道路桥梁桩基沉降问题论述

崔静贤

【摘 要】随着国民经济的持续发展，我国桥梁工程建设也不断进步，桥梁的结构也日新月异，同时，桥梁工程在运行过程之中的负荷量也不断增加，不可避免的出现了一系列质量问题，例如：桩基沉降等现象，因此，准确的分析桥梁工程设计中的桩基沉降对于施工工作发挥着重要的指导作用。本文就主要对道路桥梁桩基沉降相关问题进行了简要分析。

【关键词】道路桥梁；桩基沉降；措施

在当前我国社会经济发展的过程中，道路桥梁建设施工有着十分重要的意义，这不仅给人们生活带来了许多的便利，还有效的促进了我国国民经济的发展。不过，从当前我国道路桥梁工程建设施工的实际情况来看，人们在道路桥梁工程施工中还存在着许多的问题，这也就使得道路桥梁路面路基结构中存在着许多的安全隐患。

一、关于桩基施工中的沉降问题概述

在计算机普遍应用的几天，建筑物的上部结构能够很大程度上被预知和掌握，而对于建筑物所处的地区的地下土层分析就相对困难得多。人们一般是通过设计前几个钻孔得到的土样分析来确定相关的数据，在施工后，通过槽底的钎探结果来大体了解土层的表面信息，至于更深层次的土地情况就无法全面的掌握。因此在很多时候会采用经验法进行桩基的处理，这就很容易产生误差，严重的会对整个建筑物的质量造成损害。而且桩基的工程都是在地下进行，工程一旦竣工就很难再次进行检验，如果在使用途中出现隐患也难以察觉，从而带来难以补救的后果。

地基基础的工程事故发生原因有很多种，可能与勘测、设计、构建、制造、安装、使用等多种因素都相关联。而这些因素中，一些因素会导致突发性的事故，另一些导致的危害可能会在长期的使用中慢慢产生。从安全上讲，突发事故的危险性更为严重。因此寻找到桩基施工产生失误的原因，也就找到了地基基础工程事故发生的原因。

二、沉降分析

1、单桩沉降

对于一桩一基的情况，单桩的沉降就是一个实际的工程问题，因此想要对单桩基的沉降进行估算，首先就得先分析单桩的沉降。在竖直工作载荷的作用下单桩沉降主要有以下两部分组成：①桩身混凝土自身的弹塑性压缩；②桩端以下土体所产生的桩端沉降。因此单桩桩顶的沉降可以表达为：桩身压缩通常情况下是将桩身混凝土看做弹性材料，并应用弹性理论进行计算。桩端以下的土体压缩包含土的主固结变形和次固结变形以及钻孔桩有桩端沉渣压缩等，同时当桩端刺入土体后可能会发生变形。由于固结变形而产生的沉降是随着时间的推移而发展的，因此其具有时间效应的特征，如果当桩端以下土体的压缩与载荷的关系近似为直线的时候，我们也能够将土体看做线弹性介质并运用弹性理论对其进行近似运算。在实际的工程应用中可以根据实际载荷情况、土层条件、桩的种类来选择适合的桩基沉降计算模式及相应的计算参数，目前在工程中主要计算单桩沉降的有弹性理论法、载荷传递法和剪切位移法。

（1）弹性理论法

弹性理论计算方法是在20世纪60年代提出来的，它的基本思路是将桩土性状做系统化的分析，并将实际情况进行理想化，使其成为数学上容易处理的模型，随后对单桩在竖向荷载作用下桩土之间的作用力与位移之间的关系进行研究，并基于桩的位移与临近土位移的协调条件，同时借助于轴向荷载下桩身的压缩求得桩的位移，又应用荷载作用于半无限体内某一点所产生的明德林（Mindlin）理论位移解求得桩周土体的位移。由于弹性理论假定桩土界面普遍满足弹性即界面不发生滑移这一条件，沿界面诸相邻点的桩位移应与土位移相等，由此即可求得桩身摩阻力和桩端阻力的分布，并进而求得桩的位移分布。

（2）载荷传递法

载荷传递法是目前实际桩基工程应用最为广泛的简化算法，它的基本理论是将桩基划分为许多微小单元，随后并将每一个微小单元与土体之间用非线性弹簧联系，用这种方法来模拟桩-土间的载荷传递关系。桩端处土也可以用非线性弹簧与桩端联系，这些非线性弹簧的应力——应变关系，这一关系一般就称作为传递函数，考虑每个单元的内力与位移的协调关系，就可以求解出桩基的载荷传递及沉降量。荷载传递法的关键就在于建立一种真实反应桩土界面侧摩阻力和剪切位移的传递函数。

（3）剪切位移法

剪切位移法主要是假定受荷载桩基的桩身周围土体以及承受剪切变形，由于桩土之间没有相对的位移，因此我们可以将桩土看作为理想的同心圆柱体，同时剪应力是从桩侧表面沿径向向四周扩散到周围土体中；摩擦桩一般在工作荷载作用时，桩端承担的荷载比例较小，因此沉降主要是由桩侧传递的荷载所引起。于是我们可以监测桩土之间的相对位移情况，并计算出其剪切应力就可以得出桩基的沉降。

2、群桩沉降

群桩是由群桩、土和承台共同组成，并且群桩基础在竖直载荷的作用下其沉降变形是由桩、承台、地基土之间相互作用而影响的，因此群桩基础沉降与单桩基础沉降相比，其是一个极其复杂的问题，因为它涉及的因素很多，例如：群桩的几何尺寸、桩于桩之间的距离、桩基的根数、桩基施工流程、土的类别和性质、土层剖面的变化、荷载的大小和荷载的持续时间等众多因素。同时影响群桩基础沉降与单桩基础沉降的主要因素也不尽相同，单桩主要是由于桩基的侧面因为摩擦力过小而承受不了建筑物的静载荷和活荷载而产生沉降，而群桩基础由于比单桩基础的侧面所受的摩擦力大，所以他的摩擦力可以不用优先考虑，而影响群桩基础的主要因素是桩基端以下土层的压缩性相关。在设计单桩或群桩基础时一定要注意，当持力层下有软下卧层的时候，单桩试验承载力和变形虽然能满足设计要求，但并不代表群桩基础也能满足其设计要求，因此遇到上述情况的时候就要认真检查群桩周围的土质条件、桩距的设计大小、载荷水平和承台的设置方式等因素，随后要经过一系列的验算后方才确定群桩基的设计方案。

3、桩筏基础沉降

桩筏基础主要是由群桩和筏板大体两部分组成，因此根据弹性地基板或弹性地基梁理论，可以设想当在其筏形基础上施加均布荷载后，筏基或箱基由于扰度的存在会形成中间大、周边小的碟形沉降。在高层建筑的结构类型中主要有框剪结构、框筒结构以及筒中筒结构等，同时还会在高层建筑的主体结构上设置裙房结构，而且桩基的分布通常采用等桩长、等桩距、等桩径的均匀布桩方案，这样的方案就使得基础的差异沉降就显得尤为突出，当基础的碟形沉降出现的同时还伴随着基底反力和桩顶反力的马鞍分布现象，这种现象在某一方面来说，它增加了基础的整体弯矩和剪力，使得基础底板的配筋增加；同时由于桩顶反力的马鞍形分布，使得中间部位的基础底板抗冲剪力，所以我们可以采取增加桩筏基础的底板厚度，以此来增加它的抗冲剪力的能力；另一方面，由于在上部结构-基础-桩基（地基）存在共同作用下，当基础出现差异性沉降的时候就会使得上部结构产生次生应力，从而容易使上部結构产生裂缝并降低了建筑物的正常使用极限和可靠度，有时甚至会对结构产生破坏影响建筑物的承载能力极限。由上可知，当满足了结构载荷的承载能力极限的状态时，为了使其成为高层建筑优化设计的目标，我们就要慎重考虑桩基础的布置，以此来减小桩基础的差异性沉降。

结束语

总之，在当前我国道路桥梁沉降段施工的过程中，技术人员必须要根据工程施工的实际情况，采用相应的施工工艺来对其进行处理，从而使得道路桥梁结构的施工质量得到进一步的提升，保障了道路路面结构的完整性。

参考文献：

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