鄧宗原

（懷化市交通規(guī)劃勘察設(shè)計院有限公司，湖南 懷化 418000）

由于公路橋梁工程建設(shè)施工規(guī)模相對較大，其中所涉及的工程設(shè)計難點問題相對較多，尤其是樁基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性問題，是公路橋梁工程設(shè)計單位所需要考慮的重點環(huán)節(jié)之一。因為公路橋梁的荷載主要是通過樁基礎(chǔ)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(chǔ)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。但是當前我國很多地區(qū)橋梁工程在長時間的使用過程中產(chǎn)生樁基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)沉降問題，樁基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不同形式的變化，樁基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)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(shè)計工作中必須要重點考慮樁基礎(chǔ)沉降問題所產(chǎn)生的影響，對沉降問題產(chǎn)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(chǔ)產(chǎn)生沉降問題的主要原因

通常情況下，橋梁樁基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生沉降問題的主要原因，是因為基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)部分的地質(zhì)條件承載能力不足，經(jīng)常會受到一些不良軟土條件因素的干擾，造成基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)部分的土體穩(wěn)定性下降，進而在橋梁結(jié)構(gòu)強大荷載的作用條件下會產(chǎn)生樁基礎(chǔ)下降問題。相關(guān)設(shè)計工作人員通過對橋梁樁基礎(chǔ)產(chǎn)生沉降問題進行針對性勘查和分析之后，發(fā)現(xiàn)樁基礎(chǔ)沉降問題的產(chǎn)生具有一定的連續(xù)規(guī)律性，為了避免樁基礎(chǔ)產(chǎn)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(chǔ)沉降問題的主要影響因素包含以下幾個方面。

1.1 施工區(qū)域的地質(zhì)條件因素影響

由于我國各個不同地區(qū)地質(zhì)條件構(gòu)成差異性相對較大，土體結(jié)構(gòu)和樁基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)下部土體相互之間產(chǎn)生作用，土壤結(jié)構(gòu)的硬度大小直接關(guān)系到樁基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和支撐性。土體剛性程度越大則土體內(nèi)部的可壓縮空間就越小，因此樁基礎(chǔ)產(chǎn)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(chǔ)下方部分的土體可壓縮性能相對較大，進而會產(chǎn)生樁基礎(chǔ)下沉現(xiàn)象。

1.2 公路橋梁工程設(shè)計存在缺陷

由于在我國部分地區(qū)受到不良地質(zhì)條件因素的影響，橋梁工程產(chǎn)生樁基礎(chǔ)沉降問題的概率相對較大，同時在工程基礎(chǔ)設(shè)計工作中，由于相關(guān)設(shè)計工作人員并沒有對工程建設(shè)施工區(qū)域的實際地質(zhì)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(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)穩(wěn)定性不足，進而會出現(xiàn)樁基礎(chǔ)產(chǎn)生明顯的沉降問題。與此同時，為了有效分散橋梁樁基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的承載力，某些設(shè)計工作人員會采取承臺設(shè)計工作方法，但是針對現(xiàn)行的橋梁設(shè)計規(guī)范要求當中，對于承臺的設(shè)計工作標準并不是非常明確，同時設(shè)計工作人員自身缺乏相應(yīng)的設(shè)計參照標準，經(jīng)常會出現(xiàn)憑借自身的工作經(jīng)驗來進行樁基礎(chǔ)設(shè)計，進而造成橋梁樁基礎(chǔ)設(shè)計工作和實際環(huán)境之間存在一定的差異，在后續(xù)的使用過程中會造成樁基產(chǎn)生沉降現(xiàn)象[1]。

1.3 樁基礎(chǔ)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(chǔ)結(jié)構(gòu)的類型選擇和樁基礎(chǔ)的沉降表現(xiàn)形式之間有著密切的關(guān)聯(lián)，樁基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的不同所產(chǎn)生的基礎(chǔ)沉降量也有所差異。比如，鉆孔樁和打孔樁在后續(xù)的樁基礎(chǔ)沉降問題上表現(xiàn)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(chǔ)的沉降表現(xiàn)形式，主要是以地基結(jié)構(gòu)內(nèi)部的土壤壓縮變形為主，而打孔樁基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生的沉降問題，主要體現(xiàn)在樁體之間土體產(chǎn)生壓縮變形問題為主，因此在針對橋梁工程基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計工作中，必須要結(jié)合施工區(qū)域的地質(zhì)條件情況，對橋梁樁基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)類型進行針對性，選擇以此來最大限度上控制樁基礎(chǔ)產(chǎn)生的沉降問題。

2.公路橋梁設(shè)計工作中樁基礎(chǔ)沉降問題的有效預防策略

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

2.1 有效做好前期的地質(zhì)條件勘察工作

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

2.2 有效保證橋梁樁基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)性能

在針對橋梁樁基礎(chǔ)設(shè)計工作過程中，主要設(shè)計工作目標是提高橋梁樁基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和承載能力，其中對于橋梁的樁體類型、樁體結(jié)構(gòu)、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(chǔ)結(jié)構(gòu)的設(shè)計方法進行合理選擇，同時對樁基礎(chǔ)的承載能力和基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的應(yīng)力大小進行詳細計算和分析，對橋梁樁基礎(chǔ)的底部和樁帽結(jié)構(gòu)設(shè)計形式進行確認，同時需要對樁基礎(chǔ)的平面設(shè)計工作進行重視。在樁基礎(chǔ)設(shè)計工作中必須充分考慮到外部環(huán)境因素的影響，需要考慮到后續(xù)工程施工當中可能產(chǎn)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(chǔ)的設(shè)計工作，必須要充分滿足樁基礎(chǔ)的基本使用性能。首先，需要保證樁基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)具有穩(wěn)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(chǔ)結(jié)構(gòu)下方，以此來有效分擔橋梁上部結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生的負荷量；其次，橋梁樁基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)需要具有較強的抗彎折性能，進一步加強樁基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的剛性程度，有效應(yīng)對后續(xù)通車過程中所產(chǎn)生的車輛荷載壓力，有效防止樁基礎(chǔ)產(chǎn)生沉降問題。

2.3 對樁基礎(chǔ)的類型和布局進行針對性設(shè)計

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

圖1 橋梁鉆孔灌注樁結(jié)構(gòu)

在橋梁樁基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的布局方面，如果選用單樁結(jié)構(gòu)可以滿足基礎(chǔ)承載力的設(shè)計工作要求，則需要在橋梁樁基礎(chǔ)設(shè)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(chǔ)結(jié)構(gòu)荷載變形的傳遞工作方式，對樁基礎(chǔ)的荷載量大小進行計算和分析；而剪切變形法在設(shè)計工作中的使用，不考慮到其他外部環(huán)境所產(chǎn)生的阻力因素干擾，如果橋梁基礎(chǔ)單樁結(jié)構(gòu)產(chǎn)生沉降問題，則土體結(jié)構(gòu)也會產(chǎn)生一定的沉降現(xiàn)象進而會產(chǎn)生剪切力的作用。因此，在橋梁單樁基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)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(shè)計方式，全面提高單樁基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的承載能力，避免出現(xiàn)基礎(chǔ)沉降問題[3]。

2.4 對樁基布局設(shè)計進行合理優(yōu)化

對橋梁樁基礎(chǔ)設(shè)計工作而言，通過對樁基礎(chǔ)的合理布局，可以進一步緩解樁基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的沉降程度。樁基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)布局是否科學合理，主要取決于樁基礎(chǔ)的荷載范圍以及橋梁工程的整體長度情況，需要對樁基礎(chǔ)的使用數(shù)量進行準確計算和分析，可以通過采取三個樁基礎(chǔ)相連的設(shè)計工作方法，每一個樁基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)

通過三個連續(xù)樁基礎(chǔ)的承載力計算和分析，保證樁基礎(chǔ)的承載力符合橋梁工程的使用安全要求，實現(xiàn)對樁基礎(chǔ)的科學布局，有效預防樁基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生明顯的沉降現(xiàn)象。但是在實際設(shè)計工作過程中，由于受到地質(zhì)條件因素以及其他方面因素的干擾，在樁基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)無法保證均勻設(shè)計的情況下，設(shè)計工作人員需要根據(jù)橋梁工程現(xiàn)場的實際情況，通過采取增加其他附屬結(jié)構(gòu)來進行解決，以此來有效控制樁基礎(chǔ)產(chǎn)生的沉降問題，提高橋梁樁基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性[4]。

3.結(jié)語

在公路橋梁工程設(shè)計工作過程中，樁基礎(chǔ)沉降問題是其中一種比較常見的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)病害情況，公路橋梁建設(shè)單位需要在樁基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的設(shè)計工作中，有效結(jié)合各種外部環(huán)境、施工條件以及地質(zhì)條件等因素的影響，對樁基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)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(chǔ)沉降影響因素進行有效預防和解決，全面提高樁基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，為后續(xù)的公路橋梁通車安全提供保障。