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政信知识：
发生数起箱梁桥在多辆重载车偏载作用下倒塌的事故（表1），造成了重大的人员伤亡和经济损失，并引发了极其恶劣的社会影响事故的最终原因大多归结于车辆超载、超限所致，此类事故的接连发生也引起桥梁专业人士的讨论和深思
发生上述事故的桥梁大多有以下共同点：（1）整体式箱形梁桥；（2）直线桥或平曲线半径较大；（3）重载车靠行进方向右侧边缘行驶或停留；（4）倒塌桥梁大多是长桥，采用了独柱墩单支点设计，端横梁处双支座间距较小；（5）破坏形式表现为整体倾斜倒塌
目前国内研究和事故分析中将此类问题归结为抗倾覆稳定问题，将破坏形式简单地描述为绕倾覆轴旋转倒塌,而没有对弹性体问题简化为刚体处理方法的适用范围，以及破坏过程中橡胶支座的受力状态、支座与箱梁间的相互作用进行深入研究
现行公路桥梁设计规范中对于该问题的要求处于空白
铁路桥梁规范中要求结构的侧向倾覆稳定系数不应小于1.3
由于铁路桥梁与公路桥梁（或城市桥梁）在车道数、行车轨迹、结构抗扭刚度、结构自重等方面存在诸多差异，因此采用铁路规范中的条文和系数，在公路桥梁（或城市桥梁）设计中能否适用值得探讨
国内桥梁设计过程中往往重视结构纵向的强度设计，而忽视偏载作用下结构侧向抗倾覆稳定问题
从最近的几次事故中也可以看出桥梁结构强度的安全系数明显高于侧向倾覆稳定的安全系数
此外采用相同的设计活载对桥梁结构进行强度验算和抗倾覆稳定验算，能否保证结构安全，同样值得探讨
国内外相应设计规范 国内外的桥梁规范中，就偏载作用下结构侧向倾覆失稳问题均没有明确的定义和要求，虽然与此类问题相关的要求均有表述，但不尽相同，如表2所示
从表2可知，中国公路桥梁规范和铁路桥梁规范均引入了按照刚体计算的抗倾覆稳定系数，公路桥梁规范意见稿中考虑密集55t车列的工况，将安全系数定为2.5；美国桥梁规范明确了多向活动支座的最小竖向力不应小于其承载能力的20％，这与中国铁路桥梁规范中板式橡胶支座的要求基本相同，但前者更为全面；日本桥梁规范中在计算支座负反力时活载效应取用2倍的系数
上述规范的要求各有千秋，本文通过下面的实例进行比较
实例分析与对比 某直线匝道桥其平面布置和上部结构横断面布置如图1所示，端横梁设置双支座，中横梁处为单支座，桥型结构为六跨等截面钢筋混凝土连续梁桥，设计荷载等级为公路-Ｉ级
该桥在三辆重型货车偏载作用下发生倒塌事故，经实测三辆货车重量分别为125t、125t和110t，总重为360t
在公路-Ｉ级、密集55t车列和事故车列三种荷载工况作用下，该桥按照刚体进行计算的抗倾覆稳定系数结果详见表3
从表中可知，设计活载作用下，该桥的抗倾覆稳定系数达到18以上，即使在密集55t车列或事故车列的作用下此系数也均在6以上，并且事故车列的总重量小于密集55t车列的重量（412.5t）
采用弹性体计算模型，从端横梁处支座反力计算结果表4中可以看出：虽然设计活载作用下，“恒载+活载”组合支座不脱空，但密集55t车列或事故车列的作用下，支座负反力达到1000kN左右
由此可见，对于连续梁桥受偏载作用下扭转变形的影响，即使在刚体抗倾覆稳定系数达到6，也不能避免支座的脱空
从对称荷载作用下截面最大弯矩的计算结果（表5）可以看出，在单列密集55t车列和事故车列的作用下，截面的最大正弯矩值和最大负弯矩值均与设计活载作用下的结果相当，并且组合值均小于截面抗力
将本例桥梁端横梁支座间距调整为5m，此时汽车活载作用线位于两支座间，按照刚体进行计算的抗倾覆稳定系数为+∞，偏载作用下支座反力计算结果如表6所示
可见支座活载负反力大幅减小，即使在密集55t车列作用下，该支座也不脱空
根据上述分析结果可知：（1）按照刚体计算的抗倾覆稳定系数将倾覆失稳破坏形式描述为刚体绕转动轴的旋转，忽视了实际桥梁结构为弹性体的客观因素；梁体过大的扭转角不仅导致一侧支座脱空，而且增大了另一侧支座的切向力，直至梁体滑落；因此即使设计汽车活载作用下其按照刚体计算的稳定系数大于10，也不能保证在密集55t车列作用下发生支座脱空现象，甚至在事故车列作用下发生倒塌；（2）事故桥梁为小跨度连续梁结构，在单列密集55t车列或事故车列活载工况作用下，最大弯矩组合值也没能超过截面的抗弯承载力；（3）增大支座间距，可以大幅提高结构的抗倾覆稳定性能
有待进一步研究的问题与建议 以往的箱梁桥抗倾覆稳定方面主要存在如下问题：（1）将弹性体问题采用刚体问题的计算方法，忽略了梁体的弹性扭转变形；（2）偏载作用下，梁体发生扭转变形，橡胶支座处于偏压状态，设计标准中没有对梁体扭转角进行控制；（3）一些桥梁缺少避免横向滑落的构造措施或该措施过于薄弱
由此说明：倾覆失稳不是第一类稳定问题，而是第二类稳定问题
笔者认为有如下方面可进一步地深入研究：（1）汽车活载设计标准、实际车辆荷载以及桥梁限载标准间存在诸多差异，三者间的关系也较为复杂；而桥梁结构的抗倾覆稳定问题不同于结构强度问题，有其自身的特点，因此应针对桥梁不同的限载标准制定合理的车列模型，用于抗倾覆稳定性的验算；（2）侧向倾覆失稳属于“脆性破坏”，其可靠指标应高于纵向强度验算时采用的可靠指标，应根据设计荷载标准研究确定合理的桥梁结构抗倾覆稳定设计方法及其规范限值；（3）桥梁橡胶支座采用的橡胶为超弹性体材料，研究箱梁桥倾覆过程中支座的受力性能、支座与箱梁间的反向支撑作用和切向摩擦作用，对于确定平衡点的极限状态方程具有重要的意义
对于现阶段箱梁桥侧向抗倾覆稳定的设计建议如下：（1）在多跨一联的直线连续梁桥中，尽量避免采用单点支撑的结构体系；（2）抗倾覆稳定计算应采用弹性体空间计算模型，计算支座恒载反力与活载最大竖向负反力的比值作为抗倾覆稳定系数，该方法概念更加明确；（3）在偏载作用下，应限制梁体的扭转角不超过支座容许的最大转动角度；（4）桥墩支座处应采取可靠的横向限位措施，避免梁体的倾斜滑落
偏载作用下箱梁桥侧向倾覆失稳属于脆性破坏，是瞬间发生的，所造成的损失是惨重的
现行设计规范存在不足，在确定抗倾覆稳定系数时，应考虑结构弹性体扭转变形的影响
确定合理的抗倾覆稳定性可靠指标，以及箱梁桥倾覆过程中支座的受力性能和支座与箱梁间的相互作用，值得深入研究
道路的增多经常会遇到软土等不良地基，对施工技术提出了比较高的要求
本文详细分析了软土地基处理的必要性及处理时需要考虑的因素，探讨了道路工程软土路基处理的技术
关键词：公路；软土地基；加固措施 中图分类号：x734文献标识码：a 文章编号： 1 软土地基处理的必要性 软土地基是指压缩层主要由淤泥及淤泥质土、吹填土、杂填土或其他高压缩性土层组成的地基
我们认为，只要外荷加在土基上，就有可能出现有害的过大的变形和强度不够等现象，使建筑物(路基、桥涵等构造物)出现下沉、裂缝甚至破坏等问题，这种地基都应视为软土地基
当前道路建设发展迅速，软土地基常会引起如下几个大问题：①由于道路等级高，路堤填土高，引起路基的沉降，路堤的失稳；②桥头路堤和桥台的沉降差，在高速行使下，引起跳车；③软基沉降量超出施工后允许范围；④软基上结构物的沉降、涵管弯曲；⑤软基上各类路面结构类型的设计与施工存在问题
因此,在软土地基上建造建筑物或是进行路基施工,都要求对软地基进行处理
其处理的目的主要是改善地基土的工程性质,达到满足建筑物对地基稳定和变形的要求,包括改善地基土的变形特性和渗透性,提高其抗剪强度和抗液化能力,消除其他不利的影响
2 软土地基处理需要考虑因素 在使用这些方法处理软土地基时需要考虑到地基状况、道路性质等因素，确保处理方法正确和切实有效
首先需要考虑因素地基状况，土质条件和地基构成情况影响软土地基处理技术的选择
通常黏性土使用压实法，以尽量降低对地基的扰动，砂性土使用挤实砂桩法或者是振动压实法，以改善砂性土性能
在稍浅的软土层，可以使用表层处理方法，对重要的构造物基础采取开挖换填法，而在稍厚的软土层，需要在表层处理法的基础上使用荷载重压法等方法
另外需要考虑道路性质、道路等级越高，对施工质量的要求也越高，对软土地基处理措施的要求也就越高
如果道路等级比较低，可以铺设简易路面，在地基沉降后再铺设常规路面，以节省工程资金
道路的形状、宽度、高度等也是需要考虑的重要因素，通常宽、低的路堤使用换填法可能会出现局部破坏，而高、不稳定的路堤使用压重法也会受到限制
路堤的高度、宽度越大，引起黏土层发生沉降的可能性和程度也就越大
3 软土地基的加固措施与施工 软土地基的处理方法很多，现我们仅就一些常用措施予以介绍： 3．1 塑料排水板 塑料排水板处理软基的原理是利用深插软基的排水板，避免路基外侧地表及地下水进入路基范围，当填筑路基时，荷载作用于软基，地下水由于受挤压和毛细作用沿塑料排水板上升至砂垫层内，由砂垫层向两侧排出，从而提高基底承载力
塑料排水板要在砂垫层完成后施工，由测量人员测量出需处理的范围，用小竹签定出每根排水板的具体位置，插板机对中调平，把排水板在钻头上安放好，开动打桩机锤打钻杆，将塑料排水板送入设计深度，把钻杆提上来，将地面上的塑料排水板截断，并留有一定富余长度，在塑料排水板四周填砂后即完成本根排水板的施工
施工中一定要注意“回带”现象，即虽然钻头打至设计深度，但提升钻杆时，塑料排水板随钻杆提升而上升的现象，此时要采用在钻头用短钢筋头等办法防止“回带”现象
打设塑料排水板的设备有两种：一种为履带式打桩机，另一种为门架式插板机(带导轨)
要求用能打入设计深度的静力式或振动式设备，不可用锤击式或水冲式
套管插入杆为扁平状或圆形，内径应大于排水板的宽度，长度应大于排水板的设计长度，在打设中要保护排水板不被损坏
这种方法的优点是：排水板是工厂生产的，质量容易控制，成本较低；在施工过程中没有排水孔断面不均匀和受堵塞的情况；断面小，对地基扰动小；打设机械轻，可用于较软的地基
3．2 砂井排水法 这种方法是在软土层设置垂直排水井，一般由中砂或粗砂构成，国内也有用纸板的
方法是用下端装有埋入式桩靴的钢管打入土中，然后从上端灌入砂子，分层夯实，同时将管向上拱起，直至桩孔灌满砂，形成砂井
在粘性土中也可先打入木桩，拔出桩后在孔中填砂夯实
根据施工方法的不同有打入式和振动式
打入式与振动式的区别在于砂井施打时用锤还是用振动器(见下图)
砂井布置一般为等距离梅花形或正方形(如下图所示)
砂井填料可选天然级配的中砂或粗砂，粒径为0.3～10mm，小于0.3mm部分应筛除，含泥量不应超过2%
3．3 换填法 3.3.1开挖换填法 即在一定范围内把软土挖除，用无侵蚀作用的低压缩散体材料置换，分层夯实
按软土层的分布形态与开挖部位，有全面开挖换填和局部开挖换填两种
如下图所示是开挖换填工程施工实例
在开挖换填法施工中选择填料时，要考虑路堤高度、软土层厚度及地下水位等因素，宜用排水性能好(即使以后处于地下水位以下应仍能保持足够承载力)的砂、砂砾及其他粗粒料
另外，应根据开挖的深度与土的抗剪强度确定合理的边坡坡度，开挖时若用水泵排水，边坡容易被破坏，从而增加挖方量，因此，如果有不需要压实的良好换填材料(以不排水为宜)，为防止边坡塌落，应随时开挖随时填料
3.3.2强制换填法 按施工方法分为路堤载荷强制换填法和爆破换填法两种，如下图所示
3.3.2.1路堤载荷强制换填法 这种方法就是依靠路堤载荷将部分软土层强制挤出，并用良好的填筑材料置换
施工时，应从中线起逐渐向外侧填筑
但对于宽路堤，由于其沉降不一致，从而在路堤下面残留有部分软土，完工后会发生不利的不均匀沉降，应引起注意
2.3.2.2 爆破换填法 这种方法就是把炸药装入软土层，通过爆破作用将软土挤出的方法
这种方法对周围影响很大，只限于爆破对周围构造物或设施没有不良影响的地区使用
并且一般要通过几次爆破使路堤逐渐下沉，两侧挤出隆起的软土要及时挖除，以保证爆破效果不致降低
3．4灰土挤密桩 当软土地层含水量过大或过小时，可采用灰土挤密桩
含水率过大时，可往孔内填干土粉或石灰粉，以吸去部分水分，或快速成孔浇灌或边成孔边下套管，或成孔后下套管；含水率过小时，应预先浸湿加固范围内土层，成孔顺序应先外圈、后里圈并间隔进行
对已成孔应防止受水浸湿，且应当天回填夯实
为避免夯打造成缩颈堵塞，应打一孔填一孔
当桩孔较密、土质松软时，应采取间隔跳打夯实
孔填料前应先夯打孔底3～4锤；根据试验测定的密实度要求，随填随夯，严格控制下料速度和夯击次数；回填料应拌和均匀，并控制其含水量；每个孔填料用量应与计算用量基本符合；夯锤质量不宜小于l00kg；锤型以梨形或枣核形较合适，这有利于夯实边缘土，不宜采用平头夯锤，落距一般应大于2m；如果地下水位较高，应降低水位后再回填夯实
已出现疏松、断裂或夹层的，应用洛阳铲将其全部取出来，并按规定重新填夯灰土，达到设计要求
认真按操作规程施工，灰土要按配合比称量，搅拌要均匀，干湿要适度
每次下灰厚度、数量、落锤高度、夯击次数要按试验规定做到前后一致，施工中严格按质量评定标准进行抽样检验
4 结论 软基处理技术在公路施工中比较常见，软基处理的方法也很多，软土地基的处理质量会直接影响到路基的基础承载力，在道路工程软土路基处理中，需要结合地基状况、道路性质、周边环境等因素的实际情况，充分考虑各种处理技术的优势和缺陷，以保障施工的质量
各种地基处理方法的合理应用和普及促进了我国公路事业的快速发展
参考文献： 【1】周皓明，浅谈道路工程软土路基处理的方法【j】，科技信息，2011. 【2】杨辉雄，浅谈道路工程软土地基的处理 科技信息【j】，民营科技，2009. 注：文章内所有公式及图表请用pdf形式查看
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