軟土地基橋梁樁基施工沉降監測與處理技術研究

摘" 要：本文[A2] 通過研究軟土地基橋梁樁基沉降監測與處理技術，并分析沉降監測方法、數據采集系統和誤差處理，可以探討不同工況下沉降變化規律。采用預壓與排水固結和復合地基加固以及樁基優化設計等處理技術，對軟土地基沉降控制效果進行對比分析。，研究結果表明[A3] ：合理布設監測點與優化樁基設計能夠有效減少不均勻沉降，提高橋梁的安全性與耐久性。

關鍵詞：軟土地基；" 橋梁樁基；" 沉降監測；" 誤差分析

中圖分類號：U443.15

Research on Settlement Monitoring and Treatment Technology for Bridge Pile Foundations Construction on Soft Soil Foundations

ZHANG Cailong

CCCC SecondECOND[A4]" HighwayIGHWAY EnggineeringNGINEERING Testing Technology CoO.， LtdTD.， Xi'an， Shaanxi Province， 710000 China

Abstract： This paper studies the settlement monitoring and treatment technology for bridge pile foundations on soft soil foundations， analyzing settlement monitoring methods， data acquisition systems， and error processing. The settlement variation lawspatterns under different working conditions are explored. Preloading and drainage consolidation， composite foundation reinforcement， and optimized pile foundation design techniques are applied to compare and analyze the effectiveness of settlement control in soft soil foundations. The research results indicate that rational deployment of monitoring points layout and optimized pile foundation design can effectively reduce uneven settlement and improve the safety and durability of bridges.

Key Wwords： Soft soil foundation; Bridge pile foundation; Settlement monitoring; Error analysis

1.引言[A5]" " " " 軟土地基廣泛分布于沿海、河流沖積平原及湖泊沉積地區，其高含水量、低強度與高壓縮性對橋梁樁基施工和長期運營構成嚴峻挑戰。受地基承載力不足和施工擾動影響，樁基沉降問題易引發橋梁結構變形，影響行車安全與使用壽命。合理的沉降監測技術能夠提供實時數據支持，為施工調整及后期運維提供科學依據。優化樁基設計與沉降處理措施有助于提高橋梁的穩定性與耐久性，降低不均勻沉降風險，確保結構安全。

21" 軟土地基橋梁樁基施工沉降監測技術21.1 [A6]" 沉降監測方法與測點布設" " " "沉降監測方法中：水準測量法利用精密水準儀測定樁基和橋墩和橋臺沉降量，精度高適用于長期監測；全球定位系統（Global Positioning System，GPS）GPS[A7] 測量法采用高精度衛星定位技術可以實時動態監測，大多用于大面積橋梁沉降監測；固定測點位移監測法在關鍵承重部位設點定期測量分析變形趨勢；分層沉降監測法在不同深度埋設測點評估不同地層的沉降變化。測點布設應綜合考慮橋梁結構、地質條件和施工工藝保障數據代表性[1]。監測點應覆蓋主墩、橋臺與地基關鍵部位[A8] ，測點間距依據橋梁跨度和樁基分布確定，大跨度橋梁可以在主墩區域加密測點。深層沉降監測可以采用多點沉降管，在不同深度埋設傳感器分析軟土層沉降特性為地基處理提供參考。

21.2[A9]" "監測儀器與數據采集系統" " " "沉降監測依賴高精度測量儀器和穩定的數據采集系統。（1）水準測量儀器常用電子水準儀，測量精度可達0.1 mm，適用于長期沉降監測。（2）GPS測量設備選用高精度實時動態差分技術（Real-Time Kinematic，RTK）的GPS接收機，可以實時監測橋梁關鍵部位的沉降變化，提高監測效率。（3）分層沉降監測設備采用分層沉降儀，根據在鉆孔內布設多個測點，記錄不同深度的沉降情況。（4）自動監測系統利用無線傳感器與數據采集模塊，將監測數據實時傳輸至遠程服務器，實現無人值守的沉降監測，適用于橋梁長期運行階段的健康監測。

數據采集系統采用多通道數據采集器支持多種傳感器接口，能夠兼容水準儀、GPS設備、位移傳感器等多種測量儀器。數據采集系統具備自動存儲和遠程傳輸和異常預警功能，能夠對監測數據進行實時分析，發現異常沉降趨勢后及時發出預警信號。監測數據存儲采用數據庫管理模式便于數據檢索與趨勢分析。測量數據經軟件處理后可以生成沉降曲線和等值線圖，為施工調整與橋梁維護提供直觀依據。

21.3[A10]" "監測數據處理與誤差分析" " " "沉降監測數據中儀器誤差由測量設備的精度決定，可以根據定期標定與比對測量加以控制。操作誤差來源于測量人員的操作不規范，如水準測量時的讀數誤差、GPS測量中天線擺放不穩等。環境誤差包括氣溫、濕度、風力等外界因素對測量結果的影響，尤其在GPS監測中，大氣折射效應可能導致測量偏差。數據處理誤差涉及計算方法的選取，常采用加權平均法、最小二乘法等優化計算，提高數據精度[2]。誤差分析可以采用相對誤差和絕對誤差計算方法。假設某測點的水準測量值為[A11] ?，理論計算值為 ，則絕對誤差計算公式[A12] 如下：

相對誤差計算公式為：

多次測量后，可以計算均方誤差（Root Mean Square，RMS），評估測量精度：

式（1）（2）（3）中：表示測量得到的沉降值； 表示理論計算的沉降值；代表絕對誤差； 代表相對誤差；為測量次數；為均方誤差，用于評估測量數據的精度。

21.4 沉降變化規律分析

某橋梁建設項目位于典型軟土地基區域，主橋墩樁基采用鉆孔灌注樁，并在施工過程中布設高精度沉降監測點，以評估軟土沉降特性并優化施工工藝。監測數據采集自橋墩樁基頂部4個測點，測量周期為180 天[A15] d，測量數據經過去噪、異常值剔除和平滑處理，以減少環境干擾和測量誤差，并采用最小二乘法進行數據擬合分析。數據表明，沉降速率在前90 天d較快，初期沉降主要受樁基自重和土體擠壓效應影響，60 天d后土體逐漸固結，沉降速率下降，120 天d后趨于穩定，最終沉降量接近43 mm。計算沉降速率發現，前30 天d的平均沉降速率約為0.5 mm/天[A16] d，90 天d后降至0.1 mm/天d。曲線擬合結果顯示，沉降量隨時間呈非線性遞減趨勢，符合土體固結理論，為橋梁沉降控制提供了量化依據。

32" 軟土地基橋梁樁基沉降處理技術32.1 [A17]" 預壓與排水固結法" " " "軟土地基高壓縮性和低滲透性導致樁基施工沉降，這是主要由超靜孔隙水壓力消散和土體固結引起的。預壓與排水固結法通過施加預壓荷載和排水系統加速固結提高地基承載力，預壓方式包括堆載預壓、真空預壓和聯合預壓，其中，堆載預壓利用堆土或砂袋模擬結構荷載，真空預壓通過排水管和氣密膜形成負壓排水加快固結。排水系統由砂井和塑料排水板或垂直排水管組成，優化布設可以降低孔隙水壓力縮短固結時間。預壓荷載分階段加載監測沉降量和孔隙水壓力和地基承載力，控制加載速率和卸載時間防止地基失穩或二次沉降[3]。預壓處理后軟土地基壓縮性降低，承載力滿足樁基施工需求沉降控制效果顯著，適用于復雜地質條件下的橋梁基礎處理。

32.2復合地基加固技術" " " "復合地基常見的加固方式包括水泥攪拌樁、砂石樁、CFG樁（水泥粉煤灰碎石樁）、高壓噴射注漿等。水泥攪拌樁采用深層攪拌工藝，將水泥漿體與軟土充分混合，形成固結體，提高土體強度，適用于高含水量軟土；砂石樁根據振動沉管或擠密樁機將砂石填充于軟土中，形成排水通道，并增強地基承載能力，適用于滲透性較好的軟土層；CFG樁結合了水泥攪拌樁與砂石樁的優點，具有較高的承載能力和良好的排水固結效果，在橋梁樁基處理中應用廣泛；高壓噴射注漿根據高壓射流將水泥漿液噴入地基土層，使土體顆粒重新排列并形成固結體，提高整體強度，適用于軟土地基的局部加固[4]。復合地基加固后，樁土應力比直接影響沉降控制效果，合理分配樁體與土體荷載，可優化應力傳遞機制，提高整體穩定性。地基總沉降量可表示為：

式（4）中：為復合地基沉降量；為單位面積承載荷載；為加固層厚度；為土體壓縮模量；為樁體剛度模量。考慮樁土應力比（定義為樁承擔荷載與總荷載之比）：

式（5）中：為樁體面積占總地基面積的比例。假設某橋梁樁基采用CFG樁復合地基技術，樁體材料彈性模量 ，土體彈性模量，樁徑，樁間距，荷載 ，計算復合地基的樁土應力比與沉降量，計算結果如下表1所示：[A19]

計算結果表明，復合地基樁土應力比為0.78，即78%的荷載由樁體承擔，沉降量降低至32.6 mm，相較未加固的天然軟土地基（沉降量約85 mm），沉降控制效果顯著。

32.3 施工過程中的實時調整策略

橋梁樁基施工過程中軟土地基的不均勻沉降具有較大不確定性，實時調整策略能夠有效降低沉降風險提高施工安全性。實時監測系統對樁基沉降、地基變形和地下水位進行連續觀測，基于監測數據分析沉降發展趨勢調整施工參數。若監測數據顯示沉降速率超過設定閾值，可以采取優化樁基施工順序和調整荷載分布或增加地基加固措施等手段進行修正[5]。施工區域內不同樁基的沉降差異較大時，可以調整樁長和樁徑或樁間距改善荷載傳遞路徑，讓地基承載能力均衡分布。調整前后的數據對比表如表2，以某橋梁樁基施工監測數據為例，統計調整前后30 天d、60 天d、90 天d及120 天d的樁基沉降量，分析調整措施的效果。

由表2可得，實時調整措施有效降低了沉降速率，調整后30 天d沉降量減少23.2%，60 天d減少18.5%，90 天d后減幅逐漸收斂，整體沉降量降低13.5%。分析表明，調整施工順序、優化樁基設計與強化地基處理措施能夠顯著改善沉降控制效果，確保橋梁結構長期穩定。施工過程中依據實時監測數據調整施工策略，提高施工質量和安全性，減少沉降對橋梁結構的不利影響，為軟土地基橋梁樁基施工提供有效的控制方法。

43" 結論

本研究表明合理布設監測系統能夠準確獲取沉降數據，優化地基加固與樁基設計能夠有效控制沉降量提高地基承載能力。預壓與排水固結法加速軟土固結，復合地基技術改善應力分布，優化樁基施工工藝降低不均勻沉降風險，實時調整策略確保施工質量。研究結果表明，綜合運用多種沉降控制技術能夠提升橋梁耐久性減少運營期間的維護成本。

參考文獻

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