公路橋梁工程中樁基沉降問題與對(duì)策研究

谷達(dá)明

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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(tái)的相互作用下導(dǎo)致樁基不會(huì)出現(xiàn)明顯沉降變化[1]。但是，若樁基基礎(chǔ)動(dòng)態(tài)變化多端，或者存在其他干擾因素，相應(yīng)的就會(huì)誘發(fā)樁基沉降問題。基于此，為更好的開展公路橋梁工程的設(shè)計(jì)施工作業(yè)，促進(jìn)公路橋梁使用壽命的進(jìn)一步延長(zhǎng)，就必須認(rèn)真做好樁基設(shè)計(jì)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(jì)工作

樁基設(shè)計(jì)工作通常會(huì)涉及到諸多內(nèi)容，諸如確定樁基選型與方案、樁徑、樁長(zhǎng)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(xiàng)基礎(chǔ)工作就在于樁基設(shè)計(jì)，為確保公路橋梁結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性就必須科學(xué)、合理的開展樁基設(shè)計(jì)。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(fù)荷，促使樁基具備一定抗彎能力，這對(duì)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(shí)也會(huì)存在明顯不同，其中最為常見的就在于預(yù)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(jì)當(dāng)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?jǐn)倶痘冃吻闆r，促使樁基和周圍介質(zhì)之間產(chǎn)生一定摩擦 ，進(jìn)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?yàn)闃痘Y(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性提供充足的保障[3]。

2 橋梁樁基設(shè)計(jì)原則

2.1 樁基荷載的作用

在設(shè)計(jì)橋梁樁基時(shí)通常會(huì)導(dǎo)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?yàn)楦鞣N因素都會(huì)影響到橋梁工程施工，因此還有可能會(huì)出現(xiàn)偶爾荷載的情況[4]。因?yàn)闃蛄簶痘ǔＰ枰惺芎芏嗪奢d，為此在實(shí)際設(shè)計(jì)過程中必須充分考慮橋梁本身情況，在此基礎(chǔ)上科學(xué)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(dá)到極限，如此一來可以導(dǎo)致樁基在承受力的邊緣，相應(yīng)的會(huì)直接影響到樁基結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性、安全性，導(dǎo)致無法承受其他荷載力；另一種就在于正常達(dá)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(duì)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(jì)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(shí)，在設(shè)計(jì)橋梁樁基時(shí)還需考慮底盤所產(chǎn)生的側(cè)向承載力的大小[5]。

2.3 負(fù)摩擦力

設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)橋梁樁基時(shí)有必要深入分析、研究負(fù)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(dǎo)致樁基底層出現(xiàn)不同程度的向下活動(dòng)，而在樁基運(yùn)行過程中借助這種作用力能夠產(chǎn)生一定負(fù)摩擦力，由此會(huì)對(duì)樁基本身的可靠性、穩(wěn)定性造成很大影響。基于此，在設(shè)計(jì)過程中有必要詳細(xì)計(jì)算這一作用力，具體計(jì)算時(shí)需要對(duì)多個(gè)公式要求進(jìn)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(zhǎng)一段時(shí)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(jìn)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?xí)?dǎo)致問題變得更加復(fù)雜[6]。多數(shù)情況下都會(huì)在地下埋放公路橋梁工程中的樁基，但是因?yàn)橥恋赜捕扰c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(huì)降低壓縮變形概率，反之土地如果比較松散相應(yīng)的會(huì)提高壓縮變形率。為此，在松散的土地中埋放樁基，極易導(dǎo)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(jì)方面

受設(shè)計(jì)方面因素的影響，也會(huì)導(dǎo)致公路橋梁工程發(fā)生樁基沉降的情況。若不能科學(xué)的設(shè)計(jì)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(jì)偏差也會(huì)影響到樁基。諸如：在承臺(tái)設(shè)計(jì)過程中，承臺(tái)的作用主要在于分布、承受從墩柱傳過來的負(fù)荷，站在功能的角度上就可以明確做好承臺(tái)設(shè)計(jì)的重要性，若不能不均勻的承受來自墩柱的負(fù)荷，則會(huì)直接造成樁基沉降問題[7]。基于此，為有效的避免或者減少這種情況，就需要高度重視承臺(tái)設(shè)計(jì)工作。最后，有效設(shè)計(jì)樁基形式，該設(shè)計(jì)在一定程度上會(huì)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(dǎo)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(jì)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(duì)較小的情況下，樁基沉降以樁間土壓縮變形為主。

4 應(yīng)對(duì)樁基沉降的有效對(duì)策

4.1 認(rèn)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(fù)雜性、隱蔽性，各方因素都會(huì)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(huì)關(guān)系到是否能夠順利的開展整個(gè)公路橋梁工程施工，還會(huì)對(duì)未來公路橋梁的運(yùn)行使用產(chǎn)生很大影響。基于此，在施工前有必要做好各項(xiàng)準(zhǔn)備工作，及時(shí)勘察公路橋梁工程的地質(zhì)情況。在進(jìn)行地質(zhì)勘察時(shí)有必要借助設(shè)計(jì)人員、勘察人員的共同努力，提前將工作計(jì)劃編制好，并將所要勘察的項(xiàng)目明確的標(biāo)識(shí)出來，在此基礎(chǔ)上嚴(yán)格審核各個(gè)項(xiàng)目，從而才能為地質(zhì)勘察項(xiàng)目的完整性提供充足的保障。正式勘察時(shí)為準(zhǔn)確的計(jì)算勘察結(jié)果，有必要嚴(yán)格按照一定計(jì)劃，在此基礎(chǔ)上著手開始設(shè)計(jì)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(jìn)樁基選型與布局，優(yōu)化墩臺(tái)身

一些公路橋梁工程在施工過程中會(huì)遇到水，這種環(huán)境下的土體相對(duì)比較松軟，更容易發(fā)生沉降。為此，設(shè)計(jì)人員有必要認(rèn)真做好基礎(chǔ)設(shè)計(jì)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(tái)。若樁基礎(chǔ)位于水中，則需要充分思考水流沖刷可能會(huì)影響到樁基，在設(shè)計(jì)樁基長(zhǎng)度時(shí)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(zhǔn)確的計(jì)算下來，根據(jù)公路橋梁工程施工總長(zhǎng)度對(duì)布局內(nèi)的樁基數(shù)量進(jìn)行準(zhǔn)確的計(jì)算，并按照計(jì)算結(jié)果確保樁基受力范圍均勻 ，以此能夠有效改善因?yàn)闃痘季謫栴}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(shí)為對(duì)樁基進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)處理就可能會(huì)用到附加結(jié)構(gòu)。

4.3 單樁沉降式設(shè)計(jì)

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(jì)應(yīng)用到公路橋梁中，在設(shè)計(jì)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(huì)跟著一起沉降，且還會(huì)產(chǎn)生一定剪切作用，因?yàn)榧羟兴a(chǎn)生的力也會(huì)直接向外傳送，此時(shí)應(yīng)該不會(huì)出現(xiàn)位移情況，為此通過單樁沉降式設(shè)計(jì)能夠有效的解決樁基沉降問題，但是由于這項(xiàng)設(shè)計(jì)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(jì)方法所具有的效果[8]。

4.4 群樁沉降式設(shè)計(jì)

針對(duì)樁基沉降問題，利用單樁沉降式設(shè)計(jì)的解決過程本來就比較復(fù)雜，但是相比較于群樁沉降式設(shè)計(jì)便顯得相對(duì)比較簡(jiǎn)單。在設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)一直最為常用的群樁沉降式設(shè)計(jì)方法便是實(shí)體深基礎(chǔ)法，在具體設(shè)計(jì)過程中會(huì)發(fā)現(xiàn)一些計(jì)算十分復(fù)雜，經(jīng)大量計(jì)算以后可以獲得一個(gè)群樁的承受力數(shù)額，在此基礎(chǔ)上又可以計(jì)算樁基沉降的沉降值。整個(gè)計(jì)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(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性。另外，在這種設(shè)計(jì)過程中為準(zhǔn)確地計(jì)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(qiáng)化地質(zhì)勘察 ，究其原因就在于造成樁基沉降問題的一個(gè)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(zhǔn)確、詳細(xì)的了解工程周圍的土壤地質(zhì)環(huán)境。實(shí)際勘察時(shí)有必要準(zhǔn)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(shí)明確地質(zhì)不好的位置，此時(shí)可以借助單樁或群樁沉降式設(shè)計(jì)進(jìn)行施工，具體在選擇哪種方式時(shí)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(tái)質(zhì)量，唯有此才能有效的避免出現(xiàn)樁基沉降的問題，嚴(yán)格按照國(guó)家相關(guān)部門的規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，一定要墩臺(tái)受力均勻，以此才能有效的預(yù)防沉降，更好的優(yōu)化整體工程。

結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，樁基沉降問題在當(dāng)前公路橋梁工程中普遍存在，而這在一定程度上會(huì)直接影響到整體工程的建設(shè)質(zhì)量。基于此，有必要明確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(jì)方面的因素有關(guān)，在明確相關(guān)原因后就需要結(jié)合實(shí)際情況制定科學(xué)的應(yīng)對(duì)策略。