公路橋梁中樁基沉降問題分析

1 引言

在公路橋梁工程建設期間需要進行大量計算，確定縱向荷載作用力下樁基礎的應用情況。而隨著公路橋梁上部結構荷載的不斷變化，以及其他各類因素的共同作用，樁基沉降問題會逐步顯現，若不能進行有效控制，必然會給公路橋梁工程整體造成較為嚴重的影響。因此，必須針對公路橋梁中的樁基沉降問題進行分析，以便采取有效措施予以處理、規避。

2 公路橋梁樁基沉降分析

2.1 公路橋梁樁基的主要類型

公路橋梁工程中樁基主要是用來承載上部建筑、交通等載荷。根據載荷在樁基上傳播方式可將樁基分為摩擦樁和端承樁。摩擦樁多用于土層較厚的區域，但樁基長度無法達到土層下的巖層，其應用過程中充分利用土層與樁體間的摩擦力保證上部的穩定性和承載力，一般情況下不需要底部巖層提供支撐力。端承樁需要深入施工區域的土層深處，然后設置在巖層部位，依靠下方巖層支撐承載上部載荷，端承樁樁體一般不會發生相對位移，也不會產生摩擦力。當前，公路橋梁工程建設期間，這2種樁基形式會結合使用，即常見的端承摩擦樁、摩擦端承樁等復合型的樁基，在此過程中樁基承載力由2種方式共同提供，差異在于主要發揮作用的樁基類型【1】。

2.2 公路橋梁樁基沉降分析的主要方法

2.2.1 單樁樁基的沉降分析

公路橋梁單樁樁基沉降分析的主要方法包括：載荷傳遞分析法、剪切形變傳遞模型法、彈性理論法。

在應用載荷傳遞分析法時，將樁基分散為相同長度的樁基單元，使用非線性彈簧模擬樁基段與土層之間的聯系，在樁基端處土體使用非線性彈簧進行模擬。公路橋梁工程建設期間需要使用多種儀器、儀表，要注意實際測量過程中的普及性。

剪切形變傳遞模型法的應用能夠簡化樁基沉降計算，在該模型當中假定認為載荷承載力較小時，在樁基軸向負荷載力會出現樁基沉降問題，在具體的沉降過程中又會對周邊土層產生剪切作用，但土層未發生移動，剪應力會沿樁基側面表層擴散。

彈性理論法利用彈性理論對樁土系統進行研究，確定單樁基礎在縱向滿足承載作用，并獲得樁基土層間作用及位移間的關系，進而得到土層對樁基之間、樁基對土層之間的各類作用方式，彈性理論法能夠擴展出一系列沉降計算方法。

2.2.2 群樁樁基的沉降分析

公路橋梁群樁樁基沉降分析的主要方法包括：彈性理論法、實體深基礎法、等效作用分層總和法。

彈性理論法主要是對橋梁群樁的沉降情況進行分析，主要根據位移法、應力法進行操作，另外，還可以根據簡化的彈性理論法計算出位移情況，將子樁側面摩擦力視為線性變換，通過對單樁進行分析、疊加獲取群樁分析結果。

實體深基礎法將高承臺下的群樁、土層等效為一個墩基實體深基礎，在該墩基范圍內，群樁工作過程中土層不會出現壓縮問題，然后利用擴展計算方式明確群樁沉降的實際情況，為消除計算過程中存在的差異，可以假定實體基礎底面位置，關注群樁土層可壓縮的概率，注意群樁基礎周圍剪應力變化。

等效作用分層總和法可以對均勻土質的土層中群樁沉降、均勻負荷承載下的矩形基礎間的比值進行計算，獲取計算結果后對等代墩基的附加應力進行修正，然后結合分層總和法掌握群樁的具體沉降情況【2】。

2.3 公路橋梁樁基沉降的計算

公路橋梁樁基沉降問題不可避免地會出現，要想徹底解決需要面對較為復雜、煩瑣的處理內容。根據土力學理論知識可知，樁基沉降包括應土體流變、固結變形，樁基沉降的第二特征就是刺入變形。采用各類測量設備無法對樁基周圍土體應力變化進行實際、細致的觀測，就無法獲取土體準確的應力變化關系，更多地需要通過客觀現象進行觀察，然后建立相應的應力模型，以便獲取樁基周圍土層真實、有效的應力關系。

對土體中的樁基進行長期觀測會發現一定規律，樁基沉降是一個漫長的過程，多數在公路橋梁工程竣工后會持續較長時間。因此，公路橋梁樁基的沉降也與時間因素存在關聯。樁基發生不同程度沉降的部分原因是刺入變形，具體檢測過程中要合理控制試驗時間長度，避免土層徐變、固結現象的發展。樁基沉降發展期間，樁端及兩側土層會出現“非線性”特征，土體塑性會在樁基承載力極限后體現。根據對樁側摩阻力的研究可知，相對位移較小時，其與摩阻力的大小成正比，相對位移接近極限值摩阻力最大，會出現滑動位移。對于細長樁基來講，樁基頂部承載載荷不高，因土層出現彈性壓縮，樁基周圍土層位移超出極限值，就會出現滑移，連續加載期間，產生滑移的區域擴大，樁基與樁基間土體變形的固結和徐變使得相對滑移區域產生周期性變化，進而引發公路橋梁樁基刺入變形。

3 公路橋梁樁基施工中對沉降問題的控制措施

對于樁基施工來講，要合理控制公路橋梁樁基成孔質量，從選擇鉆機、鉆頭等多個方面入手，以測量放樣、護筒埋設等措施來提升現場橋梁樁基施工質量。針對過黏土層、紅黏土等地質區域的樁基施工，可以選擇回旋鉆機；針對巖層地質區域的樁基施工，可以選擇沖擊鉆機等。在針對地質情況進行選擇后，為確保公路工程施工技術參數滿足要求，要以三角閉合導線控制網對水準基點進行復核控制，采用坐標法測定臺墩中線、樁位。針對公路橋梁樁基測量放線的基本要求，強化測量放線技術復核、觀測結果，確保裝機位置能夠滿足設計要求。

在實際施工過程中，要加強對各類工藝、技術的控制，根據相關技術要求對現場施工技術參數進行控制、糾偏，保證實際施工質量。

對于程控施工技術要結合鉆機技術特征確定相應的操作要點，從開鉆、持續鉆進、停鉆后的中心開鉆、地質條件變化后的處理等內容進行關注，結合成孔技術控制、管理。并做好相應的清孔工作，在距設計標高10cm位置開始清孔，確保孔底干凈。清孔完成后就可以安裝鋼筋籠，在安裝前要根據設計要求對鋼筋籠主筋直徑、孔徑以及箍筋材質等進行檢測，需要進行焊接檢查，嚴格依照規程進行檢查，確保鋼筋籠吊裝過程正常開展，關注吊裝的垂直度、位置控制以保障質量。然后，根據樁基工程地質實際情況選擇適宜的混凝土進行灌注，保障樁基灌注及振搗質量，實現公路橋梁樁基工程技術控制目標。灌注施工中要對成孔質量進行檢查，掌握地下水對成樁質量的影響，確保現場灌注施工的連續性，并做好混凝土在異常溫度環境下的防護【3】。加強對設備操作人員的技術培訓與管理，提高設備操作人員技術水平，保障施工中技術控制要點得到有效的執行與控制，實現公路橋梁樁基工程沉降問題的控制。

4 結語

通過分析公路橋梁樁基沉降問題，掌握樁基施工技術控制要點及難點。合理控制設計、施工技術參數，確保公路橋梁整體施工質量，促進我國公路橋梁工程建設行業發展，有效發揮其在經濟、社會中的作用。