王剑
乐陵市交通运输局 山东乐陵 253600
摘要：在公路桥梁工程建设期间需要进行大量计算，确定纵向荷载作用力下桩基础的应用情况。而随着公路桥梁上部结构荷载的不断变化，以及其他各类因素的共同作用，桩基沉降问题会逐步显现，若不能进行有效控制，必然会给公路桥梁工程整体造成较为严重的影响。因此，必须针对公路桥梁中的桩基沉降问题进行分析，以便采取有效措施予以处理、规避。
关键词：公路桥梁工程；桩基沉降；问题；控制措施
1桩基的作用
1.1缓解上部结构沉降
桩基本身具有较大的刚度，可以分摊和承受较大的上部荷载，缓解上部结构沉降，以免出现桥体变形，保证桥梁工程符合安全设计要求。另外，柱基与周围土体存在空隙，能够互相摩擦，使得公路桥梁上部荷载向周围分解，保证上部结构稳固。
1.2降低公路桥梁工程建设成本
部分区域自然环境较差，在进行公路桥梁工程施工时，若地下水位较高或者需要进行水下作业，人们可以采用桩基结构作为桥梁基础。桩基结构既能保证公路桥梁施工质量，又能节约成本，降低人力、物力、财力消耗。
1.3有效抵御自然灾害的破坏
相比桥梁工程其他部位，桩基结构具有较强的抗拔能力，能够有效抵御地震、大风、洪涝等自然灾害的破坏，保证桥梁工程施工质量和使用安全。
2桩基沉降发生的原因
2.1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。
2.2公路桥梁工程设计不严谨
桥梁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桥梁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。
2.3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。
3公路桥梁桩基施工中对沉降问题的控制措施
3.1公路桥梁桩基沉降分析的主要方法
3.1.1单桩桩基的沉降分析
公路桥梁单桩桩基沉降分析的主要方法包括：载荷传递分析法、剪切形变传递模型法、弹性理论法。在应用载荷传递分析法时，将桩基分散为相同长度的桩基单元，使用非线性弹簧模拟桩基段与土层之间的联系，在桩基端处土体使用非线性弹簧进行模拟。公路桥梁工程建设期间需要使用多种仪器、仪表，要注意实际测量过程中的普及性。
剪切形变传递模型法的应用能够简化桩基沉降计算，在该模型当中假定认为载荷承载力较小时，在桩基轴向负荷载力会出现桩基沉降问题，在具体的沉降过程中又会对周边土层产生剪切作用，但土层未发生移动，剪应力会沿桩基侧面表层扩散。弹性理论法利用弹性理论对桩土系统进行研究，确定单桩基础在纵向满足承载作用，并获得桩基土层间作用及位移间的关系，进而得到土层对桩基之间、桩基对土层之间的各类作用方式，弹性理论法能够扩展出一系列沉降计算方法。
3.1.2群桩桩基的沉降分析
公路桥梁群桩桩基沉降分析的主要方法包括：弹性理论法、实体深基础法、等效作用分层总和法。弹性理论法主要是对桥梁群桩的沉降情况进行分析，主要根据位移法、应力法进行操作，另外，还可以根据简化的弹性理论法计算出位移情况，将子桩侧面摩擦力视为线性变换，通过对单桩进行分析、叠加获取群桩分析结果。实体深基础法将高承台下的群桩、土层等效为一个墩基实体深基础，在该墩基范围内，群桩工作过程中土层不会出现压缩问题，然后利用扩展计算方式明确群桩沉降的实际情况，为消除计算过程中存在的差异，可以假定实体基础底面位置，关注群桩土层可压缩的概率，注意群桩基础周围剪应力变化。等效作用分层总和法可以对均匀土质的土层中群桩沉降、均匀负荷承载下的矩形基础间的比值进行计算，获取计算结果后对等代墩基的附加应力进行修正，然后结合分层总和法掌握群桩的具体沉降情况。
3.2公路桥梁桩基沉降的计算
公路桥梁桩基沉降问题不可避免地会出现，要想彻底解决需要面对较为复杂、烦琐的处理内容。根据土力学理论知识可知，桩基沉降包括应土体流变、固结变形，桩基沉降的第二特征就是刺入变形。采用各类测量设备无法对桩基周围土体应力变化进行实际、细致的观测，就无法获取土体准确的应力变化关系，更多地需要通过客观现象进行观察，然后建立相应的应力模型，以便获取桩基周围土层真实、有效的应力关系。对土体中的桩基进行长期观测会发现一定规律，桩基沉降是一个漫长的过程，多数在公路桥梁工程竣工后会持续较长时间。因此，公路桥梁桩基的沉降也与时间因素存在关联。桩基发生不同程度沉降的部分原因是刺入变形，具体检测过程中要合理控制试验时间长度，避免土层徐变、固结现象的发展。桩基沉降发展期间，桩端及两侧土层会出现“非线性”特征，土体塑性会在桩基承载力极限后体现。根据对桩侧摩阻力的研究可知，相对位移较小时，其与摩阻力的大小成正比，相对位移接近极限值摩阻力最大，会出现滑动位移。对于细长桩基来讲，桩基顶部承载载荷不高，因土层出现弹性压缩，桩基周围土层位移超出极限值，就会出现滑移，连续加载期间，产生滑移的区域扩大，桩基与桩基间土体变形的固结和徐变使得相对滑移区域产生周期性变化，进而引发公路桥梁桩基刺入变形。
3.3控制措施
对于程控施工技术要结合钻机技术特征确定相应的操作要点，从开钻、持续钻进、停钻后的中心开钻、地质条件变化后的处理等内容进行关注，结合成孔技术控制、管理。并做好相应的清孔工作，在距设计标高10cm位置开始清孔，确保孔底干净。清孔完成后就可以安装钢筋笼，在安装前要根据设计要求对钢筋笼主筋直径、孔径以及箍筋材质等进行检测，需要进行焊接检查，严格依照规程进行检查，确保钢筋笼吊装过程正常开展，关注吊装的垂直度、位置控制以保障质量。然后，根据桩基工程地质实际情况选择适宜的混凝土进行灌注，保障桩基灌注及振捣质量，实现公路桥梁桩基工程技术控制目标。灌注施工中要对成孔质量进行检查，掌握地下水对成桩质量的影响，确保现场灌注施工的连续性，并做好混凝土在异常温度环境下的防护。加强对设备操作人员的技术培训与管理，提高设备操作人员技术水平，保障施工中技术控制要点得到有效的执行与控制，实现公路桥梁桩基工程沉降问题的控制。
4结语
通过分析公路桥梁桩基沉降问题，掌握桩基施工技术控制要点及难点。合理控制设计、施工技术参数，确保公路桥梁整体施工质量，促进我国公路桥梁工程建设行业发展，有效发挥其在经济、社会中的作用。
参考文献
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