崔靜賢

【摘 要】隨著國民經(jīng)濟的持續(xù)發(fā)展，我國橋梁工程建設(shè)也不斷進步，橋梁的結(jié)構(gòu)也日新月異，同時，橋梁工程在運行過程之中的負荷量也不斷增加，不可避免的出現(xiàn)了一系列質(zhì)量問題，例如：樁基沉降等現(xiàn)象，因此，準確的分析橋梁工程設(shè)計中的樁基沉降對于施工工作發(fā)揮著重要的指導(dǎo)作用。本文就主要對道路橋梁樁基沉降相關(guān)問題進行了簡要分析。

【關(guān)鍵詞】道路橋梁；樁基沉降；措施

在當前我國社會經(jīng)濟發(fā)展的過程中，道路橋梁建設(shè)施工有著十分重要的意義，這不僅給人們生活帶來了許多的便利，還有效的促進了我國國民經(jīng)濟的發(fā)展。不過，從當前我國道路橋梁工程建設(shè)施工的實際情況來看，人們在道路橋梁工程施工中還存在著許多的問題，這也就使得道路橋梁路面路基結(jié)構(gòu)中存在著許多的安全隱患。

一、關(guān)于樁基施工中的沉降問題概述

在計算機普遍應(yīng)用的幾天，建筑物的上部結(jié)構(gòu)能夠很大程度上被預(yù)知和掌握，而對于建筑物所處的地區(qū)的地下土層分析就相對困難得多。人們一般是通過設(shè)計前幾個鉆孔得到的土樣分析來確定相關(guān)的數(shù)據(jù)，在施工后，通過槽底的釬探結(jié)果來大體了解土層的表面信息，至于更深層次的土地情況就無法全面的掌握。因此在很多時候會采用經(jīng)驗法進行樁基的處理，這就很容易產(chǎn)生誤差，嚴重的會對整個建筑物的質(zhì)量造成損害。而且樁基的工程都是在地下進行，工程一旦竣工就很難再次進行檢驗，如果在使用途中出現(xiàn)隱患也難以察覺，從而帶來難以補救的后果。

地基基礎(chǔ)的工程事故發(fā)生原因有很多種，可能與勘測、設(shè)計、構(gòu)建、制造、安裝、使用等多種因素都相關(guān)聯(lián)。而這些因素中，一些因素會導(dǎo)致突發(fā)性的事故，另一些導(dǎo)致的危害可能會在長期的使用中慢慢產(chǎn)生。從安全上講，突發(fā)事故的危險性更為嚴重。因此尋找到樁基施工產(chǎn)生失誤的原因，也就找到了地基基礎(chǔ)工程事故發(fā)生的原因。

二、沉降分析

1、單樁沉降

對于一樁一基的情況，單樁的沉降就是一個實際的工程問題，因此想要對單樁基的沉降進行估算，首先就得先分析單樁的沉降。在豎直工作載荷的作用下單樁沉降主要有以下兩部分組成：①樁身混凝土自身的彈塑性壓縮；②樁端以下土體所產(chǎn)生的樁端沉降。因此單樁樁頂?shù)某两悼梢员磉_為：樁身壓縮通常情況下是將樁身混凝土看做彈性材料，并應(yīng)用彈性理論進行計算。樁端以下的土體壓縮包含土的主固結(jié)變形和次固結(jié)變形以及鉆孔樁有樁端沉渣壓縮等，同時當樁端刺入土體后可能會發(fā)生變形。由于固結(jié)變形而產(chǎn)生的沉降是隨著時間的推移而發(fā)展的，因此其具有時間效應(yīng)的特征，如果當樁端以下土體的壓縮與載荷的關(guān)系近似為直線的時候，我們也能夠?qū)⑼馏w看做線彈性介質(zhì)并運用彈性理論對其進行近似運算。在實際的工程應(yīng)用中可以根據(jù)實際載荷情況、土層條件、樁的種類來選擇適合的樁基沉降計算模式及相應(yīng)的計算參數(shù)，目前在工程中主要計算單樁沉降的有彈性理論法、載荷傳遞法和剪切位移法。

（1）彈性理論法

彈性理論計算方法是在20世紀60年代提出來的，它的基本思路是將樁土性狀做系統(tǒng)化的分析，并將實際情況進行理想化，使其成為數(shù)學(xué)上容易處理的模型，隨后對單樁在豎向荷載作用下樁土之間的作用力與位移之間的關(guān)系進行研究，并基于樁的位移與臨近土位移的協(xié)調(diào)條件，同時借助于軸向荷載下樁身的壓縮求得樁的位移，又應(yīng)用荷載作用于半無限體內(nèi)某一點所產(chǎn)生的明德林（Mindlin）理論位移解求得樁周土體的位移。由于彈性理論假定樁土界面普遍滿足彈性即界面不發(fā)生滑移這一條件，沿界面諸相鄰點的樁位移應(yīng)與土位移相等，由此即可求得樁身摩阻力和樁端阻力的分布，并進而求得樁的位移分布。

（2）載荷傳遞法

載荷傳遞法是目前實際樁基工程應(yīng)用最為廣泛的簡化算法，它的基本理論是將樁基劃分為許多微小單元，隨后并將每一個微小單元與土體之間用非線性彈簧聯(lián)系，用這種方法來模擬樁-土間的載荷傳遞關(guān)系。樁端處土也可以用非線性彈簧與樁端聯(lián)系，這些非線性彈簧的應(yīng)力——應(yīng)變關(guān)系，這一關(guān)系一般就稱作為傳遞函數(shù)，考慮每個單元的內(nèi)力與位移的協(xié)調(diào)關(guān)系，就可以求解出樁基的載荷傳遞及沉降量。荷載傳遞法的關(guān)鍵就在于建立一種真實反應(yīng)樁土界面?zhèn)饶ψ枇图羟形灰频膫鬟f函數(shù)。

（3）剪切位移法

剪切位移法主要是假定受荷載樁基的樁身周圍土體以及承受剪切變形，由于樁土之間沒有相對的位移，因此我們可以將樁土看作為理想的同心圓柱體，同時剪應(yīng)力是從樁側(cè)表面沿徑向向四周擴散到周圍土體中；摩擦樁一般在工作荷載作用時，樁端承擔的荷載比例較小，因此沉降主要是由樁側(cè)傳遞的荷載所引起。于是我們可以監(jiān)測樁土之間的相對位移情況，并計算出其剪切應(yīng)力就可以得出樁基的沉降。

2、群樁沉降

群樁是由群樁、土和承臺共同組成，并且群樁基礎(chǔ)在豎直載荷的作用下其沉降變形是由樁、承臺、地基土之間相互作用而影響的，因此群樁基礎(chǔ)沉降與單樁基礎(chǔ)沉降相比，其是一個極其復(fù)雜的問題，因為它涉及的因素很多，例如：群樁的幾何尺寸、樁于樁之間的距離、樁基的根數(shù)、樁基施工流程、土的類別和性質(zhì)、土層剖面的變化、荷載的大小和荷載的持續(xù)時間等眾多因素。同時影響群樁基礎(chǔ)沉降與單樁基礎(chǔ)沉降的主要因素也不盡相同，單樁主要是由于樁基的側(cè)面因為摩擦力過小而承受不了建筑物的靜載荷和活荷載而產(chǎn)生沉降，而群樁基礎(chǔ)由于比單樁基礎(chǔ)的側(cè)面所受的摩擦力大，所以他的摩擦力可以不用優(yōu)先考慮，而影響群樁基礎(chǔ)的主要因素是樁基端以下土層的壓縮性相關(guān)。在設(shè)計單樁或群樁基礎(chǔ)時一定要注意，當持力層下有軟下臥層的時候，單樁試驗承載力和變形雖然能滿足設(shè)計要求，但并不代表群樁基礎(chǔ)也能滿足其設(shè)計要求，因此遇到上述情況的時候就要認真檢查群樁周圍的土質(zhì)條件、樁距的設(shè)計大小、載荷水平和承臺的設(shè)置方式等因素，隨后要經(jīng)過一系列的驗算后方才確定群樁基的設(shè)計方案。

3、樁筏基礎(chǔ)沉降

樁筏基礎(chǔ)主要是由群樁和筏板大體兩部分組成，因此根據(jù)彈性地基板或彈性地基梁理論，可以設(shè)想當在其筏形基礎(chǔ)上施加均布荷載后，筏基或箱基由于擾度的存在會形成中間大、周邊小的碟形沉降。在高層建筑的結(jié)構(gòu)類型中主要有框剪結(jié)構(gòu)、框筒結(jié)構(gòu)以及筒中筒結(jié)構(gòu)等，同時還會在高層建筑的主體結(jié)構(gòu)上設(shè)置裙房結(jié)構(gòu)，而且樁基的分布通常采用等樁長、等樁距、等樁徑的均勻布樁方案，這樣的方案就使得基礎(chǔ)的差異沉降就顯得尤為突出，當基礎(chǔ)的碟形沉降出現(xiàn)的同時還伴隨著基底反力和樁頂反力的馬鞍分布現(xiàn)象，這種現(xiàn)象在某一方面來說，它增加了基礎(chǔ)的整體彎矩和剪力，使得基礎(chǔ)底板的配筋增加；同時由于樁頂反力的馬鞍形分布，使得中間部位的基礎(chǔ)底板抗沖剪力，所以我們可以采取增加樁筏基礎(chǔ)的底板厚度，以此來增加它的抗沖剪力的能力；另一方面，由于在上部結(jié)構(gòu)-基礎(chǔ)-樁基（地基）存在共同作用下，當基礎(chǔ)出現(xiàn)差異性沉降的時候就會使得上部結(jié)構(gòu)產(chǎn)生次生應(yīng)力，從而容易使上部結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫并降低了建筑物的正常使用極限和可靠度，有時甚至?xí)Y(jié)構(gòu)產(chǎn)生破壞影響建筑物的承載能力極限。由上可知，當滿足了結(jié)構(gòu)載荷的承載能力極限的狀態(tài)時，為了使其成為高層建筑優(yōu)化設(shè)計的目標，我們就要慎重考慮樁基礎(chǔ)的布置，以此來減小樁基礎(chǔ)的差異性沉降。

結(jié)束語

總之，在當前我國道路橋梁沉降段施工的過程中，技術(shù)人員必須要根據(jù)工程施工的實際情況，采用相應(yīng)的施工工藝來對其進行處理，從而使得道路橋梁結(jié)構(gòu)的施工質(zhì)量得到進一步的提升，保障了道路路面結(jié)構(gòu)的完整性。

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