(1)軟土由於其土體結構不穩定，給工程設計帶來了許多問題，這壹問題長期以來壹直困擾著人們。隨著工程實踐中軟土問題的不斷解決，人們的認識進壹步加深。從橋梁病害防治的角度分析軟土地區橋梁設計的特殊性，有助於提高軟土地質條件下橋梁設計的可靠性，預防此類病害。
(2)軟土地質壹般沈積在靜水或緩流水環境中，強度低，壓縮性大，在重力或外力作用下會變形、流動，具有明顯的觸變性。同時，軟土地質也是蠕變的，即在恒定荷載下，變形隨時間發展。壹般來說，這種徐變非常緩慢，但其持續時間相當長，徐變現象非常普遍，直接影響結構的使用壽命。
(3)軟土地質的這些特點使得理論上很難準確模擬其實際物理特性。同時，在施工擾動和周邊環境的影響下，設計與實施存在不同程度的偏差，導致結構的荷載難以與設計的假定條件相壹致，這就是軟土地質條件下橋梁設計的復雜性。摘要:以福建閩江上的壹座橋梁病害為例，在分析病害成因的基礎上，探討軟土地質條件下橋梁設計的特殊性以及相應的病害防治對策。
二、疾病癥狀
(1)軟土地基上橋梁的病害癥狀因地質條件和橋梁結構類型的不同而不同。而由地基沈降和土體水平變形引起的結構病害在橋梁病害中占壹定比例，且多為附近的橋臺和橋墩病害。
(2)如位於福建閩江上的壹座國道大橋，建於1990。該橋由預應力混凝土三角形桁架、連續梁和簡支梁組成，全長1850 m，設計荷載為steam -20。大橋所在的閩江具有明顯的泥沙沖淤特征，大部分河岸沈積了厚厚的淤泥層，淤泥埋藏很淺。
(3)2000年全橋檢查發現深厚軟基段柱式橋臺前錐坡開裂，橋臺側墻破損，橋臺附近1#墩雙柱墩自下而上有環形裂縫，最大裂縫寬度0.5 mm 2#墩也有裂縫，最大裂縫寬度0.32mm..橋墩身顯示出偏離的跡象。根據施工資料，橋臺後方填土高度為9 m，橋臺後方有拉桿。橋臺處地質條件為上層近20 m的淤泥層，淤泥層在巖石層之下，巖石面向河中心傾斜，橋臺和路基未進行軟基處理。實地調查表明，橋頭下遊側有大量泥土，車輛超載現象嚴重。
三、疾病的原因分析
這種軟土地質條件下的橋梁病害，客觀上與軟土變形有關。但病害的發生涉及到設計、施工、運營等人為因素。
1，設計影響
(1)由於軟土的特殊地質條件，結構的理論設計與實際情況存在壹定偏差。就設計而言，對地質條件、施工幹擾、周邊環境等因素考慮不周，都可能導致病害。
(2)多年來，橋梁樁基壹直采用“M”法計算。但在軟土地基中，樁在水平力作用下的水平位移較大，樁的受力模式與“M”法的計算模式有較大差異。
(3)首先，“M”法假設土體是完全彈性的，地基反力系數在地面為零，地面以下的比值隨深度變化m: 1，土質的差異只是壹個系數的問題。這些假設與壹般正常固結粘性土和砂土的地質條件基本壹致，但對於軟土地質，地基土抗力系數m的應用範圍有限。根據規範，灌註樁M的取值範圍為地面單樁水平位移對應的6 ~ 12 mm，但軟土地質中樁基的位移往往超過其極限範圍，特別是軟土地質中的高填柱式橋臺，在臺後填土壓力和動荷載作用下，其水平變形往往超過“M”法的極限範圍，土體變形不再是彈性變形。“M”法是否計算中間土彈性抗力的假設？大量工程實測表明，當樁基位移較大時，計算結果與工程實測值相差較大。
(4)其次，“M”法根據ah=4的條件確定“有效樁長”，即樁長超過此值，對樁頂位移和最大彎矩的計算沒有影響。計算是在假定樁長的前提下確定樁基的最大彎矩和零彎矩，在壹定程度上忽略了樁土與外力的整體相互作用，具有任意性。事實上，在軟土地基中，樁在水平力作用下的水平位移是很大的。就對樁頂位移和最大彎矩計算的影響而言，樁長的取值不限於樁土本身的特性，還與其所承受的外力有關。綜合考慮樁和土的特性和受力條件，計算樁長可由樁的應力平衡條件確定，使計算更接近實際情況。有關資料表明，在軟土地質條件下，如果在設計中取ah=4的範圍作為計算樁長考慮配筋，往往會導致最大彎矩和彎矩零點位置的確定出現誤差，導致配筋長度不足，在仍需配筋的範圍內配筋不足或少配筋。
(5)除了計算方式的問題，設計中沒有考慮軟土地質對結構產生的附加荷載，這也是病害發生的原因之壹。由於軟土地質的變形，軟土地質結構比非軟土地質結構承受更多的附加荷載。例如，橋臺後的填土實際上可以看作是對土體的局部後加載，軟土地質中的後加載不僅會在樁周土體下沈時引起負摩阻力，還會引起土體的側向變形和陡坡上地基土的塑性擠壓，從而給樁基附加水平土壓力。對於高填方、深厚軟基的橋臺，如果不在橋臺附近壹定範圍內進行處理，橋臺和與橋臺相鄰的樁基可能承受土體變形引起的水平附加力。如果在設計中不考慮這種水平附加力，可能會造成結構基礎的破壞。
(6)從結構設計的角度來看，如果不對橋臺附近壹定範圍內的軟土進行處理，軟土在不平衡荷載作用下的變形不僅可能導致結構物的破壞，還可能導致橋臺後路基塌陷、軟土滑移、蠕變等其他病害。
2、施工影響
(1)軟土地質中橋梁的施工工藝和順序安排對樁基的受力影響很大，主要表現在樁基的附加力和承載力方面。
(2)施工順序直接影響樁基承受附加力的大小，主要表現在軟基處理和結構施工的順序上。在軟基處理過程中，軟土地質的壓縮性導致土體產生較大的水平和垂直壓縮變形，對其中的結構物形成作用力。豎向壓縮對結構產生負摩擦力，水平變形對結構產生水平推力。如果在樁基形成後進行軟基處理，不僅可能對樁基造成負摩阻力，還可能對樁基造成水平壓力。當這個水平力足夠大時，極有可能造成斷樁。在實際工程中，由於軟基施工前對結構進行處理，結構破壞時有發生。
(3)施工對樁基承載力的影響主要是由於軟土的觸變性，軟土的觸變性加劇了施工擾動對樁基承載力的影響。鉆孔灌註樁在成孔過程中破壞了土體的天然結構，同時孔壁上土體的孔隙水壓力增大，降低了樁周和樁端的強度。由於施工土的擾動，樁基承載力明顯降低，這在常規樁基設計中很難考慮。雖然樁基承載力會隨著時間的推移而提高，但由於軟土的觸變性，結構恢復和樁周孔隙水壓力消散較慢，提高樁基承載力的過程較長。在工期較短的工程中，短期內上部荷載和運行荷載的增加不利於承載力的提高和利用。
3.晚期環境影響
(1)橋址周邊環境對軟土地質的不良影響也是橋梁病害的原因。橋臺側堆載時，由於軟土的地質強度低、壓縮性和蠕變性，橋臺周圍的荷載會對下伏軟土和橋址處的土體產生壓力，不僅可能使橋臺縱向土體的變形增大，還可能因橋臺兩側不平衡或單側堆載而引起土體的側向變形，從而對橋梁樁基產生側向推力，造成樁基偏移。此外，任何超載也可能導致土壤蠕變。本文所列橋梁1#墩有壹定的橋梁縱向和橫向位移。通過分析，位移與橋頭壹側大量後期土體超載有關，車輛超載也在壹定程度上加劇了土體變形的發展。
(2)從以上分析可以看出，軟土地質的客觀因素和設計、施工、運營環境等人為因素構成了橋梁病害的綜合因素，軟土地基上橋梁病害的成因是多種因素相互作用的結果。
第四，疾病控制計劃
(1)軟土地質條件下的橋梁病害主要體現在由於地質環境的不利影響而導致結構物的破壞。壹般可以考慮改善結構的外部環境，包括地質條件和周邊環境，加強結構抵抗外界不利影響的能力。具體處理方案應根據實際情況，綜合考慮結構安全、經濟效益、社會影響等因素後確定。
(2)以文中提到的橋梁病害為例，解決這類橋梁病害較為徹底的方法是增加橋孔，使橋臺遠離河岸自由面，降低橋臺填土高度，必要地段進行軟基處理。但是，上述處理必須阻斷交通。對於主幹道上的橋梁，無論從經濟效益還是社會影響來看，阻斷交通的處理方案都不是上策。橋梁的處理方案以不阻斷交通的設計思路為主。
(3)在橋梁處理方案的選擇上，考慮了高壓噴射灌漿技術，對橋臺前後的軟土進行灌漿，在橋臺區域形成剛性固結體，以抵抗橋臺後形成的土壓力，減少土壓力對橋臺及相鄰橋墩的壓力。但考慮到粉土的結構性較強，在結構未被破壞的情況下，外觀上沒有流動現象，但壹旦被擾動破壞，強度明顯下降。橋址是近20 m的淤泥層，淤泥層位於巖石層之下，巖石面向河中心傾斜，地層傾斜較大。對於具有傾斜下臥層的厚軟土，灌漿過程中的擾動會對該區域的土層和結構產生不利影響。同時，軟土註漿後土體容重的增加可能會導致松散的下伏軟土發生滑動。為了避免上述情況，這個方案被淘汰了。
(4)進壹步的地質調查表明，橋臺附近粉土層的物理力學指標較建橋前有所改善，在邊界條件不變的情況下趨於穩定。因此，以結構加固為主，盡量避免土體擾動更為實際。鑒於橋臺檢測的難度，在橋臺損傷未知的情況下，不宜盲目加固橋臺。同時，為避免阻塞交通，決定暫時不對橋臺結構本身進行處理，而是通過加強墩1#分擔橋臺上的應力，以減輕橋臺後壓力對結構的影響。考慮到1#墩承受來自自身和橋臺的水平力，將1#墩單排樁基加固為群樁基礎，並對墩身進行混凝土包裹，加大柱徑連接成整體。在1#墩與橋臺之間的錐坡上設置註漿導管，對錐坡進行局部註漿固化處理，在1#墩與橋臺之間形成類似支撐梁的承載體，* * *承受水平壓力。
(5)本工程病害處理後，經過幾年的運行，鋼筋構件未發現新的病害癥狀。但據目前觀察，由於2號墩和3號墩之間新填土形成了臨時車輛通道，3號墩也出現了與2號墩類似的病害。這進壹步說明未經軟基處理的土在外荷載作用下對橋梁產生不利影響。三號碼頭最近也加固了。為了進壹步了解橋址的地質變化，土壤的位移觀測仍在進行。
動詞 （verb的縮寫）預防措施的探討
從疾病的成因分析可以看出，除了客觀原因外，人為因素在預防疾病中可以起到主導作用。在充分了解橋址軟土分布、物理力學特性和可能發生的變形的前提下，通過完善的設計，可以預測施工和運營環境對土體的後果以及土體變化對結構物使用壽命的影響，盡早采取預防措施，可以降低病害發生的概率。在設計、施工和後期維護方面，主要可以考慮以下對策。
1，橋梁長度的確定
(1)通過軟土地區的路線和橋長的確定，對節約成本，降低病害發生的概率有著重要的作用。橋梁長度應根據軟基深度、填土高度等實際情況，經過技術經濟比較後確定。
(2)路線通過深厚軟基路段時，采用橋跨往往具有壹定優勢。深厚軟基段軟基處理造價高，受施工工藝和工期的制約，軟基處理效果不壹定理想。而且在深厚軟基上修建橋臺要考慮很多不可預見的因素，尤其是高填方橋臺，結構造價高。早期修建的福建高速公路壹般不會因為軟土而增加橋長，橋臺往往建在深厚的軟基上。設計的初衷是減少橋梁的長度以節約成本。事實上，不僅軟基處理費用昂貴，結構性病害時有發生，而且橋頭跳車問題也比較突出，沒有達到理想的效果。
(3)對於軟土地質條件下的跨河橋梁，橋臺應盡可能遠離陡坡河岸。雖然這樣會增加橋梁長度，但可以減少河岸附近自由面與橋臺背面土壓力差對樁基的不利影響。與陡坡岸邊的短橋相比，長橋前的土壓力更高，對橋後填土起到反壓保護作用，可以避免土體變形對樁基的附加力，減少蠕變變形的可能性。在可靠性方面，靠近河岸的長橋方案優於短橋方案。從造價上看，雖然長橋的上部結構造價高於短橋方案，但軟基處理和下部結構的造價可能低於短橋方案，兩個方案具有比較價值。
2.相關結構措施
在處理(1)軟基時，從根本上消除軟土對結構的不利影響，避免軟土地質條件下橋梁病害的發生，是壹種有效的措施。對於可能對結構產生不利影響的區域，如橋臺、陡坡岸或毗鄰橋臺的橋梁附近，應根據軟土的物理力學指標和厚度進行相應的軟基處理，以改善結構的外部環境，避免軟土的水平變形對樁基產生附加水平力，消除蠕動隱患。
(2)在橋臺結構的選擇上，應采用抗水平荷載能力強的橋臺。柱式橋臺水平推力剛度低，在水平力作用下變形大，不適用於深厚軟土。即使對橋臺附近的軟土進行軟基處理，改善土體特性，但由於軟基處理的可靠性和老化，很難保證樁基不會承受土體的附加力，所以柱式橋臺的使用應謹慎。群樁基礎肋形平臺水平推力剛度大，抵抗水平荷載的能力強，在軟土地質中應用廣泛，效果良好。
(3)由於軟土地基強度低、易變形，各種不可預見的不利因素對樁基的影響較為突出，樁基的最大彎矩點和彎矩零點也可能因各種不可預見因素的影響而發生變化。樁基設計除了考慮承載力外，還應考慮給樁基的彎曲和剪切範圍留有更大的余地。壹般軟土中不應減少樁基配筋，該段不宜設置素混凝土樁。
3.淺談結構設計與計算。
(1)軟土地質條件下橋梁樁基的計算不能簡單采用常規計算方法，應根據實際受力特點進行分析。
(2)就計算方法而言，在軟土地質條件下應謹慎采用假定‘有效樁長’計算樁的最大彎矩和彎矩零點的常規方法，以免在確定最大彎矩和彎矩零點的位置時出現失誤，造成配筋長度不足。在樁基大變形的情況下，計算時應同時考慮樁土特性和受力條件，將樁的受力模式作為壹個整體系統進行分析，使計算結果接近實際情況。同時，當樁基的水平變形超過“M”法的極限範圍時，應測定地基土抗力系數的M值。由於“M”法的基本假設與大變形樁基的受力模式存在偏差，還可以考慮更接近該類樁基受力模式的其他計算方法進行對比計算，這是壹個需要進壹步探討的問題。
(3)當軟土地質可能因某種外力而變形時，如橋臺附近未進行軟基處理，或在結構實施前無法達到軟基處理的最終效果時，還應考慮作用在樁基上的附加力，包括軟土的豎向和側向變形。
4.設計和施工之間的協調
設計與施工的偏差是不可避免的，在人為控制範圍內，設計與施工的密切配合可以使實施符合設想的情況，減少人為因素導致疾病的可能性。前面病害成因分析中提到，軟土地質橋梁的施工工藝和順序安排對樁基受力有很大影響。軟基處理和樁基施工的先後順序以及樁基承載力的實現與施工控制密切相關，應予以充分重視。
不及物動詞結論
橋梁加固原理。在采用加固方案前，首先要考慮成本低、見效快、不中斷交通、技術可行、耐久性好的要求。加固是通過擴大或修復橋梁構件來提高部分或全橋承載能力的措施。所以橋梁加固工作壹般以不改變原有結構形式為原則，只有在更復雜的情況下才能考慮改變結構形式。如果加固方法仍不能滿足運輸要求，則需要考慮重建部分或全部橋梁。在選擇橋梁加固方法時，壹定要考慮舊橋的現狀、承載力弱化的程度以及未來的交通量，最好參考已經加固成功的橋梁的施工情況。在通過增大或增加橋梁構件的截面進行加固之前，應考慮增加部分與原有部分的組合效應。
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