探析软土地基和桥台桩作用机理和施工设计控制

1、探析软土地基和桥台桩作用机理和施工设计控制摘要：简要介绍了桥台桩在软土地基中与土体的 相互作用，由此产生的桥台桩位移及施工设计中采用的解决 措施。关键词：软土地基；桥台桩；施工设计；中图分类号：s611文献标识码：a文章编号：一、软土地基的工程特性软土地基在工程中为不良地质，在沿海地区甚是普遍存 在，软土层有如下工程特性：1、具有高含水量、高液限、低密度、低强度、低透水 性、高灵敏度等特点。即：w=45%85%,平均值为66%72%, wl=40. 1%65. 1%, e=l. 02. 56, ip=1637. 8,av= 0.旷4.0mpa&#8722；l, 固结系数cv=10-3&

2、quot;10-4cm/s ,灵敏度平均值st=46. 5 ,最大值达 10. 0o因此该类土压缩沉降量大，排水固结缓慢，地基稳定 性差。2、具有一定的结构性。结构性的形成随土的矿物成分、 沉积环境、孔隙水的成分及沉积年代而不同。除南方湛江一 带有高结构性土外，软土均具有一定的结构性。结构性的强 弱可以用超固结比来表示，结构性的主要作用是增大了土骨 架的刚度，因此其力学性质与应力水平相关。应力水平较低 时土体呈现较好的力学特性；应力水平超过某临界值后，土 的结构性破坏，力学性质明显恶化，而且这种恶化是不可逆 的，短期内很难恢复，甚至发生剪切破坏。3、软土具有明显的触变性和流变特性。软土在土体结

3、 构未破坏时具固态特征，但一经扰动，即转变为流动的液体 状态。4、固结过程长，沉降稳定缓慢甚至长期无法达到沉降 稳定。软土的低渗透性和高压缩性决定了其固结过程必然较 长。由于软土的蠕变对其沉降稳定也造成很大影响。二、桥台桩的作用机理根据桩基与周围土体的相互作用，将桩分为两大类：第 一类桩基直接承受外荷并主动向土中传递应力，称为"主动 桩” (active pile)；第二类桩基并不承受外荷载，只是由 于桩周土体在自重和外荷作用下产生水平运动而受到影响， 称为“被动桩"(passive pile)o在主动桩中，桩上的荷 载是“因”，而土的变形或运动是“果”；而在被动桩中， 土

4、体运动是"因”，而它在桩身引起的荷载是“果”。可以 想象，被动桩问题要比主动桩问题复杂得多。例如，在主动 桩中，桩上所受的外荷载一般是明确的，与桩的存在和土体 运动无关，只是桩土相互作用力的分布不清楚而已。在被动 桩中，虽说土体运动是因，但它却与有无桩的存在以及桩的 性状、数量和布置有关，也就是说，这个问题的原始数据是 变化的，由此而引起的桩身荷载与桩土相互作用处于动态的 平衡状态，表现出强烈的相互作用特性，给问题的解决带来 了困难，所以从一开始就必须将桩土体系当作整个来考虑， 才能搞清桩土之间的相互作用。由此可以看出，被动桩与运 动土体之间的相互作用是一个非常复杂的重要课题。在软土

5、地基中的桥台桩基就属于被动桩，作用在桥台桩 上的侧向荷载主要来自两个方面：1、桥台台背填筑堆载土 体对桩产生偏心荷载；2、由于堆载土体对下层强度不够的 流塑性软土的挤压使其发生侧向移动，从而对位于软土层的 桩身产生侧向荷载作用。在工程中也发现，由于软土的流变 性和固结时间长，桩基侧向位移的可能性存在于整个工程建 设中。三、防止桥台桩基位移的施工设计控制措施在目前的工程施工中，我们见过很多的预防防止桥台前 移的经验措施。主要是参照桥台前移的判断标准来设计施 工，桥台前移的判定标准是以填土的稳定系数为基础的，因 为桥台前移的因素很多，它与台背填土高度、软土地基埋置 深度、软土层厚度、软土占土层厚比例以及桥台结构形式（如 顺桥向桥台长度、桥台和基础形式）等。将这些因素引入判 断标准作为修正系数来考虑，提出如下公式1进行表达：式3.1中：u 1=d/l为软土层厚度比的修正系数；u2= b/b为基础实体阻力的修正系数； u3=d/a(3. 0)为桥台长度的修正系数，当卩3$3时, 取 u 3=3；y为填土容重(t/m3)；c为软土层的粘结力(t/m2),取不排水抗剪强度；d为基础埋置范围内软土层厚度(m)；l为基础埋置深度(m)；b为基础实体宽度的总和(m)