王春棋

摘要：近些年，我國(guó)的建筑快速發(fā)展，現(xiàn)階段，樁基設(shè)計(jì)是否合理直接影響橋梁整體的建設(shè)質(zhì)量，因此必須高度重視樁基設(shè)計(jì)。為此，文章對(duì)橋梁樁基設(shè)計(jì)的規(guī)律、樁基沉降的類(lèi)型區(qū)分、檢測(cè)樁基下降的方法、單樁與多樁的沉降等進(jìn)行了研究，希望可以盡量避免樁基沉降問(wèn)題的發(fā)生，幫助相關(guān)施工單位提高公路橋梁建設(shè)水平與質(zhì)量，促進(jìn)公路橋梁工程的發(fā)展。

關(guān)鍵詞：公路橋梁工程;樁基設(shè)計(jì);樁基沉降

引言

在橋梁設(shè)計(jì)的過(guò)程中，采取科學(xué)有效的方式提高樁基沉降的控制水平是非常重要的一項(xiàng)內(nèi)容。鑒于此，文章立足于實(shí)際，在闡述公路橋梁樁基類(lèi)型的基礎(chǔ)上。詳細(xì)的對(duì)設(shè)計(jì)過(guò)程中樁基沉降設(shè)計(jì)方案進(jìn)行研究。希望通過(guò)論述之后，可以給該領(lǐng)域的工作人員提供一些參考。

1工程概況

某跨線(xiàn)橋上部按4聯(lián)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，4聯(lián)分別為4×30m預(yù)應(yīng)力混凝土現(xiàn)澆連續(xù)箱梁，4×35m裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁和2×40m+25m預(yù)應(yīng)力混凝土現(xiàn)澆連續(xù)箱梁結(jié)構(gòu)?，F(xiàn)澆箱梁均按單箱雙室截面設(shè)計(jì)，且箱梁梁高為1.8m和2.1m，梁頂板寬17.5m。下部均采用肋式臺(tái)、柱式墩樁基礎(chǔ)。本橋梁工程位于珠江三角洲平原地貌區(qū)，主要地質(zhì)條件為填筑土、殘積土和古生界混合基巖。該橋梁下部的鉆孔灌注樁通過(guò)沖擊成孔，并待樁基施工完成后進(jìn)行質(zhì)量檢驗(yàn)。上部箱梁現(xiàn)澆采用滿(mǎn)堂支架現(xiàn)澆方法，在完成箱梁現(xiàn)澆后并未進(jìn)行橋面鋪裝和護(hù)欄施工，待拆除滿(mǎn)堂支架并檢測(cè)橋面標(biāo)高的過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)該橋右幅10#及12#橋墩發(fā)生了較為嚴(yán)重的沉降，最大沉降達(dá)9.98cm，而包括現(xiàn)澆箱梁在內(nèi)的橋梁結(jié)構(gòu)的其余部分并未發(fā)現(xiàn)沉降、裂縫等病害。

2公路橋梁工程設(shè)計(jì)中的樁基沉降分析

2.1單樁樁基的沉降分析

目前在進(jìn)行橋梁?jiǎn)螛稑痘两捣治霏h(huán)節(jié)，具體可以通過(guò)如下幾種方法分析確定：其一，載荷傳遞分析法。該方法應(yīng)用的過(guò)程中，將樁基分解成為多個(gè)長(zhǎng)度相同的樁基單元形式，然后通過(guò)非線(xiàn)性彈簧模擬樁基和土層存在的關(guān)系，在樁基端位置上進(jìn)行土體的非線(xiàn)性彈簧模擬分析。公路橋梁施工中，需要合理的使用先進(jìn)儀器、儀表等設(shè)備，隨時(shí)進(jìn)行測(cè)量，掌握技術(shù)參數(shù)才能提高設(shè)計(jì)效果;其二，剪切形變傳遞模型法。該方式應(yīng)用后可以使得樁基沉降的計(jì)算更加的簡(jiǎn)單，同時(shí)在模型中可以假設(shè)載荷承載力很小的情況下，樁基軸向的負(fù)荷承載力也會(huì)導(dǎo)致樁基下沉的問(wèn)題，在沉降環(huán)節(jié)也會(huì)給周邊的土層結(jié)構(gòu)產(chǎn)生較大的剪切作用，但是土層并不會(huì)發(fā)生移動(dòng)的反應(yīng)，剪應(yīng)力也會(huì)隨著樁基側(cè)面層結(jié)構(gòu)進(jìn)行擴(kuò)散;其三，彈性理論分析法。該方式需要做好樁體結(jié)構(gòu)的全面深入研究，明確樁基礎(chǔ)的縱向承載力的標(biāo)準(zhǔn)要求，然后能夠掌握和了解樁基土層結(jié)構(gòu)以及位移的關(guān)系，從而可以了解土層的樁基之間、樁基土之間的各種作用和關(guān)系，然后擴(kuò)展成為多種沉降計(jì)算方式以提升計(jì)算準(zhǔn)確性。

2.2高應(yīng)變動(dòng)測(cè)試技術(shù)

高應(yīng)變動(dòng)測(cè)試技術(shù)是由美國(guó)一家測(cè)試企業(yè)所發(fā)明的，這種技術(shù)依托于計(jì)算機(jī)軟件。該技術(shù)是先計(jì)算承載力，而承載力是通過(guò)樁基上部激發(fā)阻力所產(chǎn)生的應(yīng)力波與速度波所測(cè)得的。在橋梁建設(shè)的過(guò)程中普遍采用高應(yīng)變動(dòng)測(cè)試技術(shù)與曲線(xiàn)擬合技術(shù)。測(cè)量樁基垂直承載力的極限是高應(yīng)變動(dòng)測(cè)量技術(shù)獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，不需要其他輔助樁基，并且測(cè)試時(shí)間相對(duì)較短、成本低、效率高。此外，該技術(shù)可以測(cè)試單個(gè)樁基的承載能力與樁基自身的重力，還可以顯示樁基的全面性、樁基阻力的分布情況等。

2.3公路橋梁樁基沉降的計(jì)算

公路橋梁在運(yùn)行中，產(chǎn)生樁基沉降問(wèn)題是非常常見(jiàn)的，要想有效的解決處理這些問(wèn)題，就要采取合理的計(jì)算方法。以土力學(xué)的理論作為基礎(chǔ)，樁基沉降主要有土體流變、固體變形方面的影響，所以其會(huì)產(chǎn)生刺入變形的反應(yīng)。多種測(cè)量設(shè)備并不能進(jìn)行樁基周邊應(yīng)力參數(shù)的測(cè)量和分析，也就不能準(zhǔn)確的了解土層應(yīng)力變化的情況，所以需要從客觀角度出發(fā)觀察和測(cè)量，并且設(shè)置應(yīng)力模型，了解周?chē)馏w結(jié)構(gòu)的應(yīng)力關(guān)系。土體樁基要長(zhǎng)期觀察以掌握和了解發(fā)展規(guī)律，樁基沉降也是非常常見(jiàn)的，很多公路橋梁運(yùn)營(yíng)時(shí)間會(huì)比較長(zhǎng)，因此，公路橋梁沉降與時(shí)間也會(huì)存在關(guān)系。樁基產(chǎn)生沉降問(wèn)題，多數(shù)都是刺入變形導(dǎo)致的，所以需要檢測(cè)確定試驗(yàn)時(shí)間，防止發(fā)生土層徐變、固結(jié)等不良現(xiàn)象。樁基沉降發(fā)展階段，樁端、兩側(cè)土體以非線(xiàn)性的形式變化，土體塑性也會(huì)發(fā)生承載力的變化。按照目前樁側(cè)摩阻力研究分析發(fā)現(xiàn)，相對(duì)位移比較小的情況下，和摩阻力以正比關(guān)系存在，相對(duì)位移接近極限值摩擦力就會(huì)導(dǎo)致滑動(dòng)反應(yīng)。從細(xì)長(zhǎng)樁基方面分析，樁基頂部承載力較小的情況下，由于土體存在彈性壓縮反應(yīng)，樁基周邊土體超出了極限值會(huì)產(chǎn)生滑移反應(yīng)，連續(xù)加載的情況之下，滑移會(huì)更加的嚴(yán)重，也會(huì)導(dǎo)致周邊土體的形變與固結(jié)，進(jìn)而導(dǎo)致刺入變形的產(chǎn)生。

2.4群樁沉降

在樁、地基土和承臺(tái)互相影響下便會(huì)引發(fā)群樁沉降，其中，高承臺(tái)群樁會(huì)表現(xiàn)出與單樁相近的側(cè)摩阻力荷載傳遞過(guò)程。影響群樁沉降的因素遠(yuǎn)比單樁沉降復(fù)雜，主要包括群樁幾何尺寸、地質(zhì)條件、施工技術(shù)、荷載量及持荷時(shí)間、承臺(tái)形式等。群樁沉降大多與樁端下方土層壓縮性有關(guān)，如持力層下方主要為軟下臥層時(shí)，群樁試驗(yàn)承載力及變形不一定滿(mǎn)足規(guī)范要求，必須進(jìn)行進(jìn)一步驗(yàn)算。

2.5單樁負(fù)載量的計(jì)算

在公路橋梁建設(shè)過(guò)程中，通常使用傳遞分析的方法進(jìn)行單樁負(fù)載量的計(jì)算，在樁基底部與土層上部采用非線(xiàn)性彈簧進(jìn)行試驗(yàn)，在樁基的尾端也采用相同的試驗(yàn)方法。但是根據(jù)施工的真實(shí)情況，進(jìn)行測(cè)試時(shí)需要使用各種的設(shè)施設(shè)備，因此傳遞分析方法一般很少被使用。剪切式的傳遞分析法的使用則減少了計(jì)算樁基承載力的步驟，簡(jiǎn)化了計(jì)算方法。若樁基發(fā)生下沉，會(huì)導(dǎo)致樁基四周的土坑發(fā)生變形，而樁基周?chē)耐翆記](méi)有進(jìn)行位移，那么這些力度將從樁基的上部向四周產(chǎn)生影響，待承載力到達(dá)極限時(shí)，摩擦樁基所承受的作用力會(huì)越小。因此，樁基下沉大多是由于樁基側(cè)面的承載力所導(dǎo)致的。彈性法是使用相關(guān)的理論知識(shí)對(duì)樁基與土層之間的相互摩擦力、位移與作用力進(jìn)行研究，進(jìn)一步得到土層與樁基相互對(duì)應(yīng)的作用力。測(cè)量人員在使用彈性法的過(guò)程中，應(yīng)該注意樁基與土層是否具有彈性條件。

2.6保證橋梁樁基的基本性能

樁基設(shè)計(jì)最為重要的指標(biāo)就是保證橋梁上部結(jié)構(gòu)達(dá)到穩(wěn)定性的標(biāo)準(zhǔn)，要從橋梁樁型、橋梁結(jié)構(gòu)等方面出發(fā)確定，還要選擇合適的樁徑、長(zhǎng)度以及間隔距離;詳細(xì)計(jì)算確定樁基承載力、基礎(chǔ)應(yīng)力等參數(shù);確定樁基、樁帽的組成結(jié)構(gòu);樁基位置平面布置方案的確定。樁基設(shè)計(jì)應(yīng)該綜合分析環(huán)境因素的干擾和影響，及時(shí)總結(jié)分析比較常見(jiàn)的問(wèn)題，發(fā)布相關(guān)的應(yīng)對(duì)措施。樁基設(shè)計(jì)階段，應(yīng)該達(dá)到使用功能的要求。首先需要確保載荷傳遞性能符合要求，可以承載各個(gè)方面的載荷，分擔(dān)交通載荷。其次，樁基的抗彎性能符合要求，應(yīng)該達(dá)到規(guī)定剛度與抗彎性能的要求，從而可以承受多個(gè)壓力的作用影響，符合環(huán)境的使用標(biāo)準(zhǔn)。

結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)該橋系梁與承臺(tái)錯(cuò)臺(tái)及開(kāi)裂問(wèn)題進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查及病害總結(jié)與成因分析，給出“扁擔(dān)式”加固措施，即對(duì)原橋系梁進(jìn)行外包混凝土加固，并新建承臺(tái)及樁基等處理方法來(lái)彌補(bǔ)原橋樁基沉降，局部承載力不足現(xiàn)象，并對(duì)新建承臺(tái)及原橋樁基進(jìn)行可靠連接，使之能夠整體參與受力，該維修方法可為后續(xù)出現(xiàn)此類(lèi)問(wèn)題的工程提高參考。

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