桥梁工程地基的稳定性思考

地基土孔隙水

江阴长江大桥沉井基底持力层的水文地质条件相对较为封闭，而以勘探资料数据显示，长江河床中存在出露的基底持力层，该出露点距北锚碇为1080m，而长江水与孔隙水存在着一定程度上的联系。长江江阴段为感潮河段，对于沉井基础与北锚碇的稳定性及沉降来说，江水位的波动都会对其造成直接影响，而影响的程度则由地基土层渗透[2]性决定。另外，地基土固结效应也会受到地基土渗透性的影响。因此研究江水水力与孔隙水的联系以及地基土渗透性的研究具有非常重要的现实意义。该工程对地基土体监测工作是，先在沉井封底之前，埋设9个振弦式渗压计算观测点于基底土层中，随后实施对长江水位与孔隙水的联动监测，以深入研究两者之间的水力关系。其中4个点的监测结果如图1所示。从图中可以看出，两者之间的水力关系非常密切，但是具体参考还需要考虑监测的时间滞后与水力损失问题。

地基土渗透参数反演计算

在获取了监测资料参数以后，便开始对该工程地基土渗透参数[3]进行反演计算，其基本思路为：将监测结果资料输入后，利用土工有限元正程序对沉井与锚体及地基土各点孔压、位移在各个时间段和各种工程情况下的响应量进行计算，把相对应的观测时间、观测点数据代入公式。得到目标函数值后，将其代入收敛判别式中，如果能够使判别公式的条件得到满足，则计算所使用的参数能够视为与实际孔压渗透参数相符；如果不能得到满足，则应对参数进行合理调整，然后重复计算步骤，直到最终得到与实际孔压渗透参数相符的计算结果，即相应的实测孔压渗透参数。北锚碇沉井地基土的初始计算参数见表1和表2。其中第四土层，即含砾中粗砂层对沉井基础与北锚碇的稳定性与沉降的影响最大，而本工程所埋设的观测点同样位于第四层，因此本工程反演计算针对的对象就是第四层土体，其初始值的确定依据为室内试验与抽水试验，值为180m/d。最终得到的反演计算结果为，第四土层在北锚碇施工技术应用后，其渗透参数能够合理下降23%，即41m/d。

反合理性检验

对反结果产生影响的主要问题就是结果的合理性与唯一性。本工程对反演所得的第四土层渗透参数的合理性与正确性进行验证时，所采用的依据是完成锚碇浇筑后所得到的沉降监测值。向正算程序中将反结果得到的参数代入，便能够得到相应的位移结果；再比较监测结果与实际监测值，即可得出合理性比较值（见表3）。通过表中数据可以看出，实际沉井基础的监测值较为接近计算值，其相差值只有8%且不大于35%；而实测结果表明，计算值与实测值差异最大的部位是沉井南部，而差异最小的则是沉井北部。造成这种情况的主因是分区封底技术的实施，即沉降多的区域先封底，而沉降少的区域则是后封底的，从而造成沉井南北向的不均匀沉降产生。而本工程计算所采用的参数则是整体完成沉井封底时的参数。除此之外，第一土层至第三土层未进行实测与计算也是出现数据差异的原因之一。计算结果与反检验结果表明，该工程计算所得到的土体渗透参数是唯一且合理的。

结语

综上所述，当桥梁工程所处区域下伏土层中有强渗透性、饱和的砂土层存在时，会因上部静荷载所导致土体应力变化后的应力与位移变化而减小地基土体的渗透性，其减小的幅度取决于砂土层渗透性与应力状态等因素。换言之，调整土体应力状态会改变渗透参数，地基土体的排水条件越好，则渗透参数越小，其基础稳定性就越佳。对于我国桥梁工程来说，地基的稳定性与安全性是决定桥梁使用寿命的关键因素。而我国地质条件复杂，加之桥梁工程所在的地质条件多为大厚度软土，因此研究桥梁地基土体渗透特性是保证桥梁安全的前提与基础。随着科学技术的快速发展，各类新材料、新技术在桥梁工程中的应用，也会使桥梁地基处理更为科学、合理。（本文作者：万为 单位：贵州省铜仁公路勘察设计院）