淺析公路橋梁的樁基設(shè)計

賈毅

摘 要：作為公路運輸系統(tǒng)的重要節(jié)點設(shè)施，公路橋梁的工程質(zhì)量和安全穩(wěn)定性直接關(guān)系到公路交通系統(tǒng)的正常運行。要確保公路橋梁質(zhì)量與安全，首先要做好樁基工程。嚴(yán)格遵循設(shè)計規(guī)范，科學(xué)開展樁基設(shè)計，是做好樁基工程的基本要件和必由之路。文章圍繞公路橋梁樁基設(shè)計有關(guān)問題進(jìn)行探討，首先介紹了橋梁工程樁基的基本概念，分析了樁基的基本功能，詳細(xì)闡述了樁基設(shè)計的基本要點，最后對高質(zhì)量地開展橋梁樁基設(shè)計的必要條件進(jìn)行了強(qiáng)調(diào)。

關(guān)鍵詞：公路；橋梁；樁基；設(shè)計

引言

樁基工程是橋梁工程的重要組成部分，樁基的質(zhì)量性能對于橋梁工程整體質(zhì)量、運營水平和安全穩(wěn)定性具有至關(guān)重要的影響。為保證樁基工程質(zhì)量，必須在設(shè)計階段就予以高度重視，嚴(yán)格科學(xué)管理，優(yōu)化工程設(shè)計，為保證樁基工程質(zhì)量水平夯實基礎(chǔ)。

1 橋梁工程樁基礎(chǔ)簡介

樁在橋梁設(shè)施結(jié)構(gòu)中發(fā)揮著傳遞載荷的左右。橋梁結(jié)構(gòu)中的豎直方向和水平方向的部分載荷經(jīng)由樁傳遞給地基，從而達(dá)到降低載荷的目的?；诠δ苄枰?，樁必須有較強(qiáng)的抗彎性能和剛度。不同的工程類別，其樁基的類型也大不一樣。工民建領(lǐng)域中的樁基分為人工挖孔樁、預(yù)制樁、沉管灌注樁和鉆孔灌注樁幾個類型。而基坑支護(hù)工程中應(yīng)用的樁基則分為地下連續(xù)墻、鉆孔灌注樁和止水?dāng)嚢铇稁讉€類型，而橋梁工程樁基施工主要使用鉆孔灌注樁和鉆埋壓裝樁，路基工程施工主要使用預(yù)應(yīng)力管樁和CFG樁等類型。

2 橋梁工程中樁基礎(chǔ)的具體功能

一是改善橋梁工程施工經(jīng)濟(jì)效益狀況。主要是針對施工現(xiàn)場地下水位較高或者采用水下施工方式的情況。一般先用樁基礎(chǔ)對地基進(jìn)行處理。二是憑借樁基礎(chǔ)所具有的較大剛度，減少上層建筑的沉降程度，并控制上層建筑變形情況，從而確保其達(dá)到設(shè)計要求。三是承載并傳遞上層建筑的載荷。經(jīng)由樁基礎(chǔ)和其相接處的周邊介質(zhì)之間的作用力，將樁基礎(chǔ)承載的上層建筑載荷團(tuán)遞給周邊土體或基礎(chǔ)，從而降低形成的壓力，實現(xiàn)對上層建筑的支撐作用，保障整個橋梁結(jié)構(gòu)的安全和穩(wěn)定。四是憑借其所具有優(yōu)異的抗拔性能和側(cè)向剛度，有效降低橋梁建筑所受水平方向作用力和力矩的影響，防止建筑物引水平受力過大發(fā)生顛覆。此外，樁的存在對于提高橋梁建筑抗震能力也非常有幫助，是橋梁建筑重要的安全保障設(shè)施。五是降低地基液化帶來的負(fù)面作用。一旦發(fā)生地基液化現(xiàn)象，在重力和載荷作用下，樁和上層建筑整體下沉，樁穿過液化土層，達(dá)到穩(wěn)定地層，避免液化土對上層建筑的損壞的作用。

3 樁基設(shè)計要點

3.1 軟弱下臥層設(shè)計要點

開展樁基設(shè)計首先要注意下臥層的壓縮情況。對于樁距小于等于6d的群樁基礎(chǔ)，要將樁端持力下所存在的大承載力控制在樁端持力層承載力的三分之一以下。設(shè)計結(jié)果計算出來后需要采用實驗檢驗的方法進(jìn)行確認(rèn)，以檢驗樁端硬持力層壓力擴(kuò)散角的存在是否會給整個結(jié)構(gòu)造成不良影響。

3.2 樁基豎向承載設(shè)計要點

在計算豎向承載力時，根據(jù)樁基所承載的載荷種類，選擇不同的設(shè)計方法和標(biāo)準(zhǔn)。對于承載核心載荷的樁基，必須確保其豎向力達(dá)到相關(guān)參數(shù)指標(biāo)，對于承載偏心豎向載荷的樁基，則要按照更高標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計。要嚴(yán)格按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和程序進(jìn)行豎向承載力計算，以確保工程質(zhì)量符合抗震等級要求。

3.3 樁長、樁型設(shè)計要點

樁類型和長度的選擇是樁基設(shè)計中的重要環(huán)節(jié)。在進(jìn)行相關(guān)設(shè)計時，第一步要對工程施工現(xiàn)場進(jìn)行勘測調(diào)查，全面采集相關(guān)信息，綜合評估樁基施工對周邊環(huán)境的影響，并結(jié)合成樁的可行性、施工工藝、施工工期以及樁基成本等多方面因素，科學(xué)選擇樁基類型，設(shè)定樁長度，從而在確保工程安全的基礎(chǔ)上盡可能控制成本，提高工程經(jīng)濟(jì)效益水平。

3.4 樁項設(shè)計要點

樁頂設(shè)計是樁設(shè)計工作中的重要組成部分。對于建筑來說，由于結(jié)構(gòu)和位置的原因，樁頂?shù)氖芰η闆r較為復(fù)雜。下方的柱、墻等結(jié)構(gòu)會對樁頂造成一系列影響?；谶@個原因，在進(jìn)行設(shè)計時，需要對樁頂在豎直方向和水平方向上所受的作用力進(jìn)行詳細(xì)驗算分析。如果考慮到樁基對建筑抗震性能方面的貢獻(xiàn)，就更需要進(jìn)行進(jìn)一步的色合計驗算。如果建筑所處位置本身就具有較強(qiáng)的抗震新年，那么可以適當(dāng)簡化設(shè)計。如果建筑所處地點有可能發(fā)生高等級地震，或者樁基所受水平方向力較大時，設(shè)計時就要考慮承臺與樁基的共同效果以及與土體間的彈性抗力作用，從而保障建筑使用要求。

3.5 單樁豎向極限承載力的設(shè)計要點

樁基設(shè)計的關(guān)鍵內(nèi)容之一就是極限承載力的確定。由于承載力的重要性，在進(jìn)行設(shè)計時要嚴(yán)格遵循相關(guān)規(guī)定，對于豎向承載力設(shè)計，不同的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計的方法也不一樣：如果建筑樁基按照甲級標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計，那么極限承載力就需要通過單樁靜載實驗來確定。如果樁基設(shè)計按照乙級標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，且地質(zhì)條件滿足的話，則可以參照同類工程條件進(jìn)行樁基設(shè)計，并結(jié)合原位試驗的結(jié)果進(jìn)行確定極限承載力對于丙級樁基設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，則按照經(jīng)驗參數(shù)并結(jié)合原位測試的結(jié)果進(jìn)行設(shè)計即可。

極限端阻力、極限側(cè)阻力、單樁豎向極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值應(yīng)按下列規(guī)定確定：直徑較大的端承型樁通過深層平板載荷試驗進(jìn)行極限端阻力的確定。嵌巖樁則采用巖基平板載荷試驗的方法進(jìn)行確定。其它情況則按照一般設(shè)計規(guī)范進(jìn)行設(shè)計即可。樁的極限側(cè)阻力和阻力的測定需要預(yù)先埋設(shè)測試元件，再采用靜載試驗的方法進(jìn)行測定取值，繪制由標(biāo)準(zhǔn)值和參數(shù)構(gòu)成的經(jīng)驗曲線，以此為基礎(chǔ)進(jìn)行單樁豎向極限承載力的最終確定。

3.6 位移和樁基水平承載力設(shè)計要點

根據(jù)樁基礎(chǔ)類型不同，位移和樁基水平承載力的計算方式也不一樣。對于群樁基礎(chǔ)來說，由群樁、土層和承臺彼此間相互作用所形成的群樁效應(yīng)是最主要的影響因素，需要謹(jǐn)慎考慮。對于單樁基礎(chǔ)來說，則可以通過單樁水平靜載試驗確定其水平承載力特征值。

4 高質(zhì)量開展樁基設(shè)計中的必要條件

4.1 打造一只高素質(zhì)的設(shè)計人員隊伍

設(shè)計人員的業(yè)務(wù)能力和技術(shù)水平，直接決定了樁基工程設(shè)計的質(zhì)量和層次。要保證乃至提高設(shè)計質(zhì)量，必須要有一只素質(zhì)過硬、經(jīng)驗豐富的設(shè)計隊伍。設(shè)計人員要秉持終身學(xué)習(xí)的理念，緊跟時代步伐，不斷學(xué)習(xí)前沿技術(shù)，虛心吸收國內(nèi)外先進(jìn)技術(shù)經(jīng)驗和理論知識，應(yīng)用到實踐工作中去，為樁基設(shè)計質(zhì)量的提升提供源源不絕的內(nèi)在動力。

4.2 深入理解樁基豎向力形成原理

樁基設(shè)計涉及到橋梁構(gòu)造及其相接處的土層間的相互作用。樁基豎向力是其中一個重要設(shè)計項目。受地球引力影響，樁基受到豎直向下的力的作用，從而和周邊接觸的土層發(fā)生了相對位移，形成剪切力。

5 結(jié)束語

公路橋梁樁基設(shè)計是項系統(tǒng)工程，內(nèi)容豐富，項目眾多，涉及大量的計算和驗證，任何一個細(xì)節(jié)上的誤差都有可能導(dǎo)致最終結(jié)果與實際情況相差甚遠(yuǎn)。設(shè)計工作者要高度重視橋梁樁基設(shè)計工作，認(rèn)真閱讀設(shè)計要求，深入掌握設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，嚴(yán)格遵循設(shè)計規(guī)范，扎扎實實地做好每一步，切實保證設(shè)計的科學(xué)性、合理性和適用性，確保數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，精度合乎標(biāo)準(zhǔn)為更好地提升公路橋梁的安全性和可靠性夯實基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

[1]史梁.公路橋梁樁基設(shè)計問題初探[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2011（21）.