公路橋梁工程設(shè)計中樁基沉降問題研究

何曉萍

（華設(shè)設(shè)計集團股份有限公司，江蘇南京210000）

0 引言

隨著科學技術(shù)的不斷創(chuàng)新發(fā)展以及我國國民經(jīng)濟的快速提升，我國公路橋梁工程建設(shè)也在不斷進步與發(fā)展。但是，在公路橋梁工程建設(shè)過程中，由于項目工程龐大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜等，有時會出現(xiàn)樁基下沉的問題，這不利于公路橋梁工程安全、穩(wěn)定建設(shè)與發(fā)展。因此，在現(xiàn)代公路橋梁工程設(shè)計中，設(shè)計人員需要從實際情況出發(fā)，注重樁基沉降問題，并提出相應(yīng)應(yīng)對方法，對相關(guān)問題進行控制。

1 樁基設(shè)計原則

在設(shè)計公路橋梁樁基時，除了考慮樁基荷載問題之外，還要注重對側(cè)向承載力進行分析與研究。對此，在設(shè)計過程中，設(shè)計人員應(yīng)該確保結(jié)構(gòu)自身重力以及其他方面應(yīng)力都能夠滿足最大承受限力。另外，還要考慮負摩擦力，負摩擦力在樁基運行過程中存在，在這一作用力下需要分析多個公式。除此之外，還要對基樁間距進行分析。為此，公路橋梁工程設(shè)計中要盡量減少相鄰樁基之間對公路施工的影響，間距之間的樁徑長度要保持7 倍左右，基樁之間最小的間距應(yīng)為樁頭直徑的3.5 倍左右，否則會對樁基穩(wěn)定性造成嚴重影響。

2 公路橋梁工程設(shè)計中樁基沉降問題

當前，公路橋梁工程設(shè)計中存在樁基沉降問題，這不利于公路橋梁工程的有效開發(fā)與建設(shè)。對此，相關(guān)設(shè)計人員在公路橋梁工程項目開啟之前，需要做好相對應(yīng)準備工作，以應(yīng)對各種形式的樁基沉降問題。關(guān)于公路橋梁工程設(shè)計中樁基沉降問題，主要原因如下。

2.1 由于地質(zhì)環(huán)境勘察不恰當，導致樁基沉降

在公路橋梁工程設(shè)計中，為了讓工程樁基更加穩(wěn)定，需要相關(guān)人員在工程項目開啟之前進行環(huán)境勘察，對當?shù)刂車刭|(zhì)環(huán)境問題進行有效了解，之后再根據(jù)實際環(huán)境情況設(shè)計公路橋梁樁基。但是，在當前實際工程設(shè)計過程中，大部分公路橋梁工程項目缺少實地考察這一環(huán)節(jié)，一般情況下是通過紙質(zhì)形式或者相關(guān)材料文獻得到一些實際工程建設(shè)情況，這就導致最終設(shè)計結(jié)果與實際地質(zhì)環(huán)境情況存在一定的差別，這在很大程度上加劇了樁基沉降問題的發(fā)生。

2.2 由于樁基選型不恰當，導致樁基沉降

在公路橋梁建設(shè)過程中，當樁基選型不當時，也會導致樁基沉降問題的形成。當前，設(shè)計人員也會考慮到樁基沉降問題，會根據(jù)不同地質(zhì)環(huán)境選擇相對應(yīng)的樁基類型，但是不同類型的樁基所起到的作用性也會有所不同。對此，相關(guān)工程項目管理人員在選擇過程中，一般會將成本問題放在前面，主要考慮最大化經(jīng)濟利潤，這就會在一定程度上影響到設(shè)計人員設(shè)計理念，導致設(shè)計人員選擇成本更低的樁基類型，進而使得公路橋梁在載荷量方面出現(xiàn)一些缺陷問題，導致公路橋梁樁基發(fā)生沉降。

2.3 由于樁基布局結(jié)構(gòu)不合理，導致樁基沉降

在公路橋梁工程設(shè)計過程中，樁基布局問題也會直接影響到樁基沉降問題。其中，樁基布局與公路橋梁工程整體應(yīng)力結(jié)構(gòu)布局之間有著一定的關(guān)聯(lián)。當樁基間距較小時，公路橋梁整體應(yīng)力結(jié)構(gòu)會變得更加集中，使得結(jié)構(gòu)兩端的應(yīng)力出現(xiàn)問題，從而在一定層面上更容易引發(fā)樁基出現(xiàn)不良沉降問題，嚴重時會導致公路橋梁面出現(xiàn)坍塌現(xiàn)象。對此，為避免公路橋梁樁基沉降問題的發(fā)生，設(shè)計人員要合理布置樁基結(jié)構(gòu)，確保公路橋梁工程建設(shè)能夠穩(wěn)定發(fā)展[1]。

3 公路橋梁工程設(shè)計中樁基沉降應(yīng)對方法

3.1 制訂工作實施計劃，做好地質(zhì)勘查工作

為應(yīng)對公路橋梁工程設(shè)計中樁基沉降問題，項目工程管理部門需要提前做好工作實施計劃，并且對當?shù)氐刭|(zhì)工作進行勘察。

關(guān)于地質(zhì)勘查的步驟，具體包括以下幾個方面：一是地面測繪。測繪工作開展具體包括勘察地基分布情況、地勢地貌，通過收集的數(shù)據(jù)分析樁基的構(gòu)成，確定樁基夾層的透水性，記錄樁基層的厚度等。二是布設(shè)勘察點。結(jié)合實際情況布設(shè)勘察點，一般情況下，勘探點的間距大約在30m 的范圍，若是遇到復(fù)雜場地，勘探點之間的距離要適當縮小。對于勘探點位置的確定，要結(jié)合地基壓縮層、周圍建筑物等因素進行計算。三是鉆探。鉆探的目的是劃分土層，一般使用薄壁取土器靜壓技術(shù)，在保護措施齊全的條件下進行取樣，從而確保樣品不受侵擾，確保鉆探的質(zhì)量。四是原位測試。一般采用靜力觸探與十字板剪切實驗方法，傳統(tǒng)采用鉆孔技術(shù)，現(xiàn)在使用原位測試，不僅提高了勘察實效性，而且縮減了工作量。

針對地基勘察的復(fù)雜性，確定勘察手段。勘察過程主要是開展地面調(diào)查，可以通過鉆孔的方式，將設(shè)備儀器放入指定位置，通過鉆探與原位測試獲得數(shù)據(jù)，再進行室內(nèi)試驗，從而確定樁基的物理力性、力學、水理等，為后續(xù)的施工做參考數(shù)據(jù)。在勘察過程中，應(yīng)針對施工現(xiàn)場實際情況展開，若是整體無暗溝渠道、互層簡單、土質(zhì)類型單一，整體地勢處于平坦態(tài)勢，屬于簡單場地勘察范圍。若是地勢起伏較大，樁基層地貌單元較多，暗溝渠道也不少，土質(zhì)結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，對于地基使用會產(chǎn)生影響，屬于中等復(fù)雜場地勘察范圍。若是地勢起伏較大，地貌單元較多，交互層復(fù)雜，地基的位置較為偏僻，具有較大液化、震陷的可能性，屬于復(fù)雜場地勘察范圍。

設(shè)計人員根據(jù)實際地質(zhì)情況進行合理選擇，并且確定好設(shè)計內(nèi)容，嚴格按照規(guī)劃內(nèi)容展開設(shè)計工作，從而更好地避免公路橋梁樁基不良沉降問題的出現(xiàn)。

3.2 改善樁基選型

當前，樁基選型問題在公路橋梁設(shè)計中非常重要。其中，科學的選型方法，能夠?qū)痘踩ㄔO(shè)有著極大幫助作用。對此，為改善樁基選型，可從以下幾個方面入手：

一是從設(shè)計方面入手，公路橋梁工程樁基應(yīng)力與高差要在標準的范圍之內(nèi)，若是高度一致的公路橋梁工程建筑，需要保持樁基應(yīng)力的均衡，圈梁拉通性好，提高整體結(jié)構(gòu)的剛性，能夠提高樁基的承載力與平穩(wěn)性，降低了樁基不均勻沉降發(fā)生的概率?？茖W的設(shè)置縱橫墻，若是公路橋梁工程建筑沉降深度超過130mm，公路橋梁工程建筑的長高比要低于2.5，才能確保公路橋梁工程建筑的長高與樁基的承載力相匹配。設(shè)計沉降縫，將公路橋梁工程建筑整體面積分隔成各個小塊的單元，降低公路橋梁工程建筑物的長高比，使得建筑平面簡單化，能夠有效防止不均勻沉降。

二是從施工方面入手，提高樁基的處理質(zhì)量，具體方法如下：首先，換填材料的質(zhì)量需要滿足標準要求，原材料的配比要科學合理。對于砂礫料的選擇需要考慮其滲水性，清理多余的有機物質(zhì)與黏土塊等。砂井的設(shè)置，對于砂材料的選擇，應(yīng)該是滲水性較高，砂的直徑要高于0.52mm，在原材料中的比重要超過50%。碎石材料要干凈、沒有雜物，顆粒直徑在25～55mm，注意含泥量低于12%；其次，科學設(shè)置拉結(jié)筋，按照設(shè)計要求加工拉結(jié)筋，做好交底工作，通常拉結(jié)筋的設(shè)計要滿足三個0.5m 的要求，具體是深埋墻內(nèi)0.5m、墻外延伸出0.5m，拉結(jié)筋之間的距離為0.5m。對于埋下的抗震柱要高于1.1m，拉結(jié)筋選擇7.5mm，從而確保水平灰縫的飽和度。最后，加強對不均勻沉降的檢測，尤其在施工期間，對于各個環(huán)節(jié)施工重點觀測沉降高度，在結(jié)構(gòu)施工完成后，每間隔兩個月需要檢測公路橋梁工程建筑的沉降現(xiàn)象，并且形成記錄表，作為后續(xù)公路橋梁工程建筑沉降事故檢測的參考[2]。

3.3 加大重視樁基布局

在公路橋梁工程設(shè)計過程中，當樁基布局出現(xiàn)問題時，設(shè)計人員一定要引起注意，對樁基布局進行合理設(shè)計。

例如，設(shè)計人員先通過實地考察，對當?shù)赝临|(zhì)情況進行一定掌握與了解。然后，設(shè)計人員通過科學的設(shè)計方法，對每個樁基受力范圍進行合理計算。之后，根據(jù)公路橋梁工程實際長度，計算樁基數(shù)量以及承受力，最終按照計算結(jié)果，合理布置公路橋梁工程中的樁基，以有效改善樁基沉降問題。

另外，關(guān)于公路橋梁工程設(shè)計中樁基施工工藝，首先，進行鋪土和灑水的工藝操作。其中需要攤鋪土，要按照攤鋪進度控制好攤鋪長度，為其他混合材料的添加、混合攪拌等施工操作奠定基礎(chǔ)。當在雨季施工時，需結(jié)合降雨因素所帶來的影響展開施工操作，如果次日預(yù)報會下雨，則需要延長施工期限，不能繼續(xù)進行施工操作。在灑水過程中，要進行灑水悶料操作，保證土地中的含水量滿足施工操作標準要求。

接著，進行公路橋梁工程設(shè)計中樁基施工。其中，在施工過程中，要準備前期工程操作，對施工材料進行配置，并加以混合相關(guān)材料，后進行攤鋪施工操作以及碾壓施工操作等。在攤鋪施工操作之前，需要確定好本施工操作的配比量，從而確定碎石質(zhì)量工程要求。之后，根據(jù)工程施工要求，進行施工保護操作，如用苫布遮蓋施工材料，避免材料被外界環(huán)境所干擾，從而影響試驗的有效進行。在試驗操作中，根據(jù)設(shè)計方案中級配參數(shù)來確定各種粒徑碎石的比例，然后再轉(zhuǎn)化成體積比進行配料施工操作，并確保相關(guān)材料的均勻性，從而提高公路橋梁工程樁基質(zhì)量。

4 結(jié)語

綜上所述，當前，公路橋梁工程設(shè)計中樁基存在沉降問題，這與地質(zhì)環(huán)境勘察不恰當、樁基選型不恰當、樁基布局結(jié)構(gòu)不合理有關(guān)。對此，設(shè)計人員應(yīng)根據(jù)以上相關(guān)問題，提出對應(yīng)性解決方法。例如，制訂工作實施計劃，做好地質(zhì)勘查工作，不斷改善樁基選型，同時也要加大重視樁基布局，從而提高公路橋梁工程樁基質(zhì)量，進而確保公路橋梁工程建設(shè)安全穩(wěn)定發(fā)展。