公路橋梁工程設計中的樁基沉降問題

張玉龍

（北京建達道橋咨詢有限公司， 北京 100029）

0 引言

鉆孔灌注樁具有后期支撐作用穩定性高、承載能力強的特點，所以對于上部結構荷載較大的公路橋梁而言，鉆孔灌注樁是大部分公路工程的首選。要保證工程的造價、質量、工期及工程的使用壽命，就必須充分考慮公路橋梁樁基沉降的設計是否符合工程情況。筆者結合自身工作經驗，就公路橋梁工程設計中的樁基沉降問題進行探討。

1 工程概況

項目地處珠江三角洲南部，沿線除五桂山段為丘陵地帶外(地面高程 12～300m)，其余路段地勢平坦開闊，水網密布，地面高程 0.4～3.4m,屬沖積而成的三角洲地貌。 沿線經過中山市東區、五桂山鎮、三鄉鎮、坦洲鎮，既是市區溝通各鎮區的聯絡線，也是聯系主要干線路網的重要通道。項目中有多處公路橋梁涉及到改擴建或新建的問題，因此樁基礎設計也是整個設計中的重點之一。

2 公路橋梁工程項目施工過程中樁基沉降產生的原因

2.1 端承型群樁沉降

公路橋梁工程中的樁群結構類型有很多，其中出現頻率最高的是端承型樁群。組成部分主要是端承樁，因此，剛硬性極強的持力層成為這種樁群結構最顯著的特點。端承型樁群正式投入使用后，能夠長時間承受巨大的重量，能夠利用不同的承臺將重量分散輸送到各個群樁地下層。這種承力模式不僅能讓樁體對自身承載的重量進行有效控制，還能在一定程度上提升樁體的承載強度。樁底部位四周土層的堅固度與群樁沉降現象有直接的聯系，而上述方法可以有效增加土層堅固度，極大地降低端樁刺入土層或者樁體發生沉降的幾率。

2.2 摩擦型群樁原因闡述

摩擦樁群和端承樁群均有可能會產生沉降，而且沉降產生的原因存在一定的差異性，想要詳細的分析出沉降產生的原因難度較大。工作人員對端承型群樁進行全面分析的過程中，發現單樁和承臺二者之間、單樁和單樁之間會存在一定的綜合作用力，這些綜合作用力會比較小，而且伴隨一些相互作用力，所以可以忽略不計。對摩擦樁群進行分析時，必須要多關注單樁和單樁相互之間的影響，因為荷載重量主要傳遞方式是通過摩擦的形式進行傳遞，所以這種摩擦下單樁相互之間的影響比較重要。不同的單樁相互之間以及不同的樁端土層相互之間都有可能會出現重疊應力的問題，導致樁基相互之間摩擦能力與樁基相互之間的承載能力相互影響。工作人員在對群樁承載能力強度進行研究時，不能只將目光集中在單樁承載力相互疊加方面，也要多關注一些樁體間的干擾與影響。

3 公路橋梁工程設計中的樁基沉降技術。

3.1 對彈性理論法的分析

基于彈性理論角度分析土與樁、樁與樁、土與土之間的作用方式，是研究單樁基礎在縱向上的承載力前提下，分別分析承載力和基礎土層之間的作用力和相對位移的關系。以彈性理論為中心，可在分析過程中拓展出系列的單樁沉降計算法，但所有計算方式的有效應用都是建立在樁基礎位移和周圍土層位移保持同步和協調的條件下的。從軸向承載下的樁基礎樁身的壓縮情況就能得出樁基礎發生位移的結果，具體則可以通過某個定點產生的 Minidlin 位移得知樁四周土體的位移。

3.2 單樁沉降設計方式

通過剪切變形法對其進行設計，剪切變形法使用的基本前提，就是要先確定樁體之間不會發生任何的變形或者出現任何原因的相對位移。樁體自身土體如果土體上層與土體下層二者之間沒有出現相對明顯的作用，則可以忽略掉樁端阻力對樁體產生的影響。如果經過觀察發現單樁出現沉降，而且沉降度已經達到某個臨界點 S，則土體也必然會隨之產生沉降，并伴隨剪切的狀況。如果將其移動到指定位置，剪切應力也會隨之發生傳遞，剪接應力在傳遞時，會沿著徑向的路徑來向著外側進行傳遞。如果這一剪接應力傳遞到某個點上，則該點區域剪切數值會明顯變小，工作人員在對其進行計算時，可以忽略掉該點的剪切值。

除了上述條件外，還要先假定該區域內發生的所有剪切情況都可以滿足彈性性質需求，因為剪切應力預期之間呈現的是正比例的關系，并且在和樁軸距離不遠的位置還有土體單位，可以判定土體單位豎向位移情況為 s，且水平位移不會發生較大的變化，所以整個計算過程中，這些方面的參數可以忽略掉不予計算。在該情況下，土體單元剪切應力與土體單元的剪切應變可以變化成更加滿足當前項目施工要求的形式，并利用 Gs 來表示土體健全狀態下的全模量。如果α代表了土體實際上的單元長度，則樁體的半徑可以通過 r0 來表示，樁體側邊的阻力可以通過 qn 來表示，按照平衡條件，對 S 進行計算，求得

該等式當中，rm 代表了單樁實際測量半徑。

3.3 群樁沉降設計法

對實體深基礎法進行討論，該基礎法也被稱之為等代墩基法。工作人員在對公路橋梁進行設計的過程中以及在對群樁沉降進行計算的過程中，最常用的方法就是深基基礎法，而且深基基礎法也是高承臺樁群與土層施工的基礎，但是整個處理過程必須要保證墩基始終都要處在規定的范圍內，且實體墩基和樁基土層二者之間可能會出現壓縮的情況，所以工作人員需要通過擴展計算的方式來計算出群樁的具體沉降數值。在工作開展的過程中，還可以將實體基礎底面當成主要的研究對象，結合地基土執行與附加應力性質等方面的要素，通過不同的計算公式來對目標進行計算。想要從根本上減少差異，保證工作的正常開展，相關工作人員就必須要按照工作實際開展情況，提出不同的預防措施。

3.4 本工程樁基礎的設計與施工銜接

本項目地處珠江三角洲南部，屬于軟土地質，因此在設計中要充分考慮這一情況。軟土含水率高、空隙比大，地基在受荷后，容易形成較高的超靜孔隙水壓。在軟土上修建的橋梁設施，更容易產生較大的沉降現象。而這種沉降一旦沒有得到有效的控制，尤其在改擴建的橋梁上，容易出現嚴重的質量問題。我們需要從設計開始就充分的考慮這一情況，并在施工中嚴格按照設計圖紙和施工要求進行作業，防止由于地基變形帶來的不利影響。

本工程在設計時已經做了較為細致的地質勘察工作，對樁底沉淀層厚度要求是當樁底為全風化巖或強風化巖時為10cm；當樁底為中風化或微風化巖時為5cm。樁基在成孔和清孔后應進行質量檢查，其技術指標(孔的中心位置、孔徑、傾斜度、孔深、孔內沉淀土厚度、清孔后泥漿指標等)應符合設計要求及《公路橋涵施工技術規范》的質量標準。鉆孔應按設計要求進行，并做好地質層面記錄，如發現地質情況與鉆探資料不符時，應報設計單位處理。

4 結語

文章從多角度論述了如何將樁基沉降融入到公路橋梁工程項目設計中，希望可以為日后工作開展提供參考。

[1]劉杰.道路橋梁施工在軟土地基上不均勻沉降的防治對策探討[J].工程技術研究,2017,(10):39+41.

[2]陳卓.橋梁設計在市政工程的要點分析[J].工程技術研究,2017,(10):200+206.

[3]謝立安.濕陷性黃土浸水濕陷對橋梁樁基負摩阻力影響深度的研究[J].公路,2016,(1):118-121.