公路桥梁中桩基沉降问题分析

公路桥梁中桩基沉降问题分析

王道明

乐陵市交通运输局 山东乐陵 253600

摘要：公路桥梁荷载主要由桩基结构承担，为了保证桩基结构在承受大量荷载的情况下依然安全、稳固，人们需要通过技术处理加固桥梁桩基结构。目前，通常使用的处理技术就是钻孔灌桩技术，但受桩体、地基、承台与土层之间的作用影响，桩基会经常发生变化，出现沉降问题。桩基沉降会影响公路桥梁工程施工，如建设质量、建设成本及建设期限。因此，设计人员要优化公路桥梁工程设计，解决桩基沉降问题。

关键词：公路桥梁工程；桩基沉降；问题；控制措施

公路桥梁是构成交通体系的重要组成部分，其建设与经济、社会发展需求密不可分。而当前交通流量不断增长，给公路桥梁带来较大压力，公路桥梁基础承受荷载越来越大，桩基沉降问题成为一项不可忽视的问题，需要在设计、施工过程中对其各项参数进行有效控制，才能保证整体工程建设质量。

1路桥梁桩基的主要类型

公路桥梁工程中桩基主要是用来承载上部建筑、交通等载荷。根据载荷在桩基上传播方式可将桩基分为摩擦桩和端承桩。摩擦桩多用于土层较厚的区域，但桩基长度无法达到土层下的岩层，其应用过程中充分利用土层与桩体间的摩擦力保证上部的稳定性和承载力，一般情况下不需要底部岩层提供支撑力。端承桩需要深入施工区域的土层深处，然后设置在岩层部位，依靠下方岩层支撑承载上部载荷，端承桩桩体一般不会发生相对位移，也不会产生摩擦力。当前，公路桥梁工程建设期间，这2种桩基形式会结合使用，即常见的端承摩擦桩、摩擦端承桩等复合型的桩基，在此过程中桩基承载力由2种方式共同提供，差异在于主要发挥作用的桩基类型。

2公路桥梁工程设计中防止桩基发生沉降的措施

2.1实地勘察地质状况

公路桥梁工程设计要首先考虑施工区域的地质状况，桩基沉降程度受地质状况影响。因此，要第一时间对施工区域地质状况进行勘察，掌握准确数据，为设计和施工提供可靠数据。地质勘察期间，要调查清楚地质形态成因、地质地层厚度、地基土体软硬度等内容，通过实地调查形成调查报告，详细说明地质特性，尤其是各地层分布情况、桩基情况，并根据实地考察，初步确定桩型和长度。勘察工作要做到科学、规范，保证数据的精确度，为公路桥梁工程设计提供可靠依据，为预防桩基沉降做好准备。

2.2保证桥梁桩基的基本性能

桩基设计的目的是增强桥梁上部结构稳定性，其主要涉及桥梁桩型、桥梁结构方案的选择；桩径、桩长、桩距参数的计算与确定；单柱基结构形式的选择；桩基承载能力及基础应力的计算与确定；桩基、桩帽结构形式的设计；桩基位置的平面设计等。桩基设计要考虑环境变化对桩基的影响及施工中可能发生的多种常见问题，并制定相应的对策。设计的桩基必须满足基本的性能要求。首先，桩基要具有良好的荷载传递性能，使得地基承受来自桥梁横向和纵向的负载，以分担桥梁上部结构的负荷。其次，桩基要具有良好的抗弯性能，桩基本身只有具有一定的刚度和抗弯能力，才能应对来自上下部结构的多种压力加载，减少环境等因素的影响。

2.3选择正确的桩型及布局

在桩基设计中，首先要考虑桩基类型及长度，根据施工现场环境因素的优势与劣势，对施工工艺、工期、桩基构成进行科学设计，并选择合理的桩基长度和类型。在桩基设计中，使用较多的桩基类型有预制柱、钻孔灌注桩、人工挖孔桩、沉管灌注柱等，钻孔灌注桩是公路桥梁工程中较为常用的桩基类型。具体采用哪种类型，要根据施工现场、施工环境及桥梁结构构造、上下部负荷能力进行合理选择。在桩基布局上，若选用单桩就能满足工程需要，则要在桩基设计中合理使用单桩沉降分析计算法。单桩沉降分析计算法常用的有四种：荷载传递分析法、剪切变形传递法、弹性理论法、单项压缩分层总和法。荷载传递分析法是根据规定的荷载变形传递方式来计算桩对荷载的反应。剪切变形法的原理是假设桩间和桩侧土体都没变化，不考虑其他阻力因素影响，如果单桩发生沉降，土体会随沉降发生位置下移，出现剪切现象，受剪切应力传递作用影响，相应剪切力变小。因此，单桩基设计可以利用剪切力计算桩径，剪切变形法设计的单桩桩径数值能够有效预防桩基沉降。弹性理论法则根据单桩受到的竖向作用力与桩土之间发生作用产生的位移关系，计算出桩体与土的共同作用。单向压缩分层总和法是依据各土层的参数计算出各层土的沉降量，然后计算各土层沉降量总和，得出沉降量。若工程桩基需要群桩基础，则在应对桩基沉降时还需要考虑众多影响因素。群桩基础承载力不是简单的单桩承载力相加，群桩沉降设计计算主要运用的方法有实体深基础法、分层总和法。实体深基础法的计算原理是利用扩展计算方法，计算群桩承载力，根据群桩承载力计算群桩沉降值，为保证计算的精确性，还需要考虑土体存在的压缩变形情况及每个单桩桩基剪切应力的影响。分层总和法指的是先分层计算各土层沉降量，然后根据单值计算沉降量总和。各层沉降量的计算参照的是各土层的压缩性系数。但是，在计算中要充分考虑影响地基沉降的因素，分层总和法计算出的是地基的最终沉降量，根据分层总和法计算的准确数值对群桩进行设计，预防桩基发生沉降现象。

2.4优化桩基布局

一个科学、合理的桩基布局能够有效缓解桩基沉降，桩基能否均匀布局取决于对桩柱荷载范围、桥梁总体长度、桩基数量的准确计算。三个环节紧紧相连，每个环节的精确度都直接影响下一个环节的计算，只有三个环节都准确无误，才能确保桩基布局准确，进而有效确保桩基沉降问题得以解决。但是，受地质环境的影响，在桩基难以保证均匀布置的情况下，人们需要根据施工现场实际情况，通过其他附加结构弥补不足，减少桩基沉降。

2.5确保墩台施工质量

墩台桥梁施工耗时多、花费高，墩台质量与桩基沉降有着密切关系，因此，设计人员要严格按照公路桥梁工程设计相关规定，以保证各个墩台之间受力上下、左右保持一致，平均分配承重。设计中，要明确和规范控制墩台施工质量的措施，比如，在墩身混凝土施工过程中，要明确规定混凝土浇筑厚度及方向，测量混凝土含水量、坍落度、温度，使各项数值控制在要求范围内，浇筑时分层浇筑混凝土，并把每层浇筑间隔时间控制在1.5h内。混凝土振捣过程中不得与模板、钢筋、预埋铁件发生碰撞，并防止混凝土表面出现较大气泡，严格控制振捣工艺，保证混凝土振捣的密实性。

3结语

桩基沉降是在整个桥梁工程中出现频率大、时间持续比较久的质量问题，若桩基沉降处在合理范围内，对桥梁工程并无大的影响，那么及时采取补救措施，公路桥梁仍能保证安全通行能力。但是，若桩基沉降超出控制范围，影响桥梁结构稳定，则对桥梁安全性造成威胁，降低桥梁使用期限，甚至造成重大交通安全事故。在公路桥梁工程设计中，要防止桩基发生沉降。设计人员必须明确桩基沉降发生的原因，在设计过程中依据施工现场条件及地质情况，制定科学严谨的施工方案，多措并举，保证桥梁安全通行，稳步推进公共设施建设，延长桥梁使用寿命，保障公众出行安全。

参考文献

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