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摘要：浅析通道薄壁桥台裂缝原因及处理措施
关键词：薄壁台裂缝处理措施
中图分类号： P618 文献标识码： A
一：概述
滨博高速公路是我省三纵三横主干道之一，南起淄博市博山区与博莱高速公路连接，北至滨州市，连接拟建滨大高速公路。路线全长99.4公里，双向四车道，路面全宽28米。该路的建成，对连接我省中部南北交通及与济青高速公路衔接起到了很大作用。
本路段设计采用全封闭全立交方式，除博山、张店、桓台、高青等几处互通立交外，沿线等级公路均设置分离式立交。与主线交叉的乡镇公路、村道均设置通道、天桥以方便工农业生产及通行。其中通道的形式考虑到本路自桓台以北均位于黄河冲积平原，土质较差，承载力低的特点，大多采用了桩基薄壁桥台的形式，桥孔分为单孔双孔两种。采用此种桥台形式的优点可减少桥孔设置数量，从而达到节省桥梁造价的目的。这种结构形式在我省其余高速公路中采用较普遍，且经多条公路使用效果良好。但由于薄壁台承受台后全部土压力及汽车荷载引起的土压力，因此，对于台后填土及施工要求较高，且由于结构本身固有原因及施工方面诸多因素，出现过桥台台身发生竖向裂缝的实例。
二：设计简介
由于本路段大多为粉砂土，表层地基承载力一般只在100KPa左右，不便使用扩大基础，因此均采用了混凝土灌注桩基础。计算中由于空心板上部支承采用固定橡胶支座及在桥台帽与板之间采用了锚栓联接。因此计算中假定为上部铰接刚构。规范中建议采用的四铰刚构主要是针对一般采用扩大基础的薄壁台，在基础之间设立横撑梁而形成四铰刚构的计算模式。本处由于只在板与台帽间设置联接，因此采用了两铰联接刚构计算模式。
计算中，当桥上无汽车荷载，台后作用土压力及汽车荷载引起的土压力时，对于台身及下部灌注桩基础受力最不利。按此计算结果进行薄壁台身及桩的配筋。
设计中考虑到路基填料多为粉砂土，摩擦角小，由此对台墙产生较大土压力。为减少因填土产生过大的推力，在台后回填3：7灰土，分层夯实至规定密实度。
三：桥台裂缝的产生
在工程建设过程中，建设单位反映，部分薄壁台身出现裂缝。现场观察裂缝主要有两种：一种是竖向裂缝，缝宽约0.2毫米左右，沿薄壁台身2~3道不等，间距较均匀，基本上下贯通；第二种是水平裂缝，缝宽0.2至0.3毫米左右。其中一座桥台水平裂缝为2道，另一桥台为3道。位置均自台身承台向上0.7至1米处为第一道，再向上约1米为第二道。
四：分析裂缝产生原因
1)竖向裂缝
竖向裂缝产生的原因，分析后认为属温度裂缝。本处台身长度为14至17米不等，在此宽度内，如施工温度及混凝土水灰比掌握不好则极易出现裂缝，且本处施工正值春夏高温干旱季节，由于混凝土的强烈收缩而导致竖向裂缝的出现。在结构计算中，由于薄壁台身强度是按上下支撑在板端及桩顶承台间的单宽竖梁进行计算，因此竖向裂缝的出现不会对结构产生破坏影响，考虑到出现的裂缝进水后对钢筋的锈蚀，因此应对裂缝进行处理。
2)水平裂缝
在我省己建成的高速公路中，因基础较差采用桩基薄壁台的通道、小桥亦有个别桥台出现过竖向裂缝，但使用中未出现过其他问题。即由于结构本身及施工因素产生的温度裂缝对结构使用不会产生大的影响，但水平向裂缝尚不多见。通过观察、分析及进一步验算，认为有以下特点：
①台后填土不是造成本次台身出现裂缝的原因。由于台后回填土采用了3：7灰土，自重小，摩擦角大，且由于石灰土的凝结作用，现场观察在台后己形成一整体。此整体在干缩及体积减少后，在薄壁台与填土间已形成一宽度为2~3cm缝隙，即台后土体对台身已无土压力或士压力己减至很小。
②施工过程中，为加快路基沉降，此段路基曾采用超载预压的方法，在薄壁台出现裂缝后予以卸载。经分析，超载预压期间，其上的堆载作用于台后（桥台搭板尚未浇筑），
但由于3：7灰土的整体作用，超载部分只对土体产生竖直压力，未形成对台墙的水平
压力。对于下部桩基础，由于台后土体上的重量加大，等效于加高路基填土，导致了作
用于桩上的水平土压力加大，因而加大了桩的变形。采用规范推荐的m法对桩进行验算，
桩顶变位较正常状态变位增加。由于桩向前的变形，而在其上的承台刚度又远大于薄壁台身的刚度，因此产生了在承台以上墙身出现水平裂缝的现象。
结论是：由于本处土质较软，压缩性大，超载预压产生的附加土压力使桩水平力加大而产生大的变形，致使薄壁台身出现水平裂缝。
五：处理措施：
根据以上分析，提出处理措施如下：在其他公路设计所采用的擴基薄壁台中，在两桥台间采用的横撑梁以阻止两桥台间的滑动变形。而在桩基薄壁台中，均考虑土的抗力对桩的变位产生阻力，换言之，土体的抗力足可抵抗桩在水平方向的变形。但本处由于以上分析的原因，只有施加一额外水平力，方能阻止桩的水平位移，因此考虑采用在两桥台间增加横撑梁的方法来阻止桩基向前的变位，从根本上解诀由于桩变位引起的台身水平裂缝。横撑梁高宽分别为60X80cm，按照偏心受压构件进行计算，对于施工则提出了应间隔开挖横撑梁槽及分块浇筑的要求，以防全部开挖后形成薄壁台实际高度增加而加大的土压力。
另外，本路段大部分位于黄河冲积平原，地势平坦、排沟灌渠密布、一沟一路的情况叫较多，所以多数薄壁台通道采用双孔桥的布置方式，即一孔排水，一孔通行。在施
工中，发现沟内常常大量积水，排水不畅，且有施工中加深原设计沟底的现象。由于积
存在沟内的水常期浸润沟内土体，使得土的承载力及台前土对桩的抗力进一步减小。在
原设计中，沟口是开放式的。表面铺砌浆砌片石防渗。但在施工中如浆砌片石砌筑质量把握不严或年久砂浆勾缝开裂，将导致大量渗水，引起土对桩及承台抵抗力减小，从而使桩顶位移加大。为消除此隐患，对两座台身产生水平裂缝的桥台，在排水沟一侧进行处理，即在原沟内埋设圆管，周围填土夯实，其上混凝土封顶，使之形成一整体，对于桩基形成横向支撑作用。
采取上述加固措施后，经观察使用效果良好。通过以上处理，认为今后在粉砂土地质条件下修建薄壁桥台桥粱时，应注意事项如下：
1)加强对粉砂土地质资料各项指标的确定，特别需验证土体液化的可能及高含水量时各指标的降低程度，以决定是否采用薄壁台形式。
2)严格控制薄壁台墙身高度，应不高于5米为宜。
3)在薄壁台承台间设横撑梁予以加固，或增加灌注桩数量，以增加桥台抵抗水平力的能力。
4)视土质情况及薄壁台高度酌情加厚台身厚度及加强台身横、竖向配筋。
关键词：薄壁台裂缝处理措施
中图分类号： P618 文献标识码： A
一：概述
滨博高速公路是我省三纵三横主干道之一，南起淄博市博山区与博莱高速公路连接，北至滨州市，连接拟建滨大高速公路。路线全长99.4公里，双向四车道，路面全宽28米。该路的建成，对连接我省中部南北交通及与济青高速公路衔接起到了很大作用。
本路段设计采用全封闭全立交方式，除博山、张店、桓台、高青等几处互通立交外，沿线等级公路均设置分离式立交。与主线交叉的乡镇公路、村道均设置通道、天桥以方便工农业生产及通行。其中通道的形式考虑到本路自桓台以北均位于黄河冲积平原，土质较差，承载力低的特点，大多采用了桩基薄壁桥台的形式，桥孔分为单孔双孔两种。采用此种桥台形式的优点可减少桥孔设置数量，从而达到节省桥梁造价的目的。这种结构形式在我省其余高速公路中采用较普遍，且经多条公路使用效果良好。但由于薄壁台承受台后全部土压力及汽车荷载引起的土压力，因此，对于台后填土及施工要求较高，且由于结构本身固有原因及施工方面诸多因素，出现过桥台台身发生竖向裂缝的实例。
二：设计简介
由于本路段大多为粉砂土，表层地基承载力一般只在100KPa左右，不便使用扩大基础，因此均采用了混凝土灌注桩基础。计算中由于空心板上部支承采用固定橡胶支座及在桥台帽与板之间采用了锚栓联接。因此计算中假定为上部铰接刚构。规范中建议采用的四铰刚构主要是针对一般采用扩大基础的薄壁台，在基础之间设立横撑梁而形成四铰刚构的计算模式。本处由于只在板与台帽间设置联接，因此采用了两铰联接刚构计算模式。
计算中，当桥上无汽车荷载，台后作用土压力及汽车荷载引起的土压力时，对于台身及下部灌注桩基础受力最不利。按此计算结果进行薄壁台身及桩的配筋。
设计中考虑到路基填料多为粉砂土，摩擦角小，由此对台墙产生较大土压力。为减少因填土产生过大的推力，在台后回填3：7灰土，分层夯实至规定密实度。
三：桥台裂缝的产生
在工程建设过程中，建设单位反映，部分薄壁台身出现裂缝。现场观察裂缝主要有两种：一种是竖向裂缝，缝宽约0.2毫米左右，沿薄壁台身2~3道不等，间距较均匀，基本上下贯通；第二种是水平裂缝，缝宽0.2至0.3毫米左右。其中一座桥台水平裂缝为2道，另一桥台为3道。位置均自台身承台向上0.7至1米处为第一道，再向上约1米为第二道。
四：分析裂缝产生原因
1)竖向裂缝
竖向裂缝产生的原因，分析后认为属温度裂缝。本处台身长度为14至17米不等，在此宽度内，如施工温度及混凝土水灰比掌握不好则极易出现裂缝，且本处施工正值春夏高温干旱季节，由于混凝土的强烈收缩而导致竖向裂缝的出现。在结构计算中，由于薄壁台身强度是按上下支撑在板端及桩顶承台间的单宽竖梁进行计算，因此竖向裂缝的出现不会对结构产生破坏影响，考虑到出现的裂缝进水后对钢筋的锈蚀，因此应对裂缝进行处理。
2)水平裂缝
在我省己建成的高速公路中，因基础较差采用桩基薄壁台的通道、小桥亦有个别桥台出现过竖向裂缝，但使用中未出现过其他问题。即由于结构本身及施工因素产生的温度裂缝对结构使用不会产生大的影响，但水平向裂缝尚不多见。通过观察、分析及进一步验算，认为有以下特点：
①台后填土不是造成本次台身出现裂缝的原因。由于台后回填土采用了3：7灰土，自重小，摩擦角大，且由于石灰土的凝结作用，现场观察在台后己形成一整体。此整体在干缩及体积减少后，在薄壁台与填土间已形成一宽度为2~3cm缝隙，即台后土体对台身已无土压力或士压力己减至很小。
②施工过程中，为加快路基沉降，此段路基曾采用超载预压的方法，在薄壁台出现裂缝后予以卸载。经分析，超载预压期间，其上的堆载作用于台后（桥台搭板尚未浇筑），
但由于3：7灰土的整体作用，超载部分只对土体产生竖直压力，未形成对台墙的水平
压力。对于下部桩基础，由于台后土体上的重量加大，等效于加高路基填土，导致了作
用于桩上的水平土压力加大，因而加大了桩的变形。采用规范推荐的m法对桩进行验算，
桩顶变位较正常状态变位增加。由于桩向前的变形，而在其上的承台刚度又远大于薄壁台身的刚度，因此产生了在承台以上墙身出现水平裂缝的现象。
结论是：由于本处土质较软，压缩性大，超载预压产生的附加土压力使桩水平力加大而产生大的变形，致使薄壁台身出现水平裂缝。
五：处理措施：
根据以上分析，提出处理措施如下：在其他公路设计所采用的擴基薄壁台中，在两桥台间采用的横撑梁以阻止两桥台间的滑动变形。而在桩基薄壁台中，均考虑土的抗力对桩的变位产生阻力，换言之，土体的抗力足可抵抗桩在水平方向的变形。但本处由于以上分析的原因，只有施加一额外水平力，方能阻止桩的水平位移，因此考虑采用在两桥台间增加横撑梁的方法来阻止桩基向前的变位，从根本上解诀由于桩变位引起的台身水平裂缝。横撑梁高宽分别为60X80cm，按照偏心受压构件进行计算，对于施工则提出了应间隔开挖横撑梁槽及分块浇筑的要求，以防全部开挖后形成薄壁台实际高度增加而加大的土压力。
另外，本路段大部分位于黄河冲积平原，地势平坦、排沟灌渠密布、一沟一路的情况叫较多，所以多数薄壁台通道采用双孔桥的布置方式，即一孔排水，一孔通行。在施
工中，发现沟内常常大量积水，排水不畅，且有施工中加深原设计沟底的现象。由于积
存在沟内的水常期浸润沟内土体，使得土的承载力及台前土对桩的抗力进一步减小。在
原设计中，沟口是开放式的。表面铺砌浆砌片石防渗。但在施工中如浆砌片石砌筑质量把握不严或年久砂浆勾缝开裂，将导致大量渗水，引起土对桩及承台抵抗力减小，从而使桩顶位移加大。为消除此隐患，对两座台身产生水平裂缝的桥台，在排水沟一侧进行处理，即在原沟内埋设圆管，周围填土夯实，其上混凝土封顶，使之形成一整体，对于桩基形成横向支撑作用。
采取上述加固措施后，经观察使用效果良好。通过以上处理，认为今后在粉砂土地质条件下修建薄壁桥台桥粱时，应注意事项如下：
1)加强对粉砂土地质资料各项指标的确定，特别需验证土体液化的可能及高含水量时各指标的降低程度，以决定是否采用薄壁台形式。
2)严格控制薄壁台墙身高度，应不高于5米为宜。
3)在薄壁台承台间设横撑梁予以加固，或增加灌注桩数量，以增加桥台抵抗水平力的能力。
4)视土质情况及薄壁台高度酌情加厚台身厚度及加强台身横、竖向配筋。