论文部分内容阅读
摘 要：公路桥梁桩基设计的过程中需要对多种外界影响因素进行分析计算，包括受力分析、负摩阻力等，工序复杂计算量多。公路桥梁设计中对桩基的沉降分析得出最合适的桩基设计方案，可以有效提升公路桥梁工程的质量安全及公路桥梁的使用年限。本文就以公路桥梁为课题，围绕相关桩基沉降问题展开讨论，期望能够为实际工程提供帮助。
关键词：公路桥梁工程;桩基沉降;对策研究
1 公路桥梁桩基的类型
通常情况下，桩基可以被分为端承桩和摩擦桩两种类型，两者之间的区别在于桩基中荷载力的传递方式不一样。端承桩施工方式是穿透过土层之后使用的桩基础技术，在桩基的底部部分将力分散到土层，利用土层和岩石层之间的支撑力满足对桩基承载力的需要，但是桩基础自身受到来自土体的支撑力和摩擦力可以直接忽略不计，不用考虑，这种受力形式的桩基被称为端承桩。而摩擦桩则是指在土层质地较弱且较厚的部分，使得桩基础的下面部分、低端部分位置与周围岩石或土层接触，通过桩基础与土层之间产生的摩擦力来实现承载桩基础顶端位置受到的压力，在摩擦桩的应用过程中摩擦桩和土层之间的反作用力是可以忽略不计的。在实际的公路桥梁工程中，大多数的桩基础都是通过利用反作用力和摩擦力的存在而满足顶部的支撑作用的。
2 桩基沉降的原因
软土类型的土壤受到液限增加的原因其压缩性也会随之升高，软土的基础会由于外界压力过高而产生较大的超静空隙水压力。这两个原因都会使软土发生变形，且变形持续时间较长，出现流变特征。因此，桩基沉降问题容易在公路桥梁工程的修建过程中发生，从施工到桥梁投入使用的整个阶段都会出现桩基沉降的现象，整体上呈现出有序的连续性。为了避免桥梁桩基出现沉降问题，需要在施工的每个环节预设应对措施。经过对多个桩基沉淀事故的现场调研分析，造成桩基沉降现象发生的主要原因有以下三种。
2.1 施工地区的土体地质勘探
桩基的地下部分与土体之间相互影响，土体的硬度直接影响着桩基施工方案。硬度小的土体内部空间压缩变形程度较大，桩基在施工时发成沉降的可能性就越大;反之，樁基则不会很容易出现沉降现象。
按照公路桥梁工作的流程规范，相关工作人员在进行工程的正式设计之前需要对设计现场的实际地理环境做出勘探调查，以便于掌握桥梁工程地基处的物理力学状况，更好地开展桩基的设计工作。但是在实际的桥梁工程设计工作中一些设计人员经常不会对地质环境进行详细地勘察，大多数情况仍是根据自身的经验和主观意识作出判断，很容易造成原本的实际方案与实际地理状况脱节，导致桩基沉降问题的发生。而且大多数勘察工作人员在地质勘探过程中参与勘察的工程项目多是有勘察不完整的现象存在，导致勘察的结果普遍有缺失状况，相关设计人员在正式设计中对于缺失的状况只能根据自身经验完判断完成设计。
2.2 设计方案不合理
桥梁桩基沉降现象是道桥工程中普遍存在的问题，一些设计人员在进行桥梁设计时在易沉降路段使用搭板技术，但因为软土层的原因，搭板技术很难满足桥梁结构稳定性的需求，如果承载较大载荷时容易破坏桥梁桩基的表面完整度，造成沉降发生率的加大。为了应对桥梁墩柱部分应力过于集中的问题，一些设计人员会利用承台设计方法，但由于目前的桥梁设计标准中没有承台设计的相关方案要求，设计人员通常仅根据自己的主观意识和工作经验进行设计，最终的设计方案在实际的施工过程中可能会出现问题。
2.3 选用的桩基类型
通过对多个工程桩基沉降现象的考察，发现工程中桩基沉降的具体形式与使用的桩基类型有着密切联系，不同的桩基形式对应着不同的桩基沉降程度。例如在负荷同样大小的荷载时，打孔桩的基础沉降具体表现为桩基之间土体发生压缩变形，钻孔桩的基础沉降具体表现为地基之间土体发生压缩变形。
对于不同的地质状况，设计人员应当根据工程实际情况选用对应的桩基类型。在山地区域，底层部分普遍有起伏现象存在，设计人员在进行方案设计时需要考虑墩台纵横向的地基土类型，同种状况的墩台适宜使用相同类型的桩基。但有一些设计人员比较注重工程的实际成本，在桩基的选型工作中会专门选用一些与工程标准十分接近的桩基，虽然使用的桩基能够在某些特定方向提供一定的支持承载作用，但其仍然有着一些缺陷存在，当受到外界因素影响时，这些桩基容易出现方向倾斜、位置偏移的情况出现，进而形成公路桥梁桩基沉降的问题。
3 防止工程中桩基发生沉降的有效措施
在解决公路桥梁工程桩基沉降问题上，相关部门和技术人员不仅要改进完善公路桥梁工程的施工方法，而且还要不断改进公路桥梁的设计方案，从多个方面应对公路桥梁工程桩基的沉降问题。
3.1 仔细勘察工程地质环境
工程地区的地质环境状况时公路桥梁设计过程中首先要考虑的情况，桩基的沉降程度与当地地质状况密切相关。因此在工程设计开始初期，要保证在第一时间勘察施工地区的地质环境状况，收集相关的数据信息，为接下来的方案设计和施工阶段提供有效的依据。在对周围地质环境勘察过程中，要将周围地质的地质形态成因、地基土体软硬程度以及地质地层的厚度等内容仔细监测，通过对工程现场的实际环境调查形成报告，详实地介绍地质特点，特别是桩基情况和各地层的分布状况，大致确定桩基的初步长度和类型。规范、科学地完成勘察工作，确保收集数据的精确程度，方便设计人员在对公路桥梁工程时作为有效参考。
3.2 满足公路桥梁桩基的基本功能
桩基设计的基本功能就是要加强桥梁结构的上部分稳定性能。对桩基的设计包括多种内容，包括选用桥梁的桩型、桥梁结构设计的方案;计算并确定桩基的桩长、桩距、桩径;计算并确定桩基的基本应力大小和承载能力;设计桩帽、桩基的结构类型等。在对桩基的设计中要充分将环境因素影响桩基的情况和实际施工过程中可以出现的各种问题考虑在内，提前做好应对措施。
桩基设计完成后应当能够满足工程对其基本性能的需求。桩基在实际工程应用中需要具备较好的对荷载传递的能力，能够使地基部分承担来自桥梁纵向和横向的双重负载，以便更好的分担桥梁上边部分的压力。其次，良好的抗弯能力也是桩基需要具备的，只有具备良好抗弯性能和刚度的桩基才能抵抗住上下部分传递的多重荷载压力，把环境因素的影响降到最小限度。
3.3 合理选用桩基的类型和布局
桩基的设计过程中，桩基的长度、类型是首先需要考虑的因素，根据工程现场的环境影响，科学合理地设计工程施工工期和施工工艺，并相应的选用合适的桩基类型。
桩基在设置布局结构是，如果工程施工选用的是单桩，则需要利用单桩沉降分析的计算方法进行桩基的设计方案;如果工程施工中采用的是群桩方案，在考虑桩基沉降问题的同时还需要处理各种的影响因素。科学合理地进行桩基布局设计可以在很大程度上减少桩基沉降现象的出现。但由于一些地质环境的因素，桩基很难能够按照规划好的布局进行施工，此时就需要人们根据工程现场的实际情况，通过附加其他结构来避免桩基的沉降。
4 结束语
桩基结构和施工状况可能因为公路桥梁建设地区的不同而产生差异，这就需要公路桥梁的设计和施工工作能够有效区分实际情况，通过设计和施工的合理规划有效缓解系统整体沉降问题的出现。
参考文献：
[1]高远.公路桥梁工程设计中桩基沉降问题分析[J].智能城市，2017，3（6）：106-107.
[2]李浩.公路桥梁工程设计中桩基沉降问题分析[J].城市建设理论研究（电子版），2017（30）：164.
[3]张军杰.公路桥梁工程设计中桩基沉降问题研究[J].河南科技，2020，39（29）：116-118.
[4]何玉柱.公路桥梁工程设计中桩基沉降问题研究[J].安徽建筑，2019，26（2）：121-122.
[5]刘明艳.公路桥梁工程设计中桩基沉降问题研究[J].工程建设与设计，2019（19）：58-62.
关键词：公路桥梁工程;桩基沉降;对策研究
1 公路桥梁桩基的类型
通常情况下，桩基可以被分为端承桩和摩擦桩两种类型，两者之间的区别在于桩基中荷载力的传递方式不一样。端承桩施工方式是穿透过土层之后使用的桩基础技术，在桩基的底部部分将力分散到土层，利用土层和岩石层之间的支撑力满足对桩基承载力的需要，但是桩基础自身受到来自土体的支撑力和摩擦力可以直接忽略不计，不用考虑，这种受力形式的桩基被称为端承桩。而摩擦桩则是指在土层质地较弱且较厚的部分，使得桩基础的下面部分、低端部分位置与周围岩石或土层接触，通过桩基础与土层之间产生的摩擦力来实现承载桩基础顶端位置受到的压力，在摩擦桩的应用过程中摩擦桩和土层之间的反作用力是可以忽略不计的。在实际的公路桥梁工程中，大多数的桩基础都是通过利用反作用力和摩擦力的存在而满足顶部的支撑作用的。
2 桩基沉降的原因
软土类型的土壤受到液限增加的原因其压缩性也会随之升高，软土的基础会由于外界压力过高而产生较大的超静空隙水压力。这两个原因都会使软土发生变形，且变形持续时间较长，出现流变特征。因此，桩基沉降问题容易在公路桥梁工程的修建过程中发生，从施工到桥梁投入使用的整个阶段都会出现桩基沉降的现象，整体上呈现出有序的连续性。为了避免桥梁桩基出现沉降问题，需要在施工的每个环节预设应对措施。经过对多个桩基沉淀事故的现场调研分析，造成桩基沉降现象发生的主要原因有以下三种。
2.1 施工地区的土体地质勘探
桩基的地下部分与土体之间相互影响，土体的硬度直接影响着桩基施工方案。硬度小的土体内部空间压缩变形程度较大，桩基在施工时发成沉降的可能性就越大;反之，樁基则不会很容易出现沉降现象。
按照公路桥梁工作的流程规范，相关工作人员在进行工程的正式设计之前需要对设计现场的实际地理环境做出勘探调查，以便于掌握桥梁工程地基处的物理力学状况，更好地开展桩基的设计工作。但是在实际的桥梁工程设计工作中一些设计人员经常不会对地质环境进行详细地勘察，大多数情况仍是根据自身的经验和主观意识作出判断，很容易造成原本的实际方案与实际地理状况脱节，导致桩基沉降问题的发生。而且大多数勘察工作人员在地质勘探过程中参与勘察的工程项目多是有勘察不完整的现象存在，导致勘察的结果普遍有缺失状况，相关设计人员在正式设计中对于缺失的状况只能根据自身经验完判断完成设计。
2.2 设计方案不合理
桥梁桩基沉降现象是道桥工程中普遍存在的问题，一些设计人员在进行桥梁设计时在易沉降路段使用搭板技术，但因为软土层的原因，搭板技术很难满足桥梁结构稳定性的需求，如果承载较大载荷时容易破坏桥梁桩基的表面完整度，造成沉降发生率的加大。为了应对桥梁墩柱部分应力过于集中的问题，一些设计人员会利用承台设计方法，但由于目前的桥梁设计标准中没有承台设计的相关方案要求，设计人员通常仅根据自己的主观意识和工作经验进行设计，最终的设计方案在实际的施工过程中可能会出现问题。
2.3 选用的桩基类型
通过对多个工程桩基沉降现象的考察，发现工程中桩基沉降的具体形式与使用的桩基类型有着密切联系，不同的桩基形式对应着不同的桩基沉降程度。例如在负荷同样大小的荷载时，打孔桩的基础沉降具体表现为桩基之间土体发生压缩变形，钻孔桩的基础沉降具体表现为地基之间土体发生压缩变形。
对于不同的地质状况，设计人员应当根据工程实际情况选用对应的桩基类型。在山地区域，底层部分普遍有起伏现象存在，设计人员在进行方案设计时需要考虑墩台纵横向的地基土类型，同种状况的墩台适宜使用相同类型的桩基。但有一些设计人员比较注重工程的实际成本，在桩基的选型工作中会专门选用一些与工程标准十分接近的桩基，虽然使用的桩基能够在某些特定方向提供一定的支持承载作用，但其仍然有着一些缺陷存在，当受到外界因素影响时，这些桩基容易出现方向倾斜、位置偏移的情况出现，进而形成公路桥梁桩基沉降的问题。
3 防止工程中桩基发生沉降的有效措施
在解决公路桥梁工程桩基沉降问题上，相关部门和技术人员不仅要改进完善公路桥梁工程的施工方法，而且还要不断改进公路桥梁的设计方案，从多个方面应对公路桥梁工程桩基的沉降问题。
3.1 仔细勘察工程地质环境
工程地区的地质环境状况时公路桥梁设计过程中首先要考虑的情况，桩基的沉降程度与当地地质状况密切相关。因此在工程设计开始初期，要保证在第一时间勘察施工地区的地质环境状况，收集相关的数据信息，为接下来的方案设计和施工阶段提供有效的依据。在对周围地质环境勘察过程中，要将周围地质的地质形态成因、地基土体软硬程度以及地质地层的厚度等内容仔细监测，通过对工程现场的实际环境调查形成报告，详实地介绍地质特点，特别是桩基情况和各地层的分布状况，大致确定桩基的初步长度和类型。规范、科学地完成勘察工作，确保收集数据的精确程度，方便设计人员在对公路桥梁工程时作为有效参考。
3.2 满足公路桥梁桩基的基本功能
桩基设计的基本功能就是要加强桥梁结构的上部分稳定性能。对桩基的设计包括多种内容，包括选用桥梁的桩型、桥梁结构设计的方案;计算并确定桩基的桩长、桩距、桩径;计算并确定桩基的基本应力大小和承载能力;设计桩帽、桩基的结构类型等。在对桩基的设计中要充分将环境因素影响桩基的情况和实际施工过程中可以出现的各种问题考虑在内，提前做好应对措施。
桩基设计完成后应当能够满足工程对其基本性能的需求。桩基在实际工程应用中需要具备较好的对荷载传递的能力，能够使地基部分承担来自桥梁纵向和横向的双重负载，以便更好的分担桥梁上边部分的压力。其次，良好的抗弯能力也是桩基需要具备的，只有具备良好抗弯性能和刚度的桩基才能抵抗住上下部分传递的多重荷载压力，把环境因素的影响降到最小限度。
3.3 合理选用桩基的类型和布局
桩基的设计过程中，桩基的长度、类型是首先需要考虑的因素，根据工程现场的环境影响，科学合理地设计工程施工工期和施工工艺，并相应的选用合适的桩基类型。
桩基在设置布局结构是，如果工程施工选用的是单桩，则需要利用单桩沉降分析的计算方法进行桩基的设计方案;如果工程施工中采用的是群桩方案，在考虑桩基沉降问题的同时还需要处理各种的影响因素。科学合理地进行桩基布局设计可以在很大程度上减少桩基沉降现象的出现。但由于一些地质环境的因素，桩基很难能够按照规划好的布局进行施工，此时就需要人们根据工程现场的实际情况，通过附加其他结构来避免桩基的沉降。
4 结束语
桩基结构和施工状况可能因为公路桥梁建设地区的不同而产生差异，这就需要公路桥梁的设计和施工工作能够有效区分实际情况，通过设计和施工的合理规划有效缓解系统整体沉降问题的出现。
参考文献：
[1]高远.公路桥梁工程设计中桩基沉降问题分析[J].智能城市，2017，3（6）：106-107.
[2]李浩.公路桥梁工程设计中桩基沉降问题分析[J].城市建设理论研究（电子版），2017（30）：164.
[3]张军杰.公路桥梁工程设计中桩基沉降问题研究[J].河南科技，2020，39（29）：116-118.
[4]何玉柱.公路桥梁工程设计中桩基沉降问题研究[J].安徽建筑，2019，26（2）：121-122.
[5]刘明艳.公路桥梁工程设计中桩基沉降问题研究[J].工程建设与设计，2019（19）：58-62.