淺析公路橋梁的樁基設計

賈毅

摘 要：作為公路運輸系統的重要節點設施，公路橋梁的工程質量和安全穩定性直接關系到公路交通系統的正常運行。要確保公路橋梁質量與安全，首先要做好樁基工程。嚴格遵循設計規范，科學開展樁基設計，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計有關問題進行探討，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，詳細闡述了樁基設計的基本要點，最后對高質量地開展橋梁樁基設計的必要條件進行了強調。

關鍵詞：公路；橋梁；樁基；設計

引言

樁基工程是橋梁工程的重要組成部分，樁基的質量性能對于橋梁工程整體質量、運營水平和安全穩定性具有至關重要的影響。為保證樁基工程質量，必須在設計階段就予以高度重視，嚴格科學管理，優化工程設計，為保證樁基工程質量水平夯實基礎。

1 橋梁工程樁基礎簡介

樁在橋梁設施結構中發揮著傳遞載荷的左右。橋梁結構中的豎直方向和水平方向的部分載荷經由樁傳遞給地基，從而達到降低載荷的目的。基于功能需要，樁必須有較強的抗彎性能和剛度。不同的工程類別，其樁基的類型也大不一樣。工民建領域中的樁基分為人工挖孔樁、預制樁、沉管灌注樁和鉆孔灌注樁幾個類型。而基坑支護工程中應用的樁基則分為地下連續墻、鉆孔灌注樁和止水攪拌樁幾個類型，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應力管樁和CFG樁等類型。

2 橋梁工程中樁基礎的具體功能

一是改善橋梁工程施工經濟效益狀況。主要是針對施工現場地下水位較高或者采用水下施工方式的情況。一般先用樁基礎對地基進行處理。二是憑借樁基礎所具有的較大剛度，減少上層建筑的沉降程度，并控制上層建筑變形情況，從而確保其達到設計要求。三是承載并傳遞上層建筑的載荷。經由樁基礎和其相接處的周邊介質之間的作用力，將樁基礎承載的上層建筑載荷團遞給周邊土體或基礎，從而降低形成的壓力，實現對上層建筑的支撐作用，保障整個橋梁結構的安全和穩定。四是憑借其所具有優異的抗拔性能和側向剛度，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施。五是降低地基液化帶來的負面作用。一旦發生地基液化現象，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，達到穩定地層，避免液化土對上層建筑的損壞的作用。

3 樁基設計要點

3.1 軟弱下臥層設計要點

開展樁基設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，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。設計結果計算出來后需要采用實驗檢驗的方法進行確認，以檢驗樁端硬持力層壓力擴散角的存在是否會給整個結構造成不良影響。

3.2 樁基豎向承載設計要點

在計算豎向承載力時，根據樁基所承載的載荷種類，選擇不同的設計方法和標準。對于承載核心載荷的樁基，必須確保其豎向力達到相關參數指標，對于承載偏心豎向載荷的樁基，則要按照更高標準進行設計。要嚴格按照相關標準和程序進行豎向承載力計算，以確保工程質量符合抗震等級要求。

3.3 樁長、樁型設計要點

樁類型和長度的選擇是樁基設計中的重要環節。在進行相關設計時，第一步要對工程施工現場進行勘測調查，全面采集相關信息，綜合評估樁基施工對周邊環境的影響，并結合成樁的可行性、施工工藝、施工工期以及樁基成本等多方面因素，科學選擇樁基類型，設定樁長度，從而在確保工程安全的基礎上盡可能控制成本，提高工程經濟效益水平。

3.4 樁項設計要點

樁頂設計是樁設計工作中的重要組成部分。對于建筑來說，由于結構和位置的原因，樁頂的受力情況較為復雜。下方的柱、墻等結構會對樁頂造成一系列影響。基于這個原因，在進行設計時，需要對樁頂在豎直方向和水平方向上所受的作用力進行詳細驗算分析。如果考慮到樁基對建筑抗震性能方面的貢獻，就更需要進行進一步的色合計驗算。如果建筑所處位置本身就具有較強的抗震新年，那么可以適當簡化設計。如果建筑所處地點有可能發生高等級地震，或者樁基所受水平方向力較大時，設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計要點

樁基設計的關鍵內容之一就是極限承載力的確定。由于承載力的重要性，在進行設計時要嚴格遵循相關規定，對于豎向承載力設計，不同的設計標準，設計的方法也不一樣：如果建筑樁基按照甲級標準設計，那么極限承載力就需要通過單樁靜載實驗來確定。如果樁基設計按照乙級標準進行，且地質條件滿足的話，則可以參照同類工程條件進行樁基設計，并結合原位試驗的結果進行確定極限承載力對于丙級樁基設計標準，則按照經驗參數并結合原位測試的結果進行設計即可。

極限端阻力、極限側阻力、單樁豎向極限承載力標準值應按下列規定確定：直徑較大的端承型樁通過深層平板載荷試驗進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行確定。其它情況則按照一般設計規范進行設計即可。樁的極限側阻力和阻力的測定需要預先埋設測試元件，再采用靜載試驗的方法進行測定取值，繪制由標準值和參數構成的經驗曲線，以此為基礎進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計要點

根據樁基礎類型不同，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是最主要的影響因素，需要謹慎考慮。對于單樁基礎來說，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 高質量開展樁基設計中的必要條件

4.1 打造一只高素質的設計人員隊伍

設計人員的業務能力和技術水平，直接決定了樁基工程設計的質量和層次。要保證乃至提高設計質量，必須要有一只素質過硬、經驗豐富的設計隊伍。設計人員要秉持終身學習的理念，緊跟時代步伐，不斷學習前沿技術，虛心吸收國內外先進技術經驗和理論知識，應用到實踐工作中去，為樁基設計質量的提升提供源源不絕的內在動力。

4.2 深入理解樁基豎向力形成原理

樁基設計涉及到橋梁構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生了相對位移，形成剪切力。

5 結束語

公路橋梁樁基設計是項系統工程，內容豐富，項目眾多，涉及大量的計算和驗證，任何一個細節上的誤差都有可能導致最終結果與實際情況相差甚遠。設計工作者要高度重視橋梁樁基設計工作，認真閱讀設計要求，深入掌握設計標準，嚴格遵循設計規范，扎扎實實地做好每一步，切實保證設計的科學性、合理性和適用性，確保數據準確，精度合乎標準為更好地提升公路橋梁的安全性和可靠性夯實基礎。

參考文獻

[1]史梁.公路橋梁樁基設計問題初探[J].中國新技術新產品，2011（21）.