公路橋梁工程中樁基沉降問題與對策研究

谷達明

蘇交科集團股份有限公司 江蘇 南京 211100

由于公路橋梁工程上部存在很大荷載，在縱向荷載、地基、承臺的相互作用下導致樁基不會出現(xiàn)明顯沉降變化[1]。但是，若樁基基礎(chǔ)動態(tài)變化多端，或者存在其他干擾因素，相應(yīng)的就會誘發(fā)樁基沉降問題?；诖耍瑸楦玫拈_展公路橋梁工程的設(shè)計施工作業(yè)，促進公路橋梁使用壽命的進一步延長，就必須認真做好樁基設(shè)計工作，并采取有效措施妥善解決樁基沉降問題。

1 公路橋梁工程的樁基設(shè)計工作

樁基設(shè)計工作通常會涉及到諸多內(nèi)容，諸如確定樁基選型與方案、樁徑、樁長與樁距參數(shù)、單樁基結(jié)構(gòu)形式與承載能力等[2]。在公路橋梁工程建設(shè)過程中的一項基礎(chǔ)工作就在于樁基設(shè)計，為確保公路橋梁結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性就必須科學、合理的開展樁基設(shè)計。樁基在一定程度上可以向地基傳遞水平、豎向的承載，以此可以幫助上部減輕負荷，促使樁基具備一定抗彎能力，這對于提高樁基結(jié)構(gòu)剛度十分有幫助。由于公路橋梁工程存在許多類型，因此在選擇樁基時也會存在明顯不同，其中最為常見的就在于預制樁、灌注樁，其中鉆孔灌注樁經(jīng)常被應(yīng)用到公路橋梁工程的樁基設(shè)計當中。若樁基存在很大剛度，可以幫助上部減輕沉降程度，還能夠均勻的分攤樁基變形情況，促使樁基和周圍介質(zhì)之間產(chǎn)生一定摩擦 ，進而才能向周圍土地更好的傳遞上部荷載，以此可以幫助樁體更好的減輕壓力，從而能夠為樁基結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性提供充足的保障[3]。

2 橋梁樁基設(shè)計原則

2.1 樁基荷載的作用

在設(shè)計橋梁樁基時通常會導致橋梁承受很大的荷載力，而承受的荷載形式主要有兩種，諸如永久荷載、可變荷載，而因為各種因素都會影響到橋梁工程施工，因此還有可能會出現(xiàn)偶爾荷載的情況[4]。因為橋梁樁基通常需要承受很多荷載，為此在實際設(shè)計過程中必須充分考慮橋梁本身情況，在此基礎(chǔ)上科學合理的組合處理荷載。通常情況下，橋梁樁基荷載組合形式也主要有兩種：一種，承載力本身已經(jīng)達到極限，如此一來可以導致樁基在承受力的邊緣，相應(yīng)的會直接影響到樁基結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性、安全性，導致無法承受其他荷載力；另一種就在于正常達到極限狀態(tài)的情況下，樁基承受的變形力正常，為此就需要采取有效措施來控制變形情況。

2.2 側(cè)向承載力

對于橋梁樁基的側(cè)向承載力而言，極易受到各種因素的影響，為此就需要在設(shè)計過程中確保結(jié)構(gòu)自身重力、其他方面的應(yīng)力處于結(jié)構(gòu)所承受的范圍之內(nèi)。同時，在設(shè)計橋梁樁基時還需考慮底盤所產(chǎn)生的側(cè)向承載力的大小[5]。

2.3 負摩擦力

設(shè)計人員在設(shè)計橋梁樁基時有必要深入分析、研究負摩擦力問題，若橋梁樁基地層存在沉降問題，究其原因就在于過度開采地下水或過度開挖地表，相應(yīng)的極易導致樁基底層出現(xiàn)不同程度的向下活動，而在樁基運行過程中借助這種作用力能夠產(chǎn)生一定負摩擦力，由此會對樁基本身的可靠性、穩(wěn)定性造成很大影響?；诖?，在設(shè)計過程中有必要詳細計算這一作用力，具體計算時需要對多個公式要求進行充分考慮。

3 公路橋梁工程中的樁基沉降問題分析

3.1 地質(zhì)方面

在很長一段時間以來，樁基沉降問題在公路橋梁工程中一直都沒有得到妥善解決，而造成樁基沉降的因素比較多，進而很難有效的解決這一問題。而在眾多因素中，最為重要的因素就在于地質(zhì)方面，受地質(zhì)方面的影響極易影響到樁基沉降問題，甚至會導致問題變得更加復雜[6]。多數(shù)情況下都會在地下埋放公路橋梁工程中的樁基，但是因為土地硬度與形成壓縮變形的情況呈反比，即隨著土地硬度的增加相應(yīng)的會降低壓縮變形概率，反之土地如果比較松散相應(yīng)的會提高壓縮變形率。為此，在松散的土地中埋放樁基，極易導致樁基出現(xiàn)沉降，因此地質(zhì)方面的因素是造成公路橋梁工程樁基沉降問題的重要原因。

3.2 設(shè)計方面

受設(shè)計方面因素的影響，也會導致公路橋梁工程發(fā)生樁基沉降的情況。若不能科學的設(shè)計公路橋梁搭板，則極易影響到整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性而誘發(fā)樁基沉降問題。且其他設(shè)計偏差也會影響到樁基。諸如：在承臺設(shè)計過程中，承臺的作用主要在于分布、承受從墩柱傳過來的負荷，站在功能的角度上就可以明確做好承臺設(shè)計的重要性，若不能不均勻的承受來自墩柱的負荷，則會直接造成樁基沉降問題[7]?；诖?，為有效的避免或者減少這種情況，就需要高度重視承臺設(shè)計工作。最后，有效設(shè)計樁基形式，該設(shè)計在一定程度上會直接關(guān)系到樁基沉降，甚至于不同樁基所產(chǎn)生的沉降方面存在明顯不同，諸如打孔樁、鉆孔樁，若樁基沉降問題均發(fā)生在這兩種形式下，則極易導致沉降情況出現(xiàn)顯著區(qū)別。

3.3 樁基形式

樁基形式在公路橋梁工程設(shè)計過程中緊密相關(guān)，如在沉降方面鉆孔樁、打孔樁之前的區(qū)別非常明顯。在樁基承受外部荷載相對較小的情況下，樁基沉降以樁間土壓縮變形為主。

4 應(yīng)對樁基沉降的有效對策

4.1 認真勘察地質(zhì)環(huán)境

在公路橋梁工程中樁基建設(shè)工作具有一定復雜性、隱蔽性，各方因素都會直接影響到樁基結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量，而這在一定程度上會關(guān)系到是否能夠順利的開展整個公路橋梁工程施工，還會對未來公路橋梁的運行使用產(chǎn)生很大影響?；诖耍谑┕で坝斜匾龊酶黜棞蕚涔ぷ?，及時勘察公路橋梁工程的地質(zhì)情況。在進行地質(zhì)勘察時有必要借助設(shè)計人員、勘察人員的共同努力，提前將工作計劃編制好，并將所要勘察的項目明確的標識出來，在此基礎(chǔ)上嚴格審核各個項目，從而才能為地質(zhì)勘察項目的完整性提供充足的保障。正式勘察時為準確的計算勘察結(jié)果，有必要嚴格按照一定計劃，在此基礎(chǔ)上著手開始設(shè)計公路橋梁工程，從而才能在后期施工中最大限度的避免出現(xiàn)樁基沉降的情況。

4.2 改進樁基選型與布局，優(yōu)化墩臺身

一些公路橋梁工程在施工過程中會遇到水，這種環(huán)境下的土體相對比較松軟，更容易發(fā)生沉降。為此，設(shè)計人員有必要認真做好基礎(chǔ)設(shè)計工作，若橋的位置選擇在軟土層上，則需要樁柱式單排裝，為了有效緩解樁基壓力還需設(shè)置一定承臺。若樁基礎(chǔ)位于水中，則需要充分思考水流沖刷可能會影響到樁基，在設(shè)計樁基長度時有必要將水流沖刷的深度去除。為合理的布局樁基，就需要將樁基本身的受力范圍準確的計算下來，根據(jù)公路橋梁工程施工總長度對布局內(nèi)的樁基數(shù)量進行準確的計算，并按照計算結(jié)果確保樁基受力范圍均勻 ，以此能夠有效改善因為樁基布局問題所造成的沉降問題。在一些特殊情況下，可能無法均勻的分布樁基，此時為對樁基進行補強處理就可能會用到附加結(jié)構(gòu)。

4.3 單樁沉降式設(shè)計

為避免引發(fā)樁基沉降的問題，就有必要將單樁沉降式設(shè)計應(yīng)用到公路橋梁中，在設(shè)計過程中有必要通過剪切變形的方式來處理樁體。若樁體之間的地質(zhì)土壤不存在位移，則一旦樁基出現(xiàn)沉降則土體也會跟著一起沉降，且還會產(chǎn)生一定剪切作用，因為剪切所產(chǎn)生的力也會直接向外傳送，此時應(yīng)該不會出現(xiàn)位移情況，為此通過單樁沉降式設(shè)計能夠有效的解決樁基沉降問題，但是由于這項設(shè)計中包含太多的因素，諸如參數(shù)變化、地基分層、樁基阻力等，為真正解決樁基沉降問題就必須充分考慮全部因素，以此才能最大限度的發(fā)揮這種設(shè)計方法所具有的效果[8]。

4.4 群樁沉降式設(shè)計

針對樁基沉降問題，利用單樁沉降式設(shè)計的解決過程本來就比較復雜，但是相比較于群樁沉降式設(shè)計便顯得相對比較簡單。在設(shè)計計算時一直最為常用的群樁沉降式設(shè)計方法便是實體深基礎(chǔ)法，在具體設(shè)計過程中會發(fā)現(xiàn)一些計算十分復雜，經(jīng)大量計算以后可以獲得一個群樁的承受力數(shù)額，在此基礎(chǔ)上又可以計算樁基沉降的沉降值。整個計算過程有必要抹除一些差異化存在，唯有此才能更好的保證計算結(jié)果的準確性。另外，在這種設(shè)計過程中為準確地計算沉降量還可以采用分層總和法，以此可以有效的解決樁基沉降問題。

4.5 工程優(yōu)化的相關(guān)措施

首先，強化地質(zhì)勘察 ，究其原因就在于造成樁基沉降問題的一個重要因素就在于地質(zhì)方面的原因，為此有必要通過勘察地質(zhì)來準確、詳細的了解工程周圍的土壤地質(zhì)環(huán)境。實際勘察時有必要準確記錄地質(zhì)成因、穩(wěn)定性、坡度變化和相關(guān)厚度，通過分析這些方面的地質(zhì)情況可以及時明確地質(zhì)不好的位置，此時可以借助單樁或群樁沉降式設(shè)計進行施工，具體在選擇哪種方式時有必要結(jié)合資金情況、施工情況、地質(zhì)情況等。其次，充分保證墩臺質(zhì)量，唯有此才能有效的避免出現(xiàn)樁基沉降的問題，嚴格按照國家相關(guān)部門的規(guī)定標準，一定要墩臺受力均勻，以此才能有效的預防沉降，更好的優(yōu)化整體工程。

結(jié)束語

綜上所述，樁基沉降問題在當前公路橋梁工程中普遍存在，而這在一定程度上會直接影響到整體工程的建設(shè)質(zhì)量?；诖耍斜匾鞔_公路橋梁工程中出現(xiàn)樁基沉降問題的原因，研究發(fā)現(xiàn)主要與地質(zhì)、設(shè)計方面的因素有關(guān)，在明確相關(guān)原因后就需要結(jié)合實際情況制定科學的應(yīng)對策略。