公路橋梁工程設計中樁基沉降問題研究

何曉萍

（華設設計集團股份有限公司，江蘇南京210000）

0 引言

隨著科學技術的不斷創新發展以及我國國民經濟的快速提升，我國公路橋梁工程建設也在不斷進步與發展。但是，在公路橋梁工程建設過程中，由于項目工程龐大、結構復雜等，有時會出現樁基下沉的問題，這不利于公路橋梁工程安全、穩定建設與發展。因此，在現代公路橋梁工程設計中，設計人員需要從實際情況出發，注重樁基沉降問題，并提出相應應對方法，對相關問題進行控制。

1 樁基設計原則

在設計公路橋梁樁基時，除了考慮樁基荷載問題之外，還要注重對側向承載力進行分析與研究。對此，在設計過程中，設計人員應該確保結構自身重力以及其他方面應力都能夠滿足最大承受限力。另外，還要考慮負摩擦力，負摩擦力在樁基運行過程中存在，在這一作用力下需要分析多個公式。除此之外，還要對基樁間距進行分析。為此，公路橋梁工程設計中要盡量減少相鄰樁基之間對公路施工的影響，間距之間的樁徑長度要保持7 倍左右，基樁之間最小的間距應為樁頭直徑的3.5 倍左右，否則會對樁基穩定性造成嚴重影響。

2 公路橋梁工程設計中樁基沉降問題

當前，公路橋梁工程設計中存在樁基沉降問題，這不利于公路橋梁工程的有效開發與建設。對此，相關設計人員在公路橋梁工程項目開啟之前，需要做好相對應準備工作，以應對各種形式的樁基沉降問題。關于公路橋梁工程設計中樁基沉降問題，主要原因如下。

2.1 由于地質環境勘察不恰當，導致樁基沉降

在公路橋梁工程設計中，為了讓工程樁基更加穩定，需要相關人員在工程項目開啟之前進行環境勘察，對當地周圍地質環境問題進行有效了解，之后再根據實際環境情況設計公路橋梁樁基。但是，在當前實際工程設計過程中，大部分公路橋梁工程項目缺少實地考察這一環節，一般情況下是通過紙質形式或者相關材料文獻得到一些實際工程建設情況，這就導致最終設計結果與實際地質環境情況存在一定的差別，這在很大程度上加劇了樁基沉降問題的發生。

2.2 由于樁基選型不恰當，導致樁基沉降

在公路橋梁建設過程中，當樁基選型不當時，也會導致樁基沉降問題的形成。當前，設計人員也會考慮到樁基沉降問題，會根據不同地質環境選擇相對應的樁基類型，但是不同類型的樁基所起到的作用性也會有所不同。對此，相關工程項目管理人員在選擇過程中，一般會將成本問題放在前面，主要考慮最大化經濟利潤，這就會在一定程度上影響到設計人員設計理念，導致設計人員選擇成本更低的樁基類型，進而使得公路橋梁在載荷量方面出現一些缺陷問題，導致公路橋梁樁基發生沉降。

2.3 由于樁基布局結構不合理，導致樁基沉降

在公路橋梁工程設計過程中，樁基布局問題也會直接影響到樁基沉降問題。其中，樁基布局與公路橋梁工程整體應力結構布局之間有著一定的關聯。當樁基間距較小時，公路橋梁整體應力結構會變得更加集中，使得結構兩端的應力出現問題，從而在一定層面上更容易引發樁基出現不良沉降問題，嚴重時會導致公路橋梁面出現坍塌現象。對此，為避免公路橋梁樁基沉降問題的發生，設計人員要合理布置樁基結構，確保公路橋梁工程建設能夠穩定發展[1]。

3 公路橋梁工程設計中樁基沉降應對方法

3.1 制訂工作實施計劃，做好地質勘查工作

為應對公路橋梁工程設計中樁基沉降問題，項目工程管理部門需要提前做好工作實施計劃，并且對當地地質工作進行勘察。

關于地質勘查的步驟，具體包括以下幾個方面：一是地面測繪。測繪工作開展具體包括勘察地基分布情況、地勢地貌，通過收集的數據分析樁基的構成，確定樁基夾層的透水性，記錄樁基層的厚度等。二是布設勘察點。結合實際情況布設勘察點，一般情況下，勘探點的間距大約在30m 的范圍，若是遇到復雜場地，勘探點之間的距離要適當縮小。對于勘探點位置的確定，要結合地基壓縮層、周圍建筑物等因素進行計算。三是鉆探。鉆探的目的是劃分土層，一般使用薄壁取土器靜壓技術，在保護措施齊全的條件下進行取樣，從而確保樣品不受侵擾，確保鉆探的質量。四是原位測試。一般采用靜力觸探與十字板剪切實驗方法，傳統采用鉆孔技術，現在使用原位測試，不僅提高了勘察實效性，而且縮減了工作量。

針對地基勘察的復雜性，確定勘察手段。勘察過程主要是開展地面調查，可以通過鉆孔的方式，將設備儀器放入指定位置，通過鉆探與原位測試獲得數據，再進行室內試驗，從而確定樁基的物理力性、力學、水理等，為后續的施工做參考數據。在勘察過程中，應針對施工現場實際情況展開，若是整體無暗溝渠道、互層簡單、土質類型單一，整體地勢處于平坦態勢，屬于簡單場地勘察范圍。若是地勢起伏較大，樁基層地貌單元較多，暗溝渠道也不少，土質結構較為復雜，對于地基使用會產生影響，屬于中等復雜場地勘察范圍。若是地勢起伏較大，地貌單元較多，交互層復雜，地基的位置較為偏僻，具有較大液化、震陷的可能性，屬于復雜場地勘察范圍。

設計人員根據實際地質情況進行合理選擇，并且確定好設計內容，嚴格按照規劃內容展開設計工作，從而更好地避免公路橋梁樁基不良沉降問題的出現。

3.2 改善樁基選型

當前，樁基選型問題在公路橋梁設計中非常重要。其中，科學的選型方法，能夠對樁基安全建設有著極大幫助作用。對此，為改善樁基選型，可從以下幾個方面入手：

一是從設計方面入手，公路橋梁工程樁基應力與高差要在標準的范圍之內，若是高度一致的公路橋梁工程建筑，需要保持樁基應力的均衡，圈梁拉通性好，提高整體結構的剛性，能夠提高樁基的承載力與平穩性，降低了樁基不均勻沉降發生的概率。科學的設置縱橫墻，若是公路橋梁工程建筑沉降深度超過130mm，公路橋梁工程建筑的長高比要低于2.5，才能確保公路橋梁工程建筑的長高與樁基的承載力相匹配。設計沉降縫，將公路橋梁工程建筑整體面積分隔成各個小塊的單元，降低公路橋梁工程建筑物的長高比，使得建筑平面簡單化，能夠有效防止不均勻沉降。

二是從施工方面入手，提高樁基的處理質量，具體方法如下：首先，換填材料的質量需要滿足標準要求，原材料的配比要科學合理。對于砂礫料的選擇需要考慮其滲水性，清理多余的有機物質與黏土塊等。砂井的設置，對于砂材料的選擇，應該是滲水性較高，砂的直徑要高于0.52mm，在原材料中的比重要超過50%。碎石材料要干凈、沒有雜物，顆粒直徑在25～55mm，注意含泥量低于12%；其次，科學設置拉結筋，按照設計要求加工拉結筋，做好交底工作，通常拉結筋的設計要滿足三個0.5m 的要求，具體是深埋墻內0.5m、墻外延伸出0.5m，拉結筋之間的距離為0.5m。對于埋下的抗震柱要高于1.1m，拉結筋選擇7.5mm，從而確保水平灰縫的飽和度。最后，加強對不均勻沉降的檢測，尤其在施工期間，對于各個環節施工重點觀測沉降高度，在結構施工完成后，每間隔兩個月需要檢測公路橋梁工程建筑的沉降現象，并且形成記錄表，作為后續公路橋梁工程建筑沉降事故檢測的參考[2]。

3.3 加大重視樁基布局

在公路橋梁工程設計過程中，當樁基布局出現問題時，設計人員一定要引起注意，對樁基布局進行合理設計。

例如，設計人員先通過實地考察，對當地土質情況進行一定掌握與了解。然后，設計人員通過科學的設計方法，對每個樁基受力范圍進行合理計算。之后，根據公路橋梁工程實際長度，計算樁基數量以及承受力，最終按照計算結果，合理布置公路橋梁工程中的樁基，以有效改善樁基沉降問題。

另外，關于公路橋梁工程設計中樁基施工工藝，首先，進行鋪土和灑水的工藝操作。其中需要攤鋪土，要按照攤鋪進度控制好攤鋪長度，為其他混合材料的添加、混合攪拌等施工操作奠定基礎。當在雨季施工時，需結合降雨因素所帶來的影響展開施工操作，如果次日預報會下雨，則需要延長施工期限，不能繼續進行施工操作。在灑水過程中，要進行灑水悶料操作，保證土地中的含水量滿足施工操作標準要求。

接著，進行公路橋梁工程設計中樁基施工。其中，在施工過程中，要準備前期工程操作，對施工材料進行配置，并加以混合相關材料，后進行攤鋪施工操作以及碾壓施工操作等。在攤鋪施工操作之前，需要確定好本施工操作的配比量，從而確定碎石質量工程要求。之后，根據工程施工要求，進行施工保護操作，如用苫布遮蓋施工材料，避免材料被外界環境所干擾，從而影響試驗的有效進行。在試驗操作中，根據設計方案中級配參數來確定各種粒徑碎石的比例，然后再轉化成體積比進行配料施工操作，并確保相關材料的均勻性，從而提高公路橋梁工程樁基質量。

4 結語

綜上所述，當前，公路橋梁工程設計中樁基存在沉降問題，這與地質環境勘察不恰當、樁基選型不恰當、樁基布局結構不合理有關。對此，設計人員應根據以上相關問題，提出對應性解決方法。例如，制訂工作實施計劃，做好地質勘查工作，不斷改善樁基選型，同時也要加大重視樁基布局，從而提高公路橋梁工程樁基質量，進而確保公路橋梁工程建設安全穩定發展。