關于公路橋梁樁基設計處理措施的探究

劉陽

(周口市農村公路管理處)

關于公路橋梁樁基設計處理措施的探究

劉陽

(周口市農村公路管理處)

主要對公路橋梁樁基的分類、設計原則及注意事項進行了分析與探究，以期為公路橋梁樁基工程施工質量的提高提供一份可靠地依據。

公路橋梁;樁基;設計;分類;注意事項

1 樁基的分類

依據樁的荷載傳遞方式，通常將其分為兩種類型:端承樁與摩擦樁。端承樁是指在樁基礎穿透土層后，在堅硬土層或者巖層上樁端可以支承，依靠樁端處堅硬土層或者巖層提供的反力來支承其上部的荷載，這個時候樁側摩阻力將最大限度地降低。摩擦樁是指如土層過厚時，樁端根本不能達到硬土層或巖層時，承擔樁荷載的主要力量為樁身和周圍土層間的摩擦力，這個時候樁端處土層或巖層具有較小的反力。在具體施工中，樁基礎存在于兩者之間，由摩擦力和樁端力進行樁基豎向力的供給，但在樁基豎向力中這兩種力的比例有所不同。

一般情況下，只要是嵌巖樁就一定是端承樁，這種樁基通常都不需要進行土層側阻力的考慮。在具體實踐中，上覆土層的性質和厚度、樁長徑比、嵌入基巖性質和嵌巖深徑比、樁底沉渣厚度等因素直接關系著樁側阻力、端阻力能否正常發(fā)揮。

2 公路橋梁樁基設計的原則

2.1 樁基沉降的計算

樁基作為公路橋梁施工的重要組成部分，其施工質量的優(yōu)劣將直接影響到整個工程的質量，樁基沉降作為施工中影響其質量的主要因素，在樁基設計中只有對其沉降進行準確計算，才能為后期施工提供一個可靠地依據。在實際施工中，對樁附近土體應力及應變關系之間很難進行詳細的觀測，這種情況下，根本無法進行科學有效地計算。在公路橋梁樁基土體觀測中，尤其是摩擦樁沉降觀測過程中，其主要特點為時間性。也就是說，樁基沉降過程要經過較長一段時間，通常情況下，施工結束后5～7年時間其沉降速率還會下降到每年不超過4 mm。經大量實踐證明，公路橋梁樁基沉降與時間之間存在著密切的聯(lián)系。

其第二個特點為刺入變形。經過大量試驗證明:刺入變形是樁基沉降構成的重要組成部分。在樁基沉降產生、發(fā)展之中，非線性性質早期就在樁側和樁端周圍土體中體現(xiàn)出來，并非在樁承載力臨近極限時才有，此時塑性特征開始在土體中產生。

在樁基側摩阻力研究中可以得出:當位移情況在樁土之間出現(xiàn)的很小時，摩阻力和相對位移之間的關系為正比。如相對位移與極限值等同時，摩阻力也隨之達到極值，此時樁基和土之間將出現(xiàn)滑動位移的情況。這種情況下通常將其極限值叫做最大彈性位移，并將其設定為2～5 mm之間。

樁基沉降另一個特點就是樁端下土體的壓縮變形。在應力場的作用下位于樁側土體和樁端下方的土體，因固結和徐變將會出現(xiàn)變形現(xiàn)象。在整個過程中，最重要的部位為位于樁尖標高上方的樁側土體的固結壓縮和流變。材料的彈性壓縮是樁身變形的主要因素。這個時期內，樁側土體質點向下的位移比同一深度處樁質點的位移要不斷加大，在樁的上部，樁身質點向下的位移與相鄰土質點之間的位移差會減小，甚至改變?yōu)樨撓颉?/p>

2.2 樁基承載力的計算

在公路橋梁工程施工中，作為公路橋梁工程樁基設計的核心內容，在樁基承載力計算中必須嚴格遵循相關施工規(guī)定進行，如《公路橋梁地基與基礎設計規(guī)范手冊》中對公路橋梁樁基承載力的計算公式進行了明確規(guī)定，公式中，關于單樁軸向受壓容許承載力［P］的計算公式為

系數由C1、C2表示，通常情況下要對巖石破碎程度、清孔的情況等情況進行充分了解;不包括風化層的樁嵌入基巖深度由h代表;在極限范圍內由Ra表示，樁底橫截面總面積由A表示;U代表嵌入基巖部分的樁基橫截面周長長度，通常情況下其標準為設計直徑。從計算公式可以得出:公路橋梁樁基施工中承載力大小將直接影響著樁基施工的整體質量。

3 公路橋梁樁基設計的注意事項

(1)在公路橋梁樁基設計中，往往會遇到高強度巖層穿越兩個軟弱巖層的問題，當夾層巖層厚度不能滿足承載厚度需求時，必須從夾層進行鉆孔樁穿越施工，進而符合持力層的施工要求，這種情況下，就對施工機械設備和進度提出了更高地要求。在確定樁底基巖厚度，必須符合以下三點:首先，對樁身周圍覆蓋土層側阻力不考慮，將完整或較完整的微風化等硬度巖體最小深度嵌入嵌巖灌注樁附近;其次，軟弱夾層、斷裂帶等不能分布在樁底3倍以下的樁徑范圍內;最后，巖體臨空面不能出現(xiàn)在樁端應力擴散范圍內。前兩個要求一般夾層只有滿足就可以作為持力層。由于巖溶地區(qū)巖體形狀、洞隙等較多，在其位置及大小確定中原有勘察技術無法進行準確確定，可能會出現(xiàn)延長工期、增加成本等情況。

(2)在公路橋梁樁基各截面配筋，其計算布置必須依據樁基內力進行。在樁基設計中一般有兩種布置鋼筋的方式。第一是配筋要按照最大彎矩進行。最大彎矩要從樁頂進行延伸，直到其一半位置，進行錨固長位置的確定，將配筋減少一半，在延伸到彎矩為零下一定錨固長位置，素混凝土段為以下部分，在軟土地基處理中，樁主筋必須從軟土層中穿過。第二，在樁底要將樁基主筋一半部分延伸進去。從受力、成本等角度考慮，第一種更具有合理性，在施工設計中應用的范圍更為廣泛。

4 結束語

綜上所述，隨著國民經濟發(fā)展速度的不斷提升，我國路橋事業(yè)也得到了極大的發(fā)展。公路橋梁程作為交通運輸的重要形式，其施工質量的優(yōu)劣直接影響著整個交通運輸行業(yè)的發(fā)展。樁基設計作為工程建設中的重要組成部分，其設計是否符合施工規(guī)范將對工程整體質量起到關鍵性的作用。為此施工企業(yè)必須把握樁基設計原則，對其施工注意事項進行分析，規(guī)范施工工藝，提高其施工技術水平。只有這樣才能確保樁基設計符合施工要求，才能確保工程施工的整體質量，充分實現(xiàn)公路橋梁工程的經濟效益與社會效益。

［1］ 劉宇晨.橋梁樁基設計中若干問題的探討［J］.城市道橋與防洪，2006，(3).

［2］ 呂世斌，李文鑫，劉利國，等.淺述橋梁樁基設計中樁側土的負摩阻力問題［J］.北方交通，2008，(1).

［3］ 梁亦通，蘇明星，羅勇.淺談樂廣高速公路橋梁端承樁的優(yōu)化設計［J］.交通科技，2011，(2).

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