公路桥梁工程设计中桩基沉降问题研究

何晓萍

（华设设计集团股份有限公司，江苏南京210000）

0 引言

随着科学技术的不断创新发展以及我国国民经济的快速提升，我国公路桥梁工程建设也在不断进步与发展。但是，在公路桥梁工程建设过程中，由于项目工程庞大、结构复杂等，有时会出现桩基下沉的问题，这不利于公路桥梁工程安全、稳定建设与发展。因此，在现代公路桥梁工程设计中，设计人员需要从实际情况出发，注重桩基沉降问题，并提出相应应对方法，对相关问题进行控制。

1 桩基设计原则

在设计公路桥梁桩基时，除了考虑桩基荷载问题之外，还要注重对侧向承载力进行分析与研究。对此，在设计过程中，设计人员应该确保结构自身重力以及其他方面应力都能够满足最大承受限力。另外，还要考虑负摩擦力，负摩擦力在桩基运行过程中存在，在这一作用力下需要分析多个公式。除此之外，还要对基桩间距进行分析。为此，公路桥梁工程设计中要尽量减少相邻桩基之间对公路施工的影响，间距之间的桩径长度要保持7 倍左右，基桩之间最小的间距应为桩头直径的3.5 倍左右，否则会对桩基稳定性造成严重影响。

2 公路桥梁工程设计中桩基沉降问题

当前，公路桥梁工程设计中存在桩基沉降问题，这不利于公路桥梁工程的有效开发与建设。对此，相关设计人员在公路桥梁工程项目开启之前，需要做好相对应准备工作，以应对各种形式的桩基沉降问题。关于公路桥梁工程设计中桩基沉降问题，主要原因如下。

2.1 由于地质环境勘察不恰当，导致桩基沉降

在公路桥梁工程设计中，为了让工程桩基更加稳定，需要相关人员在工程项目开启之前进行环境勘察，对当地周围地质环境问题进行有效了解，之后再根据实际环境情况设计公路桥梁桩基。但是，在当前实际工程设计过程中，大部分公路桥梁工程项目缺少实地考察这一环节，一般情况下是通过纸质形式或者相关材料文献得到一些实际工程建设情况，这就导致最终设计结果与实际地质环境情况存在一定的差别，这在很大程度上加剧了桩基沉降问题的发生。

2.2 由于桩基选型不恰当，导致桩基沉降

在公路桥梁建设过程中，当桩基选型不当时，也会导致桩基沉降问题的形成。当前，设计人员也会考虑到桩基沉降问题，会根据不同地质环境选择相对应的桩基类型，但是不同类型的桩基所起到的作用性也会有所不同。对此，相关工程项目管理人员在选择过程中，一般会将成本问题放在前面，主要考虑最大化经济利润，这就会在一定程度上影响到设计人员设计理念，导致设计人员选择成本更低的桩基类型，进而使得公路桥梁在载荷量方面出现一些缺陷问题，导致公路桥梁桩基发生沉降。

2.3 由于桩基布局结构不合理，导致桩基沉降

在公路桥梁工程设计过程中，桩基布局问题也会直接影响到桩基沉降问题。其中，桩基布局与公路桥梁工程整体应力结构布局之间有着一定的关联。当桩基间距较小时，公路桥梁整体应力结构会变得更加集中，使得结构两端的应力出现问题，从而在一定层面上更容易引发桩基出现不良沉降问题，严重时会导致公路桥梁面出现坍塌现象。对此，为避免公路桥梁桩基沉降问题的发生，设计人员要合理布置桩基结构，确保公路桥梁工程建设能够稳定发展[1]。

3 公路桥梁工程设计中桩基沉降应对方法

3.1 制订工作实施计划，做好地质勘查工作

为应对公路桥梁工程设计中桩基沉降问题，项目工程管理部门需要提前做好工作实施计划，并且对当地地质工作进行勘察。

关于地质勘查的步骤，具体包括以下几个方面：一是地面测绘。测绘工作开展具体包括勘察地基分布情况、地势地貌，通过收集的数据分析桩基的构成，确定桩基夹层的透水性，记录桩基层的厚度等。二是布设勘察点。结合实际情况布设勘察点，一般情况下，勘探点的间距大约在30m 的范围，若是遇到复杂场地，勘探点之间的距离要适当缩小。对于勘探点位置的确定，要结合地基压缩层、周围建筑物等因素进行计算。三是钻探。钻探的目的是划分土层，一般使用薄壁取土器静压技术，在保护措施齐全的条件下进行取样，从而确保样品不受侵扰，确保钻探的质量。四是原位测试。一般采用静力触探与十字板剪切实验方法，传统采用钻孔技术，现在使用原位测试，不仅提高了勘察实效性，而且缩减了工作量。

针对地基勘察的复杂性，确定勘察手段。勘察过程主要是开展地面调查，可以通过钻孔的方式，将设备仪器放入指定位置，通过钻探与原位测试获得数据，再进行室内试验，从而确定桩基的物理力性、力学、水理等，为后续的施工做参考数据。在勘察过程中，应针对施工现场实际情况展开，若是整体无暗沟渠道、互层简单、土质类型单一，整体地势处于平坦态势，属于简单场地勘察范围。若是地势起伏较大，桩基层地貌单元较多，暗沟渠道也不少，土质结构较为复杂，对于地基使用会产生影响，属于中等复杂场地勘察范围。若是地势起伏较大，地貌单元较多，交互层复杂，地基的位置较为偏僻，具有较大液化、震陷的可能性，属于复杂场地勘察范围。

设计人员根据实际地质情况进行合理选择，并且确定好设计内容，严格按照规划内容展开设计工作，从而更好地避免公路桥梁桩基不良沉降问题的出现。

3.2 改善桩基选型

当前，桩基选型问题在公路桥梁设计中非常重要。其中，科学的选型方法，能够对桩基安全建设有着极大帮助作用。对此，为改善桩基选型，可从以下几个方面入手：

一是从设计方面入手，公路桥梁工程桩基应力与高差要在标准的范围之内，若是高度一致的公路桥梁工程建筑，需要保持桩基应力的均衡，圈梁拉通性好，提高整体结构的刚性，能够提高桩基的承载力与平稳性，降低了桩基不均匀沉降发生的概率。科学的设置纵横墙，若是公路桥梁工程建筑沉降深度超过130mm，公路桥梁工程建筑的长高比要低于2.5，才能确保公路桥梁工程建筑的长高与桩基的承载力相匹配。设计沉降缝，将公路桥梁工程建筑整体面积分隔成各个小块的单元，降低公路桥梁工程建筑物的长高比，使得建筑平面简单化，能够有效防止不均匀沉降。

二是从施工方面入手，提高桩基的处理质量，具体方法如下：首先，换填材料的质量需要满足标准要求，原材料的配比要科学合理。对于砂砾料的选择需要考虑其渗水性，清理多余的有机物质与黏土块等。砂井的设置，对于砂材料的选择，应该是渗水性较高，砂的直径要高于0.52mm，在原材料中的比重要超过50%。碎石材料要干净、没有杂物，颗粒直径在25～55mm，注意含泥量低于12%；其次，科学设置拉结筋，按照设计要求加工拉结筋，做好交底工作，通常拉结筋的设计要满足三个0.5m 的要求，具体是深埋墙内0.5m、墙外延伸出0.5m，拉结筋之间的距离为0.5m。对于埋下的抗震柱要高于1.1m，拉结筋选择7.5mm，从而确保水平灰缝的饱和度。最后，加强对不均匀沉降的检测，尤其在施工期间，对于各个环节施工重点观测沉降高度，在结构施工完成后，每间隔两个月需要检测公路桥梁工程建筑的沉降现象，并且形成记录表，作为后续公路桥梁工程建筑沉降事故检测的参考[2]。

3.3 加大重视桩基布局

在公路桥梁工程设计过程中，当桩基布局出现问题时，设计人员一定要引起注意，对桩基布局进行合理设计。

例如，设计人员先通过实地考察，对当地土质情况进行一定掌握与了解。然后，设计人员通过科学的设计方法，对每个桩基受力范围进行合理计算。之后，根据公路桥梁工程实际长度，计算桩基数量以及承受力，最终按照计算结果，合理布置公路桥梁工程中的桩基，以有效改善桩基沉降问题。

另外，关于公路桥梁工程设计中桩基施工工艺，首先，进行铺土和洒水的工艺操作。其中需要摊铺土，要按照摊铺进度控制好摊铺长度，为其他混合材料的添加、混合搅拌等施工操作奠定基础。当在雨季施工时，需结合降雨因素所带来的影响展开施工操作，如果次日预报会下雨，则需要延长施工期限，不能继续进行施工操作。在洒水过程中，要进行洒水闷料操作，保证土地中的含水量满足施工操作标准要求。

接着，进行公路桥梁工程设计中桩基施工。其中，在施工过程中，要准备前期工程操作，对施工材料进行配置，并加以混合相关材料，后进行摊铺施工操作以及碾压施工操作等。在摊铺施工操作之前，需要确定好本施工操作的配比量，从而确定碎石质量工程要求。之后，根据工程施工要求，进行施工保护操作，如用苫布遮盖施工材料，避免材料被外界环境所干扰，从而影响试验的有效进行。在试验操作中，根据设计方案中级配参数来确定各种粒径碎石的比例，然后再转化成体积比进行配料施工操作，并确保相关材料的均匀性，从而提高公路桥梁工程桩基质量。

4 结语

综上所述，当前，公路桥梁工程设计中桩基存在沉降问题，这与地质环境勘察不恰当、桩基选型不恰当、桩基布局结构不合理有关。对此，设计人员应根据以上相关问题，提出对应性解决方法。例如，制订工作实施计划，做好地质勘查工作，不断改善桩基选型，同时也要加大重视桩基布局，从而提高公路桥梁工程桩基质量，进而确保公路桥梁工程建设安全稳定发展。