公路橋梁工程設計中樁基沉降問題

鄧宗原

（懷化市交通規劃勘察設計院有限公司，湖南 懷化 418000）

由于公路橋梁工程建設施工規模相對較大，其中所涉及的工程設計難點問題相對較多，尤其是樁基礎結構穩定性問題，是公路橋梁工程設計單位所需要考慮的重點環節之一。因為公路橋梁的荷載主要是通過樁基礎部分來進行承擔，為了有效保證公路橋梁的通車安全，需要進一步加強樁基礎結構的穩定性。但是當前我國很多地區橋梁工程在長時間的使用過程中產生樁基礎結構沉降問題，樁基礎的結構產生不同形式的變化，樁基礎結構的穩定性受到了嚴重的影響，直接影響到橋梁的使用安全性和使用壽命。因此，在橋梁工程設計工作中必須要重點考慮樁基礎沉降問題所產生的影響，對沉降問題產生的影響因素進行全面判斷，提出有效的控制策略來加以保障。

1.公路橋梁樁基礎產生沉降問題的主要原因

通常情況下，橋梁樁基礎結構產生沉降問題的主要原因，是因為基礎結構部分的地質條件承載能力不足，經常會受到一些不良軟土條件因素的干擾，造成基礎結構部分的土體穩定性下降，進而在橋梁結構強大荷載的作用條件下會產生樁基礎下降問題。相關設計工作人員通過對橋梁樁基礎產生沉降問題進行針對性勘查和分析之后，發現樁基礎沉降問題的產生具有一定的連續規律性，為了避免樁基礎產生更加嚴重的破壞，必須要采取針對性的控制策略。其中樁基礎沉降問題的主要影響因素包含以下幾個方面。

1.1 施工區域的地質條件因素影響

由于我國各個不同地區地質條件構成差異性相對較大，土體結構和樁基礎結構下部土體相互之間產生作用，土壤結構的硬度大小直接關系到樁基礎的結構穩定性和支撐性。土體剛性程度越大則土體內部的可壓縮空間就越小，因此樁基礎產生沉降問題的程度也就越小，相反在受到一些軟土地基條件的影響下，樁基礎下方部分的土體可壓縮性能相對較大，進而會產生樁基礎下沉現象。

1.2 公路橋梁工程設計存在缺陷

由于在我國部分地區受到不良地質條件因素的影響，橋梁工程產生樁基礎沉降問題的概率相對較大，同時在工程基礎設計工作中，由于相關設計工作人員并沒有對工程建設施工區域的實際地質條件狀況進行深入分析和研究，沒有考慮到地下的土層因素的影響，造成橋梁結構的基礎穩定性不足，進而會出現樁基礎產生明顯的沉降問題。與此同時，為了有效分散橋梁樁基礎結構的承載力，某些設計工作人員會采取承臺設計工作方法，但是針對現行的橋梁設計規范要求當中，對于承臺的設計工作標準并不是非常明確，同時設計工作人員自身缺乏相應的設計參照標準，經常會出現憑借自身的工作經驗來進行樁基礎設計，進而造成橋梁樁基礎設計工作和實際環境之間存在一定的差異，在后續的使用過程中會造成樁基產生沉降現象[1]。

1.3 樁基礎類型的選擇誤差

通過大量的實驗工作分析可以看出，樁基礎結構的類型選擇和樁基礎的沉降表現形式之間有著密切的關聯，樁基礎結構的不同所產生的基礎沉降量也有所差異。比如，鉆孔樁和打孔樁在后續的樁基礎沉降問題上表現形式有所不同，并且在承受相同荷載力的條件下，鉆孔樁基礎的沉降表現形式，主要是以地基結構內部的土壤壓縮變形為主，而打孔樁基礎結構所產生的沉降問題，主要體現在樁體之間土體產生壓縮變形問題為主，因此在針對橋梁工程基礎結構設計工作中，必須要結合施工區域的地質條件情況，對橋梁樁基礎結構類型進行針對性，選擇以此來最大限度上控制樁基礎產生的沉降問題。

2.公路橋梁設計工作中樁基礎沉降問題的有效預防策略

有效結合我國某地區一處橋梁樁基沉降問題展開全面分析和研究，結合本次橋梁工程樁基礎沉降問題的具體原因進行深入探索，并且總結出以下幾種樁基礎沉降問題預防工作策略，為后續的橋梁樁基礎設計工作提供有效借鑒。

2.1 有效做好前期的地質條件勘察工作

在橋梁工程正式開始之前，必須要針對升區域的地區條件狀況展開全面分析和勘察，需要對樁基礎產生沉降問題的影響因素進行綜合考慮。相關設計工作人員需要到達工程建設區域展開全面地質勘察工作，有效掌握實時性地質條件參數信息，為后續的樁基礎設計工作打下良好的基礎。在地質條件勘察工作過程中需要有效得出地質條件情況、地質條件成因、不良土層厚度情況以及地基土體結構的軟硬程度等信息，通過現場勘查工作之后形成準確的地質勘查工作報告，保證設計工作人員對橋梁工程建設區域的地質條件有著充分的了解，以此為基礎對橋梁樁基礎結構設計工作進行有效調整，保證樁基礎設計工作的科學性和嚴謹性，避免在后續的使用過程中出現沉降問題[2]。

2.2 有效保證橋梁樁基礎結構的基礎性能

在針對橋梁樁基礎設計工作過程中，主要設計工作目標是提高橋梁樁基礎結構的穩定性和承載能力，其中對于橋梁的樁體類型、樁體結構、樁體長度和間距大小等需要進行全面計算和分析，需要對橋梁單柱基礎結構的設計方法進行合理選擇，同時對樁基礎的承載能力和基礎結構的應力大小進行詳細計算和分析，對橋梁樁基礎的底部和樁帽結構設計形式進行確認，同時需要對樁基礎的平面設計工作進行重視。在樁基礎設計工作中必須充分考慮到外部環境因素的影響，需要考慮到后續工程施工當中可能產生的各種影響問題，有效提出針對性的保障策略來加以預防。針對橋梁樁基礎的設計工作，必須要充分滿足樁基礎的基本使用性能。首先，需要保證樁基礎結構具有穩定的荷載傳遞效果，保證上部所傳遞的強大荷載可以均勻地傳遞到樁基礎結構下方，以此來有效分擔橋梁上部結構所產生的負荷量；其次，橋梁樁基礎結構需要具有較強的抗彎折性能，進一步加強樁基礎結構的剛性程度，有效應對后續通車過程中所產生的車輛荷載壓力，有效防止樁基礎產生沉降問題。

2.3 對樁基礎的類型和布局進行針對性設計

在橋梁樁基礎的設計工作中，必須要充分考慮到樁基礎的類型和實際長度情況，需要根據橋梁工程建設施工現場的環境影響因素，有效判斷環境優勢和劣勢問題，對樁基礎的施工工藝施工周期以及樁基礎的基礎構成情況進行針對性設計，同時需要結合車輛工程的實際施工規模情況，對樁基礎的長度和類型進行合理選擇。在樁基礎的設計工作當中，比較常用的樁基礎結構類型包含預制樁結構、鉆孔灌注樁結構、沉管灌注樁結構以及人工挖孔樁結構等。對于鉆孔灌注樁結構形式是橋梁工程設計工作中比較常用的一種樁體結構的設計工作方法，如圖1，但是具體的選擇工作需要根據實際的工程項目建設施工情況來進行綜合判斷和選擇。

圖1 橋梁鉆孔灌注樁結構

在橋梁樁基礎結構的布局方面，如果選用單樁結構可以滿足基礎承載力的設計工作要求，則需要在橋梁樁基礎設計工作中，合理使用單樁沉降分析工作方法來進行詳細計算和分析。單樁沉降分析工作方式常用的方法包含四種，即荷載的傳遞分析法、剪切變形傳遞法、單向壓縮分層分析法以及受力彈性理論分析法。對于荷載傳遞分析法，主要是基于樁基礎結構荷載變形的傳遞工作方式，對樁基礎的荷載量大小進行計算和分析；而剪切變形法在設計工作中的使用，不考慮到其他外部環境所產生的阻力因素干擾，如果橋梁基礎單樁結構產生沉降問題，則土體結構也會產生一定的沉降現象進而會產生剪切力的作用。因此，在橋梁單樁基礎結構設計工作中，可以通過使用剪切力大小有效計算樁體直徑大小，通過采取剪切變形的設計方式，全面提高單樁基礎結構的承載能力，避免出現基礎沉降問題[3]。

2.4 對樁基布局設計進行合理優化

對橋梁樁基礎設計工作而言，通過對樁基礎的合理布局，可以進一步緩解樁基礎結構的沉降程度。樁基礎結構布局是否科學合理，主要取決于樁基礎的荷載范圍以及橋梁工程的整體長度情況，需要對樁基礎的使用數量進行準確計算和分析，可以通過采取三個樁基礎相連的設計工作方法，每一個樁基礎結構都需要進行精確的承載力計算，如圖2：

圖2 橋梁樁基布局結構

通過三個連續樁基礎的承載力計算和分析，保證樁基礎的承載力符合橋梁工程的使用安全要求，實現對樁基礎的科學布局，有效預防樁基礎結構產生明顯的沉降現象。但是在實際設計工作過程中，由于受到地質條件因素以及其他方面因素的干擾，在樁基礎結構無法保證均勻設計的情況下，設計工作人員需要根據橋梁工程現場的實際情況，通過采取增加其他附屬結構來進行解決，以此來有效控制樁基礎產生的沉降問題，提高橋梁樁基礎結構的穩定性[4]。

3.結語

在公路橋梁工程設計工作過程中，樁基礎沉降問題是其中一種比較常見的基礎結構病害情況，公路橋梁建設單位需要在樁基礎結構的設計工作中，有效結合各種外部環境、施工條件以及地質條件等因素的影響，對樁基礎結構設計工作中存在的工作要點進行有效把控，并且對其中常見的樁基礎沉降影響因素進行有效預防和解決，全面提高樁基礎結構的穩定性，為后續的公路橋梁通車安全提供保障。