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桥梁施工中桩基沉降控制及稳定性分析
发布时间:2018-8-8  作者:赵大佐  来源:《中国高新科技》杂志社  浏览量:1017
摘要:桥梁桩基作为桥梁施工的重要组成部分,对桥梁的稳定起着决定性的影响,其不仅是一个桥梁的受力点,还是支撑桥梁的主要结构,但是近年来,在桥梁建设过程中通常会出现桩基沉降的问题,桩基沉降本是桥梁建设中不可避免的现象,但是过度的沉降就会对桥梁的正常使用功能造成影响。文章首先对群桩沉降及桩基沉降涉及的因素进行了分析,然后对桩基的沉降控制进行了讨论,并阐述了沉降控制方法的利弊,保证了桥梁建设的工程质量达到标准。 关键词:桥梁桩基;沉降;钻孔技术

1 桩基设计与建设分析

在对影响桩基沉降的因素进行分析之前,首先要对桩基的设计以及桥梁工程中桩基建设的具体情况进行简单的分析。

1.1 桩基的设计

对于桥梁施工中的桩基设计来说,一般都是以其承载力的状况作为设计的标准,在桩基设计的过程中,既要考虑到桥梁所建范围内土体的状况,还要根据桥梁本身的跨度进行考量。一般情况下,体积较大的桩基对于沉降的控制比较好,但是增加桩基的体积,会使工程造价增加。所以,如何对桥梁桩基进行合理的设计,才能避免造价的增加,就是施工方所应该考虑的问题。另外要想使其受力情况符合标准,还得对施工过程中影响桩基受力情况的各项因素进行考察和控制。首先通过对桩基的合理修建可以对沉降产生合理的控制,在一定程度上,可以减少工程修建的开支,这样通过对传统模式下桩基修建的方式进行考察,可以有效地对比出原有的桩基修建存在哪些不足;其次在桥梁施工的建设中,要使用刚度较大的建设材料,这样在保证其受力情况可以达到设计的标准,也可保证工程建设完以后其沉降的情况在控制的范围之内,这样桥梁在过多的外力作用下也能保证正常的使用功能,桥梁的应力水平在合理的安全范围内。沉降控制的设计方法如图1所示。


1 沉降控制的设计方法

1.2 群桩沉降

在这个问题的解决办法中,有一种方法比较独特,就是进行一种假设,假设桩基的基础与桥梁所见范围内的天然地基是相同的,桥梁建设中的群桩和桩间台的刚性基础也是等值的,然后根据这种等值情况,对桩基的沉降情况按照天然地基的沉降情况进行计算。其实这种计算方法有利也有弊,有利的一面是方便了施工建设,降低了施工成本,不利的是忽视了桥梁建设施工的实际情况,对于沉降范围的计算缺乏一定的准确性。另外在估算桩基沉降范围的时候,施工方要对在施工建设中得到的实际数值进行完整的、系统的理论分析,这样结果才能更加具有科学性和有效性,才可以充分地考虑到桥梁建设中出现的非线性、弹塑性因素对施工的影响,才能确保所估计的桩基沉降在合理范围之内。

1.3 桩基沉降涉及的因素

要想对桩基沉降起到良好的控制,首先就要考虑到沉降中涉及到的3个因素:桩基的沉降量;桩基的沉降速度,以及新旧桥梁接替时,二者之间桩基的沉降差。一般情况下桩基沉降的方式主要有两种,即纵向沉降和横向沉降。这两种沉降方式产生的原因也不尽相同,纵向沉降是因为有一部分桩基结构在内力和外力的作用下,产生了受力变形的现象,所以,才引发了部分桩基的沉降或者是整体桩基的沉降。而对于横向沉降这一现象是相对于多幅度桥来说的,只有这一类桥会对桩基有横向上的要求,横向沉降产生的原因也比较多,不仅包括桩基结构的变形,还受桥梁建设时各种施工因素的影响。另外在新旧桥梁接替的过程中,也会出现桥梁桩基沉降的现象,由于桥梁建成后,新旧两种桥梁会出现不同的荷载力,在不同的荷载力作用下就会使桩基产生变形,从而导致桥梁桩基的不规则沉降,产生沉降差。

2 桩基的沉降控制

分析完了桩基设计的各项信息之后,就要对桩基沉降的控制方法进行一个简单的了解,其实控制桩基沉降应该从建设施工过程中多方面的建设内容入手,要在施工前、施工中、施工后3个阶段对其进行预防和监控。

2.1 钻孔技术的应用

在桥梁施工建设中,钻孔技术的应用为桥梁的建设提供了很大的便利,在钻孔的过程中,施工方可以根据钻孔信息对施工范围的土体信息进行分析,对岩层的分布以及其他地质特征进行系统的了解,也可以对施工范围内的土体应力情况做一个系统的分析。通过对钻孔信息的总结,还可以获得桥梁建设施工的初级阶段所需的承载力数值,也可以对地下水位的情况进行简单的探究。但是由于在桥梁建设中钻孔数量比较多,各个位置的钻孔反映出来的信息也比较庞杂,对于各类信息的处理就比较难,所以在进行钻孔信息分析的时候,一定要采用先进的信息处理技术,或者是运用计算机系统来完成各类信息的分化处理,这样才可以有效地节省数据分析的时间,方便数据管理人员工作的同时,也可以为施工方提供精准的分析数据。

2.2 水质情况的分析

在桥梁建设施工中,对于水质情况的分析也是重中之重,施工方在进行桥梁建设之前,首先要对地下水的水位和水质的情况进行简单分析。看看地下水能否对桥梁的基础设施产生侵蚀影响,或者是地下水位会不会对桥梁建设范围内的土体产生渗透的影响,能否保证桥梁建设的地基不受地下水位的干扰,这都是施工方在桥梁建设之前应该考虑到的问题。只有保证地基不受水的侵害,才能保证地基对桩基的有效承载,才能使地基的受力均匀,不会使桩基产生过度沉降的现象。

2.3 土工试验

土工试验主要是对地层岩性特征,含水量、黏聚力等情况进行分析,相关的检测部门会把得到的土工试验数据以报告的形式进行记录,供给相关人员进行数据分析。但是土工试验得到的信息较多,收集量也较大,因此在这项工作过程中,也可以利用计算机软件进行分析,由于土工试验信息对于桥梁建设的设计数据有决定性的影响,所以对于土工试验数据分析一定要细致合理,这样才能保证其对桥梁建设的设计具有一定的参考价值,才能保证桥梁在建设的过程中不会出现施工误差,对桥梁建设的质量造成影响。

2.4 工程地质断面图

通过对地质断面图的分析,施工方可以对地下岩层情况有一个充分的掌握和了解,可以根据地质断面的情况对桥梁的基础形式和所在位置进行合理的设计。此外,地质断面也包含了较大的信息量,包括钻孔位置、土体承载力等,而最为重要的就是地质断面中的地层连线信息,通过对地层连线分布状况和走向的分析,施工方可以很好地判断出地层的走向和范围,再根据这种信息,对桥梁基础设施的搭建方向和位置选择进行明确的判断,使桥梁施工建设更加合理。

3 沉降控制方法的利弊

根据上述内容中控制沉降的方法,这些方法的利用既有优势也有缺点。首先,沉降控制的方法区别于传统控制沉降的方法,在具备实用性的同时,也很大程度上减少了工程建设投入的成本,通过对一些地质探测程序的整合,方便了信息管理的同时也有利于缩短施工建设的工期,另外通过对国家桥梁设计标准的审查,在桥梁建设的过程中可以明确桥梁建设的目标,明确不同桥梁的建设规范,这样才能使桥梁建设施工达到一定的建设准则;其次,在进行桥梁建设沉降信息分析的时候,可以充分地运用计算机程序,这样也可以使桥梁建设各方面数据更加科学化、合理化,保证桥梁施工符合设计的标准。最后,在桥梁施工建设的过程中,也有比较难掌握的建设信息。比如,由于新旧桥梁的沉降所受的地质条件及外力影响不同,因此就导致其沉降情况不同,而对于沉降差的计算就存在一定的误差。在对桩基沉降数值进行计算的时候,由于各方面因素的影响,计算时使用的方法也不够完善,所以对于桩基的沉降情况就没办法进行全方位的掌控。

4 结束语

综上所述,虽然桩基沉降技术在桥梁施工建设中得到了很大的应用,但也存在很多不足的地方,所以要想保证桥梁的正常使用功能,就得完善施工建设方法中存在的不足。所以施工方要根据实际的施工情况,对各项数据进行细致的分析,这样才能保证施工建设的质量。另外要想使桥梁建设达到设计时所要求的承载例,就要加大桩基建设的投入成本,在建设材料的选择和配比上,进行合理的设置。而对于桩基沉降的解决方法,施工方应该充分考虑桩基建设过程存在的问题及因素,对桩基和地基之间的关系进行明确分析,才能保证桥梁建设的工程质量达到标准。

参考文献

[1]陈景星.高速公路梁桥加宽桩基础沉降差异控制技术研究[D].西安:长安大学,2013.

     [2]郝佳佳,庄冬利,肖汝诚.桩基沉降控制方法在桥梁设计中的应用[J] 上海公路,2015,(1):34-37,42,11.


收稿日期:2018-04-27

作者简介:赵大佐(1982-),男,河北保定人,中铁三局集团第二工程有限公司工程师,研究方向:桥梁施工技术。


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