公路桥梁工程中桩基沉降问题与对策研究

谷达明

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由于公路桥梁工程上部存在很大荷载，在纵向荷载、地基、承台的相互作用下导致桩基不会出现明显沉降变化[1]。但是，若桩基基础动态变化多端，或者存在其他干扰因素，相应的就会诱发桩基沉降问题。基于此，为更好的开展公路桥梁工程的设计施工作业，促进公路桥梁使用寿命的进一步延长，就必须认真做好桩基设计工作，并采取有效措施妥善解决桩基沉降问题。

1 公路桥梁工程的桩基设计工作

桩基设计工作通常会涉及到诸多内容，诸如确定桩基选型与方案、桩径、桩长与桩距参数、单桩基结构形式与承载能力等[2]。在公路桥梁工程建设过程中的一项基础工作就在于桩基设计，为确保公路桥梁结构的稳固性就必须科学、合理的开展桩基设计。桩基在一定程度上可以向地基传递水平、竖向的承载，以此可以帮助上部减轻负荷，促使桩基具备一定抗弯能力，这对于提高桩基结构刚度十分有帮助。由于公路桥梁工程存在许多类型，因此在选择桩基时也会存在明显不同，其中最为常见的就在于预制桩、灌注桩，其中钻孔灌注桩经常被应用到公路桥梁工程的桩基设计当中。若桩基存在很大刚度，可以帮助上部减轻沉降程度，还能够均匀的分摊桩基变形情况，促使桩基和周围介质之间产生一定摩擦 ，进而才能向周围土地更好的传递上部荷载，以此可以帮助桩体更好的减轻压力，从而能够为桩基结构的稳定性提供充足的保障[3]。

2 桥梁桩基设计原则

2.1 桩基荷载的作用

在设计桥梁桩基时通常会导致桥梁承受很大的荷载力，而承受的荷载形式主要有两种，诸如永久荷载、可变荷载，而因为各种因素都会影响到桥梁工程施工，因此还有可能会出现偶尔荷载的情况[4]。因为桥梁桩基通常需要承受很多荷载，为此在实际设计过程中必须充分考虑桥梁本身情况，在此基础上科学合理的组合处理荷载。通常情况下，桥梁桩基荷载组合形式也主要有两种：一种，承载力本身已经达到极限，如此一来可以导致桩基在承受力的边缘，相应的会直接影响到桩基结构的稳定性、安全性，导致无法承受其他荷载力；另一种就在于正常达到极限状态的情况下，桩基承受的变形力正常，为此就需要采取有效措施来控制变形情况。

2.2 侧向承载力

对于桥梁桩基的侧向承载力而言，极易受到各种因素的影响，为此就需要在设计过程中确保结构自身重力、其他方面的应力处于结构所承受的范围之内。同时，在设计桥梁桩基时还需考虑底盘所产生的侧向承载力的大小[5]。

2.3 负摩擦力

设计人员在设计桥梁桩基时有必要深入分析、研究负摩擦力问题，若桥梁桩基地层存在沉降问题，究其原因就在于过度开采地下水或过度开挖地表，相应的极易导致桩基底层出现不同程度的向下活动，而在桩基运行过程中借助这种作用力能够产生一定负摩擦力，由此会对桩基本身的可靠性、稳定性造成很大影响。基于此，在设计过程中有必要详细计算这一作用力，具体计算时需要对多个公式要求进行充分考虑。

3 公路桥梁工程中的桩基沉降问题分析

3.1 地质方面

在很长一段时间以来，桩基沉降问题在公路桥梁工程中一直都没有得到妥善解决，而造成桩基沉降的因素比较多，进而很难有效的解决这一问题。而在众多因素中，最为重要的因素就在于地质方面，受地质方面的影响极易影响到桩基沉降问题，甚至会导致问题变得更加复杂[6]。多数情况下都会在地下埋放公路桥梁工程中的桩基，但是因为土地硬度与形成压缩变形的情况呈反比，即随着土地硬度的增加相应的会降低压缩变形概率，反之土地如果比较松散相应的会提高压缩变形率。为此，在松散的土地中埋放桩基，极易导致桩基出现沉降，因此地质方面的因素是造成公路桥梁工程桩基沉降问题的重要原因。

3.2 设计方面

受设计方面因素的影响，也会导致公路桥梁工程发生桩基沉降的情况。若不能科学的设计公路桥梁搭板，则极易影响到整体结构的稳定性而诱发桩基沉降问题。且其他设计偏差也会影响到桩基。诸如：在承台设计过程中，承台的作用主要在于分布、承受从墩柱传过来的负荷，站在功能的角度上就可以明确做好承台设计的重要性，若不能不均匀的承受来自墩柱的负荷，则会直接造成桩基沉降问题[7]。基于此，为有效的避免或者减少这种情况，就需要高度重视承台设计工作。最后，有效设计桩基形式，该设计在一定程度上会直接关系到桩基沉降，甚至于不同桩基所产生的沉降方面存在明显不同，诸如打孔桩、钻孔桩，若桩基沉降问题均发生在这两种形式下，则极易导致沉降情况出现显著区别。

3.3 桩基形式

桩基形式在公路桥梁工程设计过程中紧密相关，如在沉降方面钻孔桩、打孔桩之前的区别非常明显。在桩基承受外部荷载相对较小的情况下，桩基沉降以桩间土压缩变形为主。

4 应对桩基沉降的有效对策

4.1 认真勘察地质环境

在公路桥梁工程中桩基建设工作具有一定复杂性、隐蔽性，各方因素都会直接影响到桩基结构施工质量，而这在一定程度上会关系到是否能够顺利的开展整个公路桥梁工程施工，还会对未来公路桥梁的运行使用产生很大影响。基于此，在施工前有必要做好各项准备工作，及时勘察公路桥梁工程的地质情况。在进行地质勘察时有必要借助设计人员、勘察人员的共同努力，提前将工作计划编制好，并将所要勘察的项目明确的标识出来，在此基础上严格审核各个项目，从而才能为地质勘察项目的完整性提供充足的保障。正式勘察时为准确的计算勘察结果，有必要严格按照一定计划，在此基础上着手开始设计公路桥梁工程，从而才能在后期施工中最大限度的避免出现桩基沉降的情况。

4.2 改进桩基选型与布局，优化墩台身

一些公路桥梁工程在施工过程中会遇到水，这种环境下的土体相对比较松软，更容易发生沉降。为此，设计人员有必要认真做好基础设计工作，若桥的位置选择在软土层上，则需要桩柱式单排装，为了有效缓解桩基压力还需设置一定承台。若桩基础位于水中，则需要充分思考水流冲刷可能会影响到桩基，在设计桩基长度时有必要将水流冲刷的深度去除。为合理的布局桩基，就需要将桩基本身的受力范围准确的计算下来，根据公路桥梁工程施工总长度对布局内的桩基数量进行准确的计算，并按照计算结果确保桩基受力范围均匀 ，以此能够有效改善因为桩基布局问题所造成的沉降问题。在一些特殊情况下，可能无法均匀的分布桩基，此时为对桩基进行补强处理就可能会用到附加结构。

4.3 单桩沉降式设计

为避免引发桩基沉降的问题，就有必要将单桩沉降式设计应用到公路桥梁中，在设计过程中有必要通过剪切变形的方式来处理桩体。若桩体之间的地质土壤不存在位移，则一旦桩基出现沉降则土体也会跟着一起沉降，且还会产生一定剪切作用，因为剪切所产生的力也会直接向外传送，此时应该不会出现位移情况，为此通过单桩沉降式设计能够有效的解决桩基沉降问题，但是由于这项设计中包含太多的因素，诸如参数变化、地基分层、桩基阻力等，为真正解决桩基沉降问题就必须充分考虑全部因素，以此才能最大限度的发挥这种设计方法所具有的效果[8]。

4.4 群桩沉降式设计

针对桩基沉降问题，利用单桩沉降式设计的解决过程本来就比较复杂，但是相比较于群桩沉降式设计便显得相对比较简单。在设计计算时一直最为常用的群桩沉降式设计方法便是实体深基础法，在具体设计过程中会发现一些计算十分复杂，经大量计算以后可以获得一个群桩的承受力数额，在此基础上又可以计算桩基沉降的沉降值。整个计算过程有必要抹除一些差异化存在，唯有此才能更好的保证计算结果的准确性。另外，在这种设计过程中为准确地计算沉降量还可以采用分层总和法，以此可以有效的解决桩基沉降问题。

4.5 工程优化的相关措施

首先，强化地质勘察 ，究其原因就在于造成桩基沉降问题的一个重要因素就在于地质方面的原因，为此有必要通过勘察地质来准确、详细的了解工程周围的土壤地质环境。实际勘察时有必要准确记录地质成因、稳定性、坡度变化和相关厚度，通过分析这些方面的地质情况可以及时明确地质不好的位置，此时可以借助单桩或群桩沉降式设计进行施工，具体在选择哪种方式时有必要结合资金情况、施工情况、地质情况等。其次，充分保证墩台质量，唯有此才能有效的避免出现桩基沉降的问题，严格按照国家相关部门的规定标准，一定要墩台受力均匀，以此才能有效的预防沉降，更好的优化整体工程。

结束语

综上所述，桩基沉降问题在当前公路桥梁工程中普遍存在，而这在一定程度上会直接影响到整体工程的建设质量。基于此，有必要明确公路桥梁工程中出现桩基沉降问题的原因，研究发现主要与地质、设计方面的因素有关，在明确相关原因后就需要结合实际情况制定科学的应对策略。