桥梁桩基础沉降设计要点与难点研究

谭俊波

（四川科辉工程设计研究有限责任公司 610066）

桥梁桩基础沉降设计要点与难点研究

谭俊波

（四川科辉工程设计研究有限责任公司 610066）

近年来，随着我国社会经济的高速发展，国内基础设施建设也迅速发展起来。桥梁桩基工程是桥梁工程的基础工程之一，桩基的稳定性直接决定了桥梁整体工程的稳定性。因此在桥梁工程中，必须要重视相关的桩基工程的质量。虽然桩基能够解决由于地质问题导致的桥梁工程施工困难，但是桩基也会随着时间或其他意外情况发生沉降现象，进而成为引发桥梁事故的隐患。因此，桥梁桩基础沉降的科学分析和设计对于桥梁施工的质量起着至关重要的作用。

土体变形；固体形变；摩擦阻力；桥梁承载力

引言：

随着我国经济的快速发展，交通运输业也取得了较大的发展成果。桥梁工程作为现代交通运输线路的重要组成部分之一，其质量必须得到保证。桩基是桥梁建筑的重要组成部分，但是，由于其位置因素，导致其出现问题时不容易被发现，所以，桥梁的安全受到了很大的威胁。实际施工环节，受到施工地段的地质限制，有些时候桥梁工程在施工的时侯必须要先进行桩基工程，而桩基沉降现象一直是桩基工程设计、施工环节的难点，并且其对于桥梁桩基的稳定性、耐用性都有着重要影响，间接成为决定桥梁桩基工程质量的关键因素之一。

1.桥梁桩基础施工的意义

桩基础又简称桩基，是工程中常见的一种基础类型，在工程采用桩基础的设计主要是由于地质条件限制或是建筑要求较高这两种原因。

在桥梁工程中，桩基工程也是由于地面地质条件较差或是对桥梁高度有较高要求的情况下，采用桩基的方式进行下层地面的建设。换句话说，就是整个桥梁工程的主体部分和地面的直接联系是通过桩基工程来实现，因此桩基就是桥梁工程向地面的延伸部分。桩基即使桥梁工程在地面的主要支撑点，因此桩基工程的质量与桥梁工程的质量会有较为紧密的联系。并且当桥梁桩基发生沉降时，桥梁的主体工程也会发生相应的沉降或位移，导致桥梁在承载力的影响下受到的张力或刚力变大，进而变得脆弱，容易发生坍塌、崩裂现象等，对交通安全产生极大得威胁。

2.建筑施工中桩基沉降的一般规律

土体的含水率、压缩性均和液限呈现正相关的关系，液限越高土体的含水率越大、压缩性越高。软土的渗透性较低，因此，地基在承受较大的荷载后，超静孔隙水压力的存在导致了软土的流变特性。这也正是建筑当中沉降产生的原因所在，软土地基的沉降是一个持续性的过程，且不因施工的结束而停止。众所周知，地基沉降会对建筑物的使用性能和外观性能带来不好的影响，严重的时候甚至造成建筑物的毁坏，但是影响建筑物性能最主要的原因是不均匀沉降和短时间内大幅度沉降的发生。不均匀沉降会导致建筑物在结构外观上产生裂缝、甚至造成建筑物的扭转和倾斜。实际生活所见的建筑物的断裂、坍塌等工程事故也和不均匀沉降有很大的内在联系。这就要求我们足够重视地基沉降问题，充分考虑和地基沉降相关的各个因素，以及建筑设计中的重点和难点问题，从而保证我们可以在施工前实现对地基沉降问题做出判断并加以控制，从根本上防止和减少建筑工程事故的发生。

3.桥梁桩基沉降中的难点

桥梁桩基工程无论施工时工艺的高低，都会随着使用时间的增加而发生不同程度的沉降情况。并且导致桩基沉降的因素有很多，因此在解决沉降问题时，很难通过一种方法就改善沉降情况；此外桩基沉降速度较慢，并不能直观地通过肉眼观察出来，即使通过机器对桩基周围的土体进行检测，有时也不能发现；桩基沉降现象有时并不遵循一般的沉降规律。

3.1 桩基沉降的原因多变

导致桩基沉降的因素有很多，桩体本身的技术缺陷、土体的质地问题、过量承载等，这些因素都有可能导致桥梁桩基发生沉降现象，或是单一原因或是多种原因共同作用。并且桩基沉降过程呈一种“非线性”形式，很难通过规律的总结推测出桩基沉降的原因，因此在解决这一问题上存在无从下手的情况。

3.2 桩基沉降现象难以观察

桩基沉降是桥梁桩基在使用过程中必然发生的情况，但是有些桩基存在一定范围上的弹性设计，但是桩基沉降的位移距离或是偏差角度是否还在允许范围之内就无法轻易做出判断。而且桩基沉降程度无法确认，在解决这一问题时也就无法确定一些相关事项的具体操作。

3.3 桩基沉降不遵循线性规律

桩基沉降发生的因素较多，在不同的外部因素影响下，沉降发生的情况不尽相同，这就导致桥梁桩基沉降情况无法通过线性规律的方式进行简单的推断和估计，只能通过实地的实时检测来确认桩基沉降情况的具体细节，直接加大了相关的人力物力投入。

4.桥梁桩基沉降设计思路

4.1 从时间角度上来看，桥梁桩基沉降具备一定的时间上的规律，即稳定桩基的沉降年限是相对固定的，大约时间在8-10年之间，在这之前的沉降相对较为缓慢，约为7mm左右，对桥梁工程的整体稳定性影响还较小，因此沉降问题的处理和解决可以从桥梁桩基施工完的第8年开始，相对可以降低人力物力消耗。

4.2 从物理学中土体力学的方向出发，可以对桥梁桩基沉降的主要因素进行锁定，根据长期的工作经验可以看出，对桥梁桩基沉降速度影响较大的两个因素是桩体部分的固体变形和桩体所在土体的流变。由于桩体在进入土体后会发生刺入型形变，因此可以判断出刺入型形变是桥梁桩体沉降的最重要限制因素。在桩体工程施工完成后，可以对土体结构和桩体结构进行经验性检测，来确认桩体固体形变的发生速率和土体流变的发生速率，进而对刺入型形变的情况进行一个初步了解，结合实用时间对桩体沉降情况进行进一步判断，这对改善桥梁桩体沉降问题具有重要得意义。

4.3 一般情况下桥梁桩体沉降位移与其受到的摩擦阻力具有一定联系：桩体沉降产生的位移情况越严重，受到的摩擦阻力越大，当摩擦阻力大到一定程度时，就会发生桩体的滑动位移，这种位移是桥梁桩基沉降中最为严重的一种位移情况。因此在针对桥梁桩体沉降问题中，应当格外针对这种滑动位移情况，首先需要对桩体沉降情况进行实时检测，检测纵向沉降距离和横向位移距离，并及时确定桩体在土体中受到的摩擦阻力系数，当系数接近临界值时，提前做好应对桩体发生滑动位移的方案，防止桥梁发生安全问题后再去进行弥补的情况出现。

4.4 应对桥梁桩基沉降问题还需要把握好土质变形的情况。相对位移的规定距离在3-6mm之间，此外产生相对位移的主要原因是桩基周围的图层受力情况超过了极限值，这种情况下土质会发生较大的变形，进而引发桩体滑移现象，假如桥梁的承重持续增加，滑移的波动范围会进一步扩大，因此土体的变形可以说是桥梁桩基变形、沉降、位移的一个根本原因。且滑动位移是桩基沉降问题中对桥梁主体工程安全危害最大的一种位移情况，因此在应对桩基一般性沉降问题时，需要格外注意土体的变形情况，在解决沉降问题的同时，及时处理由于土体过分变形而产生或可能产生的滑动位移。

结语：

在桥梁工程中，桩基作为桥梁向地面延伸部分，其质量必须有所保证。除去技术上的投入之外，解决桩基沉降问题更多的是依靠施工人员对于土体质地的了解情况、对桥梁承载力的准确计算、对沉降原因的确认，综合多方数据条件才能产生一个良好的解决方案，从而提高桥梁桩基工程的质量，进而提高桥梁主体工程的质量。只有从整体上把握桩基沉降的因素，才能对桩沉降情况做到可控。

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