进行验证，通过实时的对施工进行指导来保障对桥台基础位移的控制。这种方法的优点是可以对设计中实施的控制措施进行跟踪验证，并且基于验证结果对实际的施工步骤和施工方法作出修正，从而确保设计标准和经过工程实践后的实际情况尽可能一致。
5结束语
综上所述，深层软基与桥台桩基的受力影响是一个复杂的系统，现行方法中并没有明确的数学模型可以对这种影响作出精确的描述，这就会导致设计标准和施工结果的不一致，软基侧移对桥台桩基的影响往往被低估，从而造成严重的质量问题和经济问题。因此，研究基于深层软基处理对桥台桩基的影响和对这种影响的控制措施是十分有必要的，具有重要的理论价值和工程意义。
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