公路桥梁工程设计中桩基沉降问题

邓宗原

（怀化市交通规划勘察设计院有限公司，湖南 怀化 418000）

由于公路桥梁工程建设施工规模相对较大，其中所涉及的工程设计难点问题相对较多，尤其是桩基础结构稳定性问题，是公路桥梁工程设计单位所需要考虑的重点环节之一。因为公路桥梁的荷载主要是通过桩基础部分来进行承担，为了有效保证公路桥梁的通车安全，需要进一步加强桩基础结构的稳定性。但是当前我国很多地区桥梁工程在长时间的使用过程中产生桩基础结构沉降问题，桩基础的结构产生不同形式的变化，桩基础结构的稳定性受到了严重的影响，直接影响到桥梁的使用安全性和使用寿命。因此，在桥梁工程设计工作中必须要重点考虑桩基础沉降问题所产生的影响，对沉降问题产生的影响因素进行全面判断，提出有效的控制策略来加以保障。

1.公路桥梁桩基础产生沉降问题的主要原因

通常情况下，桥梁桩基础结构产生沉降问题的主要原因，是因为基础结构部分的地质条件承载能力不足，经常会受到一些不良软土条件因素的干扰，造成基础结构部分的土体稳定性下降，进而在桥梁结构强大荷载的作用条件下会产生桩基础下降问题。相关设计工作人员通过对桥梁桩基础产生沉降问题进行针对性勘查和分析之后，发现桩基础沉降问题的产生具有一定的连续规律性，为了避免桩基础产生更加严重的破坏，必须要采取针对性的控制策略。其中桩基础沉降问题的主要影响因素包含以下几个方面。

1.1 施工区域的地质条件因素影响

由于我国各个不同地区地质条件构成差异性相对较大，土体结构和桩基础结构下部土体相互之间产生作用，土壤结构的硬度大小直接关系到桩基础的结构稳定性和支撑性。土体刚性程度越大则土体内部的可压缩空间就越小，因此桩基础产生沉降问题的程度也就越小，相反在受到一些软土地基条件的影响下，桩基础下方部分的土体可压缩性能相对较大，进而会产生桩基础下沉现象。

1.2 公路桥梁工程设计存在缺陷

由于在我国部分地区受到不良地质条件因素的影响，桥梁工程产生桩基础沉降问题的概率相对较大，同时在工程基础设计工作中，由于相关设计工作人员并没有对工程建设施工区域的实际地质条件状况进行深入分析和研究，没有考虑到地下的土层因素的影响，造成桥梁结构的基础稳定性不足，进而会出现桩基础产生明显的沉降问题。与此同时，为了有效分散桥梁桩基础结构的承载力，某些设计工作人员会采取承台设计工作方法，但是针对现行的桥梁设计规范要求当中，对于承台的设计工作标准并不是非常明确，同时设计工作人员自身缺乏相应的设计参照标准，经常会出现凭借自身的工作经验来进行桩基础设计，进而造成桥梁桩基础设计工作和实际环境之间存在一定的差异，在后续的使用过程中会造成桩基产生沉降现象[1]。

1.3 桩基础类型的选择误差

通过大量的实验工作分析可以看出，桩基础结构的类型选择和桩基础的沉降表现形式之间有着密切的关联，桩基础结构的不同所产生的基础沉降量也有所差异。比如，钻孔桩和打孔桩在后续的桩基础沉降问题上表现形式有所不同，并且在承受相同荷载力的条件下，钻孔桩基础的沉降表现形式，主要是以地基结构内部的土壤压缩变形为主，而打孔桩基础结构所产生的沉降问题，主要体现在桩体之间土体产生压缩变形问题为主，因此在针对桥梁工程基础结构设计工作中，必须要结合施工区域的地质条件情况，对桥梁桩基础结构类型进行针对性，选择以此来最大限度上控制桩基础产生的沉降问题。

2.公路桥梁设计工作中桩基础沉降问题的有效预防策略

有效结合我国某地区一处桥梁桩基沉降问题展开全面分析和研究，结合本次桥梁工程桩基础沉降问题的具体原因进行深入探索，并且总结出以下几种桩基础沉降问题预防工作策略，为后续的桥梁桩基础设计工作提供有效借鉴。

2.1 有效做好前期的地质条件勘察工作

在桥梁工程正式开始之前，必须要针对升区域的地区条件状况展开全面分析和勘察，需要对桩基础产生沉降问题的影响因素进行综合考虑。相关设计工作人员需要到达工程建设区域展开全面地质勘察工作，有效掌握实时性地质条件参数信息，为后续的桩基础设计工作打下良好的基础。在地质条件勘察工作过程中需要有效得出地质条件情况、地质条件成因、不良土层厚度情况以及地基土体结构的软硬程度等信息，通过现场勘查工作之后形成准确的地质勘查工作报告，保证设计工作人员对桥梁工程建设区域的地质条件有着充分的了解，以此为基础对桥梁桩基础结构设计工作进行有效调整，保证桩基础设计工作的科学性和严谨性，避免在后续的使用过程中出现沉降问题[2]。

2.2 有效保证桥梁桩基础结构的基础性能

在针对桥梁桩基础设计工作过程中，主要设计工作目标是提高桥梁桩基础结构的稳定性和承载能力，其中对于桥梁的桩体类型、桩体结构、桩体长度和间距大小等需要进行全面计算和分析，需要对桥梁单柱基础结构的设计方法进行合理选择，同时对桩基础的承载能力和基础结构的应力大小进行详细计算和分析，对桥梁桩基础的底部和桩帽结构设计形式进行确认，同时需要对桩基础的平面设计工作进行重视。在桩基础设计工作中必须充分考虑到外部环境因素的影响，需要考虑到后续工程施工当中可能产生的各种影响问题，有效提出针对性的保障策略来加以预防。针对桥梁桩基础的设计工作，必须要充分满足桩基础的基本使用性能。首先，需要保证桩基础结构具有稳定的荷载传递效果，保证上部所传递的强大荷载可以均匀地传递到桩基础结构下方，以此来有效分担桥梁上部结构所产生的负荷量；其次，桥梁桩基础结构需要具有较强的抗弯折性能，进一步加强桩基础结构的刚性程度，有效应对后续通车过程中所产生的车辆荷载压力，有效防止桩基础产生沉降问题。

2.3 对桩基础的类型和布局进行针对性设计

在桥梁桩基础的设计工作中，必须要充分考虑到桩基础的类型和实际长度情况，需要根据桥梁工程建设施工现场的环境影响因素，有效判断环境优势和劣势问题，对桩基础的施工工艺施工周期以及桩基础的基础构成情况进行针对性设计，同时需要结合车辆工程的实际施工规模情况，对桩基础的长度和类型进行合理选择。在桩基础的设计工作当中，比较常用的桩基础结构类型包含预制桩结构、钻孔灌注桩结构、沉管灌注桩结构以及人工挖孔桩结构等。对于钻孔灌注桩结构形式是桥梁工程设计工作中比较常用的一种桩体结构的设计工作方法，如图1，但是具体的选择工作需要根据实际的工程项目建设施工情况来进行综合判断和选择。

图1 桥梁钻孔灌注桩结构

在桥梁桩基础结构的布局方面，如果选用单桩结构可以满足基础承载力的设计工作要求，则需要在桥梁桩基础设计工作中，合理使用单桩沉降分析工作方法来进行详细计算和分析。单桩沉降分析工作方式常用的方法包含四种，即荷载的传递分析法、剪切变形传递法、单向压缩分层分析法以及受力弹性理论分析法。对于荷载传递分析法，主要是基于桩基础结构荷载变形的传递工作方式，对桩基础的荷载量大小进行计算和分析；而剪切变形法在设计工作中的使用，不考虑到其他外部环境所产生的阻力因素干扰，如果桥梁基础单桩结构产生沉降问题，则土体结构也会产生一定的沉降现象进而会产生剪切力的作用。因此，在桥梁单桩基础结构设计工作中，可以通过使用剪切力大小有效计算桩体直径大小，通过采取剪切变形的设计方式，全面提高单桩基础结构的承载能力，避免出现基础沉降问题[3]。

2.4 对桩基布局设计进行合理优化

对桥梁桩基础设计工作而言，通过对桩基础的合理布局，可以进一步缓解桩基础结构的沉降程度。桩基础结构布局是否科学合理，主要取决于桩基础的荷载范围以及桥梁工程的整体长度情况，需要对桩基础的使用数量进行准确计算和分析，可以通过采取三个桩基础相连的设计工作方法，每一个桩基础结构都需要进行精确的承载力计算，如图2：

图2 桥梁桩基布局结构

通过三个连续桩基础的承载力计算和分析，保证桩基础的承载力符合桥梁工程的使用安全要求，实现对桩基础的科学布局，有效预防桩基础结构产生明显的沉降现象。但是在实际设计工作过程中，由于受到地质条件因素以及其他方面因素的干扰，在桩基础结构无法保证均匀设计的情况下，设计工作人员需要根据桥梁工程现场的实际情况，通过采取增加其他附属结构来进行解决，以此来有效控制桩基础产生的沉降问题，提高桥梁桩基础结构的稳定性[4]。

3.结语

在公路桥梁工程设计工作过程中，桩基础沉降问题是其中一种比较常见的基础结构病害情况，公路桥梁建设单位需要在桩基础结构的设计工作中，有效结合各种外部环境、施工条件以及地质条件等因素的影响，对桩基础结构设计工作中存在的工作要点进行有效把控，并且对其中常见的桩基础沉降影响因素进行有效预防和解决，全面提高桩基础结构的稳定性，为后续的公路桥梁通车安全提供保障。