橋梁樁基礎沉降設計要點與難點研究

譚俊波

（四川科輝工程設計研究有限責任公司 610066）

橋梁樁基礎沉降設計要點與難點研究

譚俊波

（四川科輝工程設計研究有限責任公司 610066）

近年來，隨著我國社會經濟的高速發展，國內基礎設施建設也迅速發展起來。橋梁樁基工程是橋梁工程的基礎工程之一，樁基的穩定性直接決定了橋梁整體工程的穩定性。因此在橋梁工程中，必須要重視相關的樁基工程的質量。雖然樁基能夠解決由于地質問題導致的橋梁工程施工困難，但是樁基也會隨著時間或其他意外情況發生沉降現象，進而成為引發橋梁事故的隱患。因此，橋梁樁基礎沉降的科學分析和設計對于橋梁施工的質量起著至關重要的作用。

土體變形；固體形變；摩擦阻力；橋梁承載力

引言：

隨著我國經濟的快速發展，交通運輸業也取得了較大的發展成果。橋梁工程作為現代交通運輸線路的重要組成部分之一，其質量必須得到保證。樁基是橋梁建筑的重要組成部分，但是，由于其位置因素，導致其出現問題時不容易被發現，所以，橋梁的安全受到了很大的威脅。實際施工環節，受到施工地段的地質限制，有些時候橋梁工程在施工的時侯必須要先進行樁基工程，而樁基沉降現象一直是樁基工程設計、施工環節的難點，并且其對于橋梁樁基的穩定性、耐用性都有著重要影響，間接成為決定橋梁樁基工程質量的關鍵因素之一。

1.橋梁樁基礎施工的意義

樁基礎又簡稱樁基，是工程中常見的一種基礎類型，在工程采用樁基礎的設計主要是由于地質條件限制或是建筑要求較高這兩種原因。

在橋梁工程中，樁基工程也是由于地面地質條件較差或是對橋梁高度有較高要求的情況下，采用樁基的方式進行下層地面的建設。換句話說，就是整個橋梁工程的主體部分和地面的直接聯系是通過樁基工程來實現，因此樁基就是橋梁工程向地面的延伸部分。樁基即使橋梁工程在地面的主要支撐點，因此樁基工程的質量與橋梁工程的質量會有較為緊密的聯系。并且當橋梁樁基發生沉降時，橋梁的主體工程也會發生相應的沉降或位移，導致橋梁在承載力的影響下受到的張力或剛力變大，進而變得脆弱，容易發生坍塌、崩裂現象等，對交通安全產生極大得威脅。

2.建筑施工中樁基沉降的一般規律

土體的含水率、壓縮性均和液限呈現正相關的關系，液限越高土體的含水率越大、壓縮性越高。軟土的滲透性較低，因此，地基在承受較大的荷載后，超靜孔隙水壓力的存在導致了軟土的流變特性。這也正是建筑當中沉降產生的原因所在，軟土地基的沉降是一個持續性的過程，且不因施工的結束而停止。眾所周知，地基沉降會對建筑物的使用性能和外觀性能帶來不好的影響，嚴重的時候甚至造成建筑物的毀壞，但是影響建筑物性能最主要的原因是不均勻沉降和短時間內大幅度沉降的發生。不均勻沉降會導致建筑物在結構外觀上產生裂縫、甚至造成建筑物的扭轉和傾斜。實際生活所見的建筑物的斷裂、坍塌等工程事故也和不均勻沉降有很大的內在聯系。這就要求我們足夠重視地基沉降問題，充分考慮和地基沉降相關的各個因素，以及建筑設計中的重點和難點問題，從而保證我們可以在施工前實現對地基沉降問題做出判斷并加以控制，從根本上防止和減少建筑工程事故的發生。

3.橋梁樁基沉降中的難點

橋梁樁基工程無論施工時工藝的高低，都會隨著使用時間的增加而發生不同程度的沉降情況。并且導致樁基沉降的因素有很多，因此在解決沉降問題時，很難通過一種方法就改善沉降情況；此外樁基沉降速度較慢，并不能直觀地通過肉眼觀察出來，即使通過機器對樁基周圍的土體進行檢測，有時也不能發現；樁基沉降現象有時并不遵循一般的沉降規律。

3.1 樁基沉降的原因多變

導致樁基沉降的因素有很多，樁體本身的技術缺陷、土體的質地問題、過量承載等，這些因素都有可能導致橋梁樁基發生沉降現象，或是單一原因或是多種原因共同作用。并且樁基沉降過程呈一種“非線性”形式，很難通過規律的總結推測出樁基沉降的原因，因此在解決這一問題上存在無從下手的情況。

3.2 樁基沉降現象難以觀察

樁基沉降是橋梁樁基在使用過程中必然發生的情況，但是有些樁基存在一定范圍上的彈性設計，但是樁基沉降的位移距離或是偏差角度是否還在允許范圍之內就無法輕易做出判斷。而且樁基沉降程度無法確認，在解決這一問題時也就無法確定一些相關事項的具體操作。

3.3 樁基沉降不遵循線性規律

樁基沉降發生的因素較多，在不同的外部因素影響下，沉降發生的情況不盡相同，這就導致橋梁樁基沉降情況無法通過線性規律的方式進行簡單的推斷和估計，只能通過實地的實時檢測來確認樁基沉降情況的具體細節，直接加大了相關的人力物力投入。

4.橋梁樁基沉降設計思路

4.1 從時間角度上來看，橋梁樁基沉降具備一定的時間上的規律，即穩定樁基的沉降年限是相對固定的，大約時間在8-10年之間，在這之前的沉降相對較為緩慢，約為7mm左右，對橋梁工程的整體穩定性影響還較小，因此沉降問題的處理和解決可以從橋梁樁基施工完的第8年開始，相對可以降低人力物力消耗。

4.2 從物理學中土體力學的方向出發，可以對橋梁樁基沉降的主要因素進行鎖定，根據長期的工作經驗可以看出，對橋梁樁基沉降速度影響較大的兩個因素是樁體部分的固體變形和樁體所在土體的流變。由于樁體在進入土體后會發生刺入型形變，因此可以判斷出刺入型形變是橋梁樁體沉降的最重要限制因素。在樁體工程施工完成后，可以對土體結構和樁體結構進行經驗性檢測，來確認樁體固體形變的發生速率和土體流變的發生速率，進而對刺入型形變的情況進行一個初步了解，結合實用時間對樁體沉降情況進行進一步判斷，這對改善橋梁樁體沉降問題具有重要得意義。

4.3 一般情況下橋梁樁體沉降位移與其受到的摩擦阻力具有一定聯系：樁體沉降產生的位移情況越嚴重，受到的摩擦阻力越大，當摩擦阻力大到一定程度時，就會發生樁體的滑動位移，這種位移是橋梁樁基沉降中最為嚴重的一種位移情況。因此在針對橋梁樁體沉降問題中，應當格外針對這種滑動位移情況，首先需要對樁體沉降情況進行實時檢測，檢測縱向沉降距離和橫向位移距離，并及時確定樁體在土體中受到的摩擦阻力系數，當系數接近臨界值時，提前做好應對樁體發生滑動位移的方案，防止橋梁發生安全問題后再去進行彌補的情況出現。

4.4 應對橋梁樁基沉降問題還需要把握好土質變形的情況。相對位移的規定距離在3-6mm之間，此外產生相對位移的主要原因是樁基周圍的圖層受力情況超過了極限值，這種情況下土質會發生較大的變形，進而引發樁體滑移現象，假如橋梁的承重持續增加，滑移的波動范圍會進一步擴大，因此土體的變形可以說是橋梁樁基變形、沉降、位移的一個根本原因。且滑動位移是樁基沉降問題中對橋梁主體工程安全危害最大的一種位移情況，因此在應對樁基一般性沉降問題時，需要格外注意土體的變形情況，在解決沉降問題的同時，及時處理由于土體過分變形而產生或可能產生的滑動位移。

結語：

在橋梁工程中，樁基作為橋梁向地面延伸部分，其質量必須有所保證。除去技術上的投入之外，解決樁基沉降問題更多的是依靠施工人員對于土體質地的了解情況、對橋梁承載力的準確計算、對沉降原因的確認，綜合多方數據條件才能產生一個良好的解決方案，從而提高橋梁樁基工程的質量，進而提高橋梁主體工程的質量。只有從整體上把握樁基沉降的因素，才能對樁沉降情況做到可控。

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1007-6344（2016）10-0023-01