建筑桩基础沉降的原因及预控措施分析

李增亮 唐夺 师润坎

辽宁省第四地质大队有限责任公司 辽宁阜新 123000

1 桩基沉降发生的原因

1.1 施工区域地质因素

地质因素方面，土体与桩基下部结构相互作用，土体的硬度对桩基有着直接影响。土体硬度越大，土体空间的压缩变形就越小，发生桩基沉降的可能性就越小；反之，土体硬度越小，土体空间的压缩变形就越大，发生桩基沉降的可能性就越大[1]。

1.2 工程设计不严谨

桩基沉降的出现率比较大，在进行桥梁工程设计时，部分设计人员因循守旧，易沉降部分采用搭板设计，但受软土层的影响，搭板设计又达不到提高结构整体稳固性的目的，其在承受较大荷载时容易产生裂缝，加重桩基负荷，增加沉降发生率。为了分散桥梁墩柱的承受力，有些设计人员会采用承台设计，但是现行桥梁设计规范并没有对承台有具体要求。设计人员缺乏参照标准，依据自身的工作经验进行设计，容易使设计方案与工程实际产生出入。

1.3 桩基类型选择

实践表明，桩基类型的选择与桩基沉降表现形式相关，桩基形式不同，桩基沉降程度不同。比如，钻孔桩与打孔桩对桩基础沉降情况的影响明显不同。在同样承受较大的荷载时，钻孔桩基础沉降表现形式为地基土体压缩变形，打孔桩基础沉降表现形式为桩间土体压缩变形。

2 防止桩基发生沉降的措施

2.1 选择正确的桩型及布局

在桩基设计中，首先要考虑桩基类型及长度，根据施工现场环境因素的优势与劣势，对施工工艺、工期、桩基构成进行科学设计，并选择合理的桩基长度和类型。在桩基设计中，使用较多的桩基类型有预制柱、钻孔灌注桩、人工挖孔桩、沉管灌注柱等，钻孔灌注桩是公路桥梁工程中较为常用的桩基类型。具体采用哪种类型，要根据施工现场、施工环境及桥梁结构构造、上下部负荷能力进行合理选择。在桩基布局上，若选用单桩就能满足工程需要，则要在桩基设计中合理使用单桩沉降分析计算法。单桩沉降分析计算法常用的有四种：荷载传递分析法、剪切变形传递法、弹性理论法、单项压缩分层总和法。荷载传递分析法是根据规定的荷载变形传递方式来计算桩对荷载的反应。剪切变形法的原理是假设桩间和桩侧土体都没变化，不考虑其他阻力因素影响，如果单桩发生沉降，土体会随沉降发生位置下移，出现剪切现象，受剪切应力传递作用影响，相应剪切力变小。因此，单桩基设计可以利用剪切力计算桩径，剪切变形法设计的单桩桩径数值能够有效预防桩基沉降。弹性理论法则根据单桩受到的竖向作用力与桩土之间发生作用产生的位移关系，计算出桩体与土的共同作用。单向压缩分层总和法是依据各土层的参数计算出各层土的沉降量，然后计算各土层沉降量总和，得出沉降量。若工程桩基需要群桩基础，则在应对桩基沉降时还需要考虑众多影响因素。群桩基础承载力不是简单的单桩承载力相加，群桩沉降设计计算主要运用的方法有实体深基础法、分层总和法。实体深基础法的计算原理是利用扩展计算方法，计算群桩承载力，根据群桩承载力计算群桩沉降值，为保证计算的精确性，还需要考虑土体存在的压缩变形情况及每个单桩桩基剪切应力的影响。分层总和法指的是先分层计算各土层沉降量，然后根据单值计算沉降量总和。各层沉降量的计算参照的是各土层的压缩性系数。但是，在计算中要充分考虑影响地基沉降的因素，分层总和法计算出的是地基的最终沉降量，根据分层总和法计算的准确数值对群桩进行设计，预防桩基发生沉降现象[2]。

2.2 优化桩基布局

一个科学、合理的桩基布局能够有效缓解桩基沉降，桩基能否均匀布局取决于对桩柱荷载范围、桥梁总体长度、桩基数量的准确计算。三个环节紧紧相连，每个环节的精确度都直接影响下一个环节的计算，只有三个环节都准确无误，才能确保桩基布局准确，进而有效确保桩基沉降问题得以解决。但是，受地质环境的影响，在桩基难以保证均匀布置的情况下，人们需要根据施工现场实际情况，通过其他附加结构弥补不足，减少桩基沉降。

2.3 合理编制桩基施工方案

为了保证桩基全面实施，合理推进，则需要根据现场情况相关的数据，做好计划编制工作，以此为施工提供良好的参照。桩基施工方案要保证合理，编制科学，根据详细的数据，保证桩基施工技术的全面实施与应用。桩基施工方案的制定需要严密，通过对施工现场勘查，提取相关数据参数，并对数据进行分析，拟定桩基施工方案，同时，要以现场为基础，提出技术方案、设备方案等，为各流程操作提供良好的指导。

3 结语

施工技术人员可以根据高层建筑地质环境特点，综合考虑竖向承载力、水平向承载力、整体性、刚度等因素，结合实际施工经验，选择恰当的桩基形式，以便所选桩基形式符合既定地质条件下建筑上部结构稳定性要求，为高层建筑施工质量提供保障[3-5]。