建筑樁基礎(chǔ)沉降的原因及預(yù)控措施分析

李增亮 唐奪 師潤(rùn)坎

遼寧省第四地質(zhì)大隊(duì)有限責(zé)任公司 遼寧阜新 123000

1 樁基沉降發(fā)生的原因

1.1 施工區(qū)域地質(zhì)因素

地質(zhì)因素方面，土體與樁基下部結(jié)構(gòu)相互作用，土體的硬度對(duì)樁基有著直接影響。土體硬度越大，土體空間的壓縮變形就越小，發(fā)生樁基沉降的可能性就越?。环粗?，土體硬度越小，土體空間的壓縮變形就越大，發(fā)生樁基沉降的可能性就越大[1]。

1.2 工程設(shè)計(jì)不嚴(yán)謹(jǐn)

樁基沉降的出現(xiàn)率比較大，在進(jìn)行橋梁工程設(shè)計(jì)時(shí)，部分設(shè)計(jì)人員因循守舊，易沉降部分采用搭板設(shè)計(jì)，但受軟土層的影響，搭板設(shè)計(jì)又達(dá)不到提高結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)固性的目的，其在承受較大荷載時(shí)容易產(chǎn)生裂縫，加重樁基負(fù)荷，增加沉降發(fā)生率。為了分散橋梁墩柱的承受力，有些設(shè)計(jì)人員會(huì)采用承臺(tái)設(shè)計(jì)，但是現(xiàn)行橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范并沒(méi)有對(duì)承臺(tái)有具體要求。設(shè)計(jì)人員缺乏參照標(biāo)準(zhǔn)，依據(jù)自身的工作經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，容易使設(shè)計(jì)方案與工程實(shí)際產(chǎn)生出入。

1.3 樁基類型選擇

實(shí)踐表明，樁基類型的選擇與樁基沉降表現(xiàn)形式相關(guān)，樁基形式不同，樁基沉降程度不同。比如，鉆孔樁與打孔樁對(duì)樁基礎(chǔ)沉降情況的影響明顯不同。在同樣承受較大的荷載時(shí)，鉆孔樁基礎(chǔ)沉降表現(xiàn)形式為地基土體壓縮變形，打孔樁基礎(chǔ)沉降表現(xiàn)形式為樁間土體壓縮變形。

2 防止樁基發(fā)生沉降的措施

2.1 選擇正確的樁型及布局

在樁基設(shè)計(jì)中，首先要考慮樁基類型及長(zhǎng)度，根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境因素的優(yōu)勢(shì)與劣勢(shì)，對(duì)施工工藝、工期、樁基構(gòu)成進(jìn)行科學(xué)設(shè)計(jì)，并選擇合理的樁基長(zhǎng)度和類型。在樁基設(shè)計(jì)中，使用較多的樁基類型有預(yù)制柱、鉆孔灌注樁、人工挖孔樁、沉管灌注柱等，鉆孔灌注樁是公路橋梁工程中較為常用的樁基類型。具體采用哪種類型，要根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)、施工環(huán)境及橋梁結(jié)構(gòu)構(gòu)造、上下部負(fù)荷能力進(jìn)行合理選擇。在樁基布局上，若選用單樁就能滿足工程需要，則要在樁基設(shè)計(jì)中合理使用單樁沉降分析計(jì)算法。單樁沉降分析計(jì)算法常用的有四種：荷載傳遞分析法、剪切變形傳遞法、彈性理論法、單項(xiàng)壓縮分層總和法。荷載傳遞分析法是根據(jù)規(guī)定的荷載變形傳遞方式來(lái)計(jì)算樁對(duì)荷載的反應(yīng)。剪切變形法的原理是假設(shè)樁間和樁側(cè)土體都沒(méi)變化，不考慮其他阻力因素影響，如果單樁發(fā)生沉降，土體會(huì)隨沉降發(fā)生位置下移，出現(xiàn)剪切現(xiàn)象，受剪切應(yīng)力傳遞作用影響，相應(yīng)剪切力變小。因此，單樁基設(shè)計(jì)可以利用剪切力計(jì)算樁徑，剪切變形法設(shè)計(jì)的單樁樁徑數(shù)值能夠有效預(yù)防樁基沉降。彈性理論法則根據(jù)單樁受到的豎向作用力與樁土之間發(fā)生作用產(chǎn)生的位移關(guān)系，計(jì)算出樁體與土的共同作用。單向壓縮分層總和法是依據(jù)各土層的參數(shù)計(jì)算出各層土的沉降量，然后計(jì)算各土層沉降量總和，得出沉降量。若工程樁基需要群樁基礎(chǔ)，則在應(yīng)對(duì)樁基沉降時(shí)還需要考慮眾多影響因素。群樁基礎(chǔ)承載力不是簡(jiǎn)單的單樁承載力相加，群樁沉降設(shè)計(jì)計(jì)算主要運(yùn)用的方法有實(shí)體深基礎(chǔ)法、分層總和法。實(shí)體深基礎(chǔ)法的計(jì)算原理是利用擴(kuò)展計(jì)算方法，計(jì)算群樁承載力，根據(jù)群樁承載力計(jì)算群樁沉降值，為保證計(jì)算的精確性，還需要考慮土體存在的壓縮變形情況及每個(gè)單樁樁基剪切應(yīng)力的影響。分層總和法指的是先分層計(jì)算各土層沉降量，然后根據(jù)單值計(jì)算沉降量總和。各層沉降量的計(jì)算參照的是各土層的壓縮性系數(shù)。但是，在計(jì)算中要充分考慮影響地基沉降的因素，分層總和法計(jì)算出的是地基的最終沉降量，根據(jù)分層總和法計(jì)算的準(zhǔn)確數(shù)值對(duì)群樁進(jìn)行設(shè)計(jì)，預(yù)防樁基發(fā)生沉降現(xiàn)象[2]。

2.2 優(yōu)化樁基布局

一個(gè)科學(xué)、合理的樁基布局能夠有效緩解樁基沉降，樁基能否均勻布局取決于對(duì)樁柱荷載范圍、橋梁總體長(zhǎng)度、樁基數(shù)量的準(zhǔn)確計(jì)算。三個(gè)環(huán)節(jié)緊緊相連，每個(gè)環(huán)節(jié)的精確度都直接影響下一個(gè)環(huán)節(jié)的計(jì)算，只有三個(gè)環(huán)節(jié)都準(zhǔn)確無(wú)誤，才能確保樁基布局準(zhǔn)確，進(jìn)而有效確保樁基沉降問(wèn)題得以解決。但是，受地質(zhì)環(huán)境的影響，在樁基難以保證均勻布置的情況下，人們需要根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，通過(guò)其他附加結(jié)構(gòu)彌補(bǔ)不足，減少樁基沉降。

2.3 合理編制樁基施工方案

為了保證樁基全面實(shí)施，合理推進(jìn)，則需要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況相關(guān)的數(shù)據(jù)，做好計(jì)劃編制工作，以此為施工提供良好的參照。樁基施工方案要保證合理，編制科學(xué)，根據(jù)詳細(xì)的數(shù)據(jù)，保證樁基施工技術(shù)的全面實(shí)施與應(yīng)用。樁基施工方案的制定需要嚴(yán)密，通過(guò)對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)勘查，提取相關(guān)數(shù)據(jù)參數(shù)，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，擬定樁基施工方案，同時(shí)，要以現(xiàn)場(chǎng)為基礎(chǔ)，提出技術(shù)方案、設(shè)備方案等，為各流程操作提供良好的指導(dǎo)。

3 結(jié)語(yǔ)

施工技術(shù)人員可以根據(jù)高層建筑地質(zhì)環(huán)境特點(diǎn)，綜合考慮豎向承載力、水平向承載力、整體性、剛度等因素，結(jié)合實(shí)際施工經(jīng)驗(yàn)，選擇恰當(dāng)?shù)臉痘问?，以便所選樁基形式符合既定地質(zhì)條件下建筑上部結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性要求，為高層建筑施工質(zhì)量提供保障[3-5]。