1 公路橋梁各類樁基沉降形成原理

首先，本文將會闡述在橋梁工程建設(shè)過程中為什么會出現(xiàn)沉降現(xiàn)象，并介紹此現(xiàn)象的成因；其次，需要闡釋一個關(guān)系：橋梁結(jié)構(gòu)本身的荷載力與地基的承載力，沉降現(xiàn)象就是由于這一對力的相互作用而產(chǎn)生的。下文將會具體對三類現(xiàn)象的成因進行解釋說明：

1.1 過快沉降現(xiàn)象的產(chǎn)生原理分析

過快沉降現(xiàn)象的成因從力的關(guān)系角度進行分析，地基的承載力大大小于橋梁工程的樁頂力。這一對力如果能夠相互抗衡，那么就能使橋梁工程的建設(shè)使用周期更長；如果存在地基的承載力微微小于橋梁工程的樁頂力，那么對于橋梁工程的主體而言就沒有根本性的沖擊；當(dāng)橋梁工程的地基承載力遠遠小于樁頂力的壓力時，就會出現(xiàn)過快沉降的現(xiàn)象，此時整個工程的質(zhì)量就會縮水，嚴(yán)重時整個工程的主體結(jié)構(gòu)就會由于無法負(fù)荷壓力而倒塌[1]。

1.2 不規(guī)則沉降現(xiàn)象的產(chǎn)生原理分析

不規(guī)則沉降現(xiàn)象指的是橋梁工程的樁頂力與地基的承載力出現(xiàn)了超出一定范圍的差值。與上文中提到的過快沉降現(xiàn)象的不同之處在于：不規(guī)則沉降現(xiàn)象會使橋梁工程出現(xiàn)局部質(zhì)量問題，雖然不至于導(dǎo)致主體結(jié)構(gòu)的倒塌，但也會使橋梁工程的局部出現(xiàn)斷裂等情況。

1.3 傾斜沉降現(xiàn)象的產(chǎn)生原理分析

傾斜沉降指的是在單體樁基的建設(shè)工程下，當(dāng)樁基兩側(cè)的土地承載力不同時，一方的土地承載力小于另一方，但是在施加于其上的樁基力相同的情況下，一方的樁基力與土地承載力可以相抗衡；另一方的樁基力與土地承載力不同時，則導(dǎo)致兩側(cè)的受力情況不同而產(chǎn)生單側(cè)樁基力與土地承載力無法抗衡的情況。另外，還有一些因素也會導(dǎo)致這一現(xiàn)象的產(chǎn)生，但是這種情況較少，例如：出現(xiàn)橫向的外力作用時，會破壞整個工程的平衡，從而危及工程的使用安全。

2 公路橋梁工程設(shè)計中樁基沉降問題產(chǎn)生的原因分析

通過對我國目前的公路橋梁工程建設(shè)沉降問題的調(diào)查，得出目前我國公路橋梁工程建設(shè)沉降問題產(chǎn)生主要由于以下幾個方面的因素，具體包括：

2.1 地質(zhì)環(huán)境勘察工作不足

在橋梁工程建設(shè)前，施工單位需要對橋梁工程的施工環(huán)境進行調(diào)查，其中最主要的一項是對目標(biāo)建設(shè)橋梁工程的地理位置進行調(diào)查，考察當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)條件下是否能夠進行橋梁工程建設(shè)。事前的調(diào)查工作能夠減少后續(xù)工作中可能會產(chǎn)生的各種意外情況，對整個工程的建設(shè)百利而無一害。然而，通過觀察我國的橋梁工程建設(shè)過程得知，有一部分設(shè)計人員并不會對目標(biāo)建設(shè)區(qū)域的地理環(huán)境進行調(diào)查，設(shè)計者接收到工作任務(wù)后僅會對橋梁的設(shè)計進行盡職的工作，僅有理論知識，而缺少與實踐的充分結(jié)合，這就使得施工方在建設(shè)過程中會遇到各種未知因素[2]。如果建設(shè)區(qū)域的地理環(huán)境比較理想，整個工程就能夠得以建設(shè)完成；但是，如果當(dāng)?shù)氐慕ㄔO(shè)較差就會直接影響到施工過程，那么建設(shè)工程的質(zhì)量也就是未知的。

2.2 樁基選型問題

橋梁工程的樁基建設(shè)有各種不同的類型，針對不同的地理橋梁工程環(huán)境應(yīng)當(dāng)選用最適合的樁基類型。那么如何選用呢？這就需要施工人員的考察與分析。在考察時需要考慮當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境是平原還是山區(qū)以及其他一些需要考慮的因素。有一部分施工團隊不僅僅會考慮施工的地理環(huán)境，還會考慮整個工程的建設(shè)成本問題。在樁基的不同類型中，有造價較高的，同時也有造價較低的，價格與使用效果成正比。雖然，較低造價的樁基并不會影響工程的安全建設(shè)問題，但是卻極易受到影響，產(chǎn)生上文所述的不規(guī)則沉降現(xiàn)象，進而影響工程的安全使用。

2.3 樁基布局問題

樁基布局指的是在橋梁建設(shè)過程中對工程的應(yīng)力結(jié)構(gòu)布局。兩者之間是相互依存、相互作用、相互影響的關(guān)系，應(yīng)力結(jié)構(gòu)的布局代表整個樁基的局部；應(yīng)力結(jié)構(gòu)的布局效果直接影響了樁基的布局效果。如果應(yīng)力結(jié)構(gòu)出現(xiàn)問題，整個工程就會出現(xiàn)質(zhì)量問題；應(yīng)力結(jié)構(gòu)的問題大小也會直接影響到工程結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與安全性。在工程建設(shè)的過程中，如果樁基的布局集中，那么整個應(yīng)力結(jié)構(gòu)就會承受相對集中的力；如果樁基的布局分散，那么應(yīng)力結(jié)構(gòu)承受的力就會相對松散。整個工程的應(yīng)力結(jié)構(gòu)只有緊密與松散相結(jié)合才是完美狀態(tài)，因為不論是過于松散，還是過于緊密都會使整個工程出現(xiàn)不良沉降的問題，進而對工程的質(zhì)量產(chǎn)生影響。

2.4 墩臺身問題

墩臺身的建設(shè)也是引發(fā)不良沉降現(xiàn)象的因素之一。墩臺身屬于橋梁工程結(jié)構(gòu)中的一部分，對于整個工程具有承上啟下的作用，承接來自上方的力，從而緩沖對于地基的壓力。如果墩臺身出現(xiàn)了質(zhì)量問題，那么就會直接出現(xiàn)不良沉降的現(xiàn)象，進而影響到整個工程的質(zhì)量。就目前現(xiàn)狀而言，在設(shè)計過程中，墩身存在的問題有設(shè)計規(guī)格過大，或是設(shè)計階段沒有考慮墩臺身自身的承重量，在實踐中受到了外界荷載或是地形荷載，從而引發(fā)下沉問題的出現(xiàn)?？偨Y(jié)來講，墩臺身的設(shè)計第一要符合質(zhì)量安全的標(biāo)準(zhǔn)；第二要保障結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性；第三，要符合不同類型墩臺身質(zhì)量的特殊要求[3]。

3 公路橋梁工程設(shè)計中樁基沉降問題改善方法

提升公路橋梁工程的建設(shè)質(zhì)量，保障工程建設(shè)完畢后的使用效果，減少公路橋梁工程的不良沉降現(xiàn)象，可以從以下四個方面入手：

3.1 加強地質(zhì)勘察工作

由于在具體實踐過程中，這一工作的缺失導(dǎo)致了工程建設(shè)效果降低，因此必須加強地質(zhì)勘探工作。首先，要求承接設(shè)計工作的設(shè)計方必須對橋梁建設(shè)目標(biāo)區(qū)域的地質(zhì)環(huán)境進行考察；其次，考察的過程應(yīng)當(dāng)反映在合同中，在雙方簽署的合同書中要明確標(biāo)注關(guān)于地質(zhì)勘探工作進行的要求。對這一工作的調(diào)查可以由監(jiān)察小組進行監(jiān)督，監(jiān)察小組由雙方人員互相選任派出；最后，得出的地質(zhì)勘探結(jié)果應(yīng)當(dāng)生成紙質(zhì)版的結(jié)果，交由施工方。對于施工方而言，這一調(diào)查結(jié)果只是一項參考，如果在實踐工作中發(fā)現(xiàn)了不相符合的情況，則應(yīng)及時報告，不得擅自做決定。及時的報告能夠理清設(shè)計方與施工方的責(zé)任，方便后續(xù)的責(zé)任追究。

3.2 樁基選型方法分析

樁基的類型選用對于工程建設(shè)的效果十分重要，因此施工單位應(yīng)當(dāng)充分考慮各種例外情況的產(chǎn)生，選用最適合的樁基類型。在建設(shè)過程中，選用樁基類型會遇到水環(huán)境的困擾。在建設(shè)目標(biāo)區(qū)域如果遇到水環(huán)境，極易產(chǎn)生不良沉降現(xiàn)象。遇到這一情況需要充分考慮土壤結(jié)構(gòu)是否松軟、水流的沖刷可能會對樁基造成的影響等。在合計環(huán)節(jié)，施工單位還需要按照樁基的實際情況，對樁基類型的適應(yīng)性進行解析，從而保證樁基的應(yīng)用效果可以達到工程的需求。

3.3 改善樁基布局方法分析

實踐中，想要改善樁基的布局，則需要計算樁基的個數(shù)、橋梁設(shè)計的總長以及每個樁基的受力區(qū)間；經(jīng)過計算得出最完美的設(shè)計方案，從而改善樁基的布局。如果出現(xiàn)較大的差值，也可以利用其他的輔助設(shè)施予以彌補。

3.4 優(yōu)化墩臺身結(jié)構(gòu)設(shè)計

優(yōu)化墩臺身的結(jié)構(gòu)，最重要的一點是保障墩臺身的結(jié)構(gòu)建設(shè)穩(wěn)定。由于墩臺身也有不同的設(shè)計方案，因此對于不同的設(shè)計類型，在做到上述結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的基礎(chǔ)上還應(yīng)當(dāng)根據(jù)不同類型的設(shè)計需求予以特殊的技術(shù)支持；另外，無論哪種類型的墩臺身都應(yīng)當(dāng)保障施工的質(zhì)量和后續(xù)投入使用的效果。與此同時，在墩臺身結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程中，還需要考慮地質(zhì)的承載能力是否可以承托墩身結(jié)構(gòu)的實際重量，有必要時應(yīng)該加強地基結(jié)構(gòu)的強度。

4 群樁沉降設(shè)計方法建議

對于群樁沉降設(shè)計的問題，可以從三個角度分析，具體包括：

4.1 群樁實體基礎(chǔ)法

目前，我國在公路橋梁工程建設(shè)中對于群體性的樁基沉降現(xiàn)象的預(yù)防使用的是實體基礎(chǔ)法。實體基礎(chǔ)法指的是將樁基作為實體，并對樁基的承受范圍進行計算，從而得出相應(yīng)的承受區(qū)間。

4.2 群樁分層總和法

分層總和法是指將地基沉降計算深度內(nèi)的土層，按土質(zhì)和應(yīng)力變化情況劃分為若干分層，分別計算各分層的壓縮量，然后求其總和，從而得出地基最終的沉降量。國家規(guī)范計算地基沉降的方法就是分層總和法，本方法計算的物理概念清楚，計算方法也很容易，易于在工程單位推廣應(yīng)用。

4.3 群樁彈性理論法

此方法以應(yīng)力法中樁基側(cè)邊的摩擦力為基準(zhǔn)計算受力區(qū)間，一般的做法是基于兩根樁豎向位移的相互影響，采用疊加原理推廣至群樁的沉降計算。 但由于其解復(fù)雜，結(jié)果均以圖解形式出現(xiàn)，無顯式解，因而分析困難。

5 結(jié)語

因為不良沉降會給工程的安全使用帶來極大的負(fù)面影響，所以我們通過將不同類型的不良沉降成因分析以及改善不良沉降現(xiàn)象發(fā)生的方法分析作用于實踐，希望能夠為橋梁工程的建設(shè)提供思路，保障工程的安全使用。