淺析公路橋梁樁基設(shè)計(jì)要點(diǎn)

羅鵬沖++王龍

摘要：隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人們生活水平的提高，人們逐漸對公共交通設(shè)施的安全性更加重視。對于我國交通建設(shè)來說，公路橋梁采取的是樁基基礎(chǔ)，因此公路橋梁樁基設(shè)計(jì)是關(guān)鍵，是工程造價(jià)、工程質(zhì)量及工期等重要保證，本文主要對公路橋梁樁基設(shè)計(jì)要點(diǎn)進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：公路橋梁；樁基設(shè)計(jì)；要點(diǎn)分析

樁基的設(shè)計(jì)在橋梁建設(shè)過程中是一項(xiàng)基礎(chǔ)性工程，在對橋梁樁基設(shè)計(jì)時(shí)要有前期樁基承載力的計(jì)算，主要對樁基受力機(jī)制和施工深度及阻力進(jìn)行計(jì)算。把樁基設(shè)計(jì)的各個(gè)環(huán)節(jié)從整體上聯(lián)系起來，進(jìn)而減少工程造價(jià)成本，確保橋梁樁基設(shè)計(jì)的安全性。下文主要從樁基設(shè)計(jì)的內(nèi)容、原則與理論、方法來分析。

一、關(guān)于公路橋梁樁基設(shè)計(jì)原則

公路橋梁樁基設(shè)計(jì)應(yīng)堅(jiān)持科學(xué)性、合理性、可行性原則，為保證樁基設(shè)計(jì)具有一定的高水平，應(yīng)該遵循樁基設(shè)計(jì)的基本原則：

（一）設(shè)計(jì)要具體情況具體分析，因地制宜。設(shè)計(jì)人員要對實(shí)施區(qū)域進(jìn)行實(shí)地考察，對區(qū)域內(nèi)情況進(jìn)行分析，對基本情況有了解和掌握。

（二）在對基本情況進(jìn)行調(diào)查、了解后，要科學(xué)、合理地選用可靠可行的設(shè)計(jì)方法，尤其是對原始參數(shù)的選擇一定要謹(jǐn)慎、精確，把誤差降低到最小。

（三）在對樁基承載力設(shè)計(jì)時(shí)，要考慮到其容許范圍內(nèi)的沉降量，確保安全性。

（四）樁基設(shè)計(jì)要嚴(yán)格按照科學(xué)原理和科學(xué)方法，在相關(guān)技術(shù)規(guī)范的指導(dǎo)下進(jìn)行設(shè)計(jì)。如果遇到特殊情況或突發(fā)事件，應(yīng)隨機(jī)應(yīng)變，靈活處理。

在橋梁建設(shè)的過程中，樁基的設(shè)計(jì)與施工是關(guān)乎橋梁質(zhì)量的基礎(chǔ)性工作。一般情況下，在進(jìn)行橋梁樁基的設(shè)計(jì)過程中，要進(jìn)行前期的樁基承載力的計(jì)算，研究其中的受力機(jī)制及施工深度和阻力，只有從整體上將樁基設(shè)計(jì)的各個(gè)環(huán)節(jié)聯(lián)系起來，才能降低工程造價(jià)的成本，保證橋梁樁基設(shè)計(jì)的安全性能。

二、公路橋梁樁基設(shè)計(jì)要點(diǎn)

一般來說，公路橋梁樁基設(shè)計(jì)要點(diǎn)主要包括橋梁樁基承載力的設(shè)計(jì)要點(diǎn)、橋梁樁基沉降問題的設(shè)計(jì)要點(diǎn)、橋梁樁基樁端持力層厚度及嵌入巖層深度的設(shè)計(jì)要點(diǎn)、橋梁樁基配筋的設(shè)計(jì)要點(diǎn)等。對橋梁樁基的設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析可以從對這四方面的要點(diǎn)分析進(jìn)行把控。

（一）橋梁樁基承載力的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

1.對于公路橋梁建設(shè)來說，科學(xué)計(jì)算橋梁樁基承載力是關(guān)鍵

橋梁樁基承載力的控制合理與否直接關(guān)系到橋梁建設(shè)質(zhì)量的好壞。如果橋梁樁基承載力計(jì)算偏小，橋梁建設(shè)的質(zhì)量與合格要求之間的差距就會偏大，這樣容易增加事故隱患，影響人們生命財(cái)產(chǎn)安全；如果橋梁樁基承載力計(jì)算偏大，額外增加橋梁樁基建設(shè)，則造成資源浪費(fèi)和不必要的財(cái)力支出。一方面與國家倡導(dǎo)的綠色環(huán)保建設(shè)理念不符，另一方面對于施工單位而言也不能實(shí)現(xiàn)利潤最大化。因此一定要認(rèn)真、嚴(yán)謹(jǐn)計(jì)算公路橋梁樁基承載力，確保橋梁樁基建設(shè)的安全性。

2.橋梁樁基承載力的計(jì)算公式

結(jié)合我國自然地理環(huán)境的特殊性，《公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范手冊》里對橋梁樁基承載力的計(jì)算有明確的規(guī)定，其計(jì)算公式為：[P]=（C1A+C2Uh）Ra。公式中“C1、C2”代表的是參考系數(shù)，在橋梁樁基承載力計(jì)算中要充分考慮到巖石的特殊性質(zhì)（巖石破碎程度、清孔實(shí)際情況）；“A”是樁基底部橫截面的總面積；“U”是周長長度（直徑）；“h”主要指橋梁樁基嵌入基巖的深度；“Ra”指的是巖石的抗壓強(qiáng)度。

3.從計(jì)算公式中分析要點(diǎn)

計(jì)算橋梁樁基承載力需要對各個(gè)環(huán)節(jié)綜合考慮，各個(gè)環(huán)節(jié)緊扣相連、相互作用。橋梁樁基嵌入基巖的深度“h”、巖石的強(qiáng)度“Ra”與承載力是緊密聯(lián)系的，在整個(gè)公式中看到“C1、C2”的重要性，即巖石破碎程度對橋梁樁基建設(shè)的重要影響，是不能忽視的，參考系數(shù)的大小直接影響到最后結(jié)果的大小，也就是說巖石的破碎程度與承載力大小有著直接關(guān)聯(lián)。

但在實(shí)際橋梁建設(shè)中，不可避免的因素不能不考慮，比如施工中造成的殘?jiān)⒛Σ亮Φ龋@些都會對樁基承載力帶來不利的作用，因此橋梁樁基承載力設(shè)計(jì)前要認(rèn)真考察施工環(huán)境，只有在各個(gè)環(huán)節(jié)達(dá)到最理想的狀態(tài)下，橋梁樁基承載力計(jì)算公式才具有一定的實(shí)用價(jià)值與可行的實(shí)施價(jià)值。

（二）橋梁樁基沉降問題的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

出現(xiàn)橋梁樁基沉降現(xiàn)象的影響因素有很多，不管前期橋梁樁基建設(shè)的穩(wěn)定性有多強(qiáng)，時(shí)間一久，都會出現(xiàn)樁基沉降問題。一般來說，用肉眼很難發(fā)現(xiàn)橋梁樁基的沉降現(xiàn)象，也很難通過機(jī)器設(shè)備對樁體周圍土體的應(yīng)力變化檢測出來，這就增加了對橋梁樁基沉降的檢測難度。

1.橋梁樁基沉降有一定的時(shí)間規(guī)律

雖然橋梁樁基沉降很難通過肉眼和儀器發(fā)現(xiàn)，但是其沉降仍然具有一定的時(shí)間規(guī)律性可循。根據(jù)多年的工作經(jīng)驗(yàn)，經(jīng)過長時(shí)間的觀察和歸納總結(jié)，橋梁樁基沉降大概有8到10年的蟄伏期，沉降的速度通常為每年沉降7mm左右。根據(jù)對這些數(shù)據(jù)的考量，可以對橋梁樁基沉降的時(shí)間規(guī)律性有一定的了解，將這些規(guī)律歸納進(jìn)樁基設(shè)計(jì)要點(diǎn)里。

2.土力學(xué)原理分析橋梁樁基沉降

從土力學(xué)理論角度來看，橋梁樁基沉降包括固結(jié)變形和土體流變兩個(gè)方面。橋梁樁基沉降的主要原因是刺入變形，橋梁樁基沉降又會導(dǎo)致刺入變形。 造成土體流變的原因有很多，除了樁基承載力超出正常范圍內(nèi)，還有樁側(cè)摩擦阻力的影響。橋梁樁基的相對位移與摩擦阻力成正相關(guān)，橋梁樁基位移越大，摩擦阻力就越大，反之，則越小。當(dāng)樁基相對位移達(dá)到臨界值時(shí)，其摩擦阻力就會達(dá)到極限，進(jìn)而出現(xiàn)滑動現(xiàn)象。

（三）橋梁樁基礎(chǔ)樁端持力層厚度與嵌入巖層深度的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

橋梁樁基在施工過程中會穿過不同質(zhì)地的巖層，遇到高強(qiáng)度、厚夾層的巖石時(shí)，要完成穿越巖層的工作需要用鉆孔樁，以此來實(shí)現(xiàn)持力層的出現(xiàn)。因此在對橋梁樁基礎(chǔ)樁端持力層厚度與嵌入巖層深度的設(shè)計(jì)時(shí)要有嚴(yán)格的計(jì)算。

1.最小深度硬質(zhì)巖體的嵌入

在不考慮土層側(cè)阻力因素下，橋梁樁基設(shè)計(jì)要有最小深度硬質(zhì)巖體的嵌入。對嵌入的硬質(zhì)巖體應(yīng)保證沒有經(jīng)過風(fēng)化，如果有風(fēng)化，應(yīng)使風(fēng)化影響很小，并且是相對完整的硬質(zhì)巖體，保證質(zhì)地優(yōu)良。設(shè)計(jì)中要嚴(yán)格規(guī)范橋梁樁基直徑范圍內(nèi)不得有斷裂帶、洞間隙和巖石軟弱夾層的分布。

2.設(shè)計(jì)要充分考慮巖層厚度、風(fēng)化層度和易破碎度

因?yàn)閹r體分布不均衡，巖層性質(zhì)復(fù)雜，一般的勘探手段并不能準(zhǔn)確地考察巖層的厚度、風(fēng)化層度和易破碎度，這對橋梁樁基設(shè)計(jì)增加了難度和挑戰(zhàn)。單單靠橋梁樁基計(jì)算公式不能確保橋梁樁基設(shè)計(jì)的科學(xué)性、合理性和可行性，因此在設(shè)計(jì)中要進(jìn)行實(shí)地考察，認(rèn)真分析樁端持力層和嵌入巖層深度的厚度值。

（四）橋梁樁基配筋的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

在前面的論述中可知，橋梁樁基的科學(xué)設(shè)計(jì)必須是各個(gè)環(huán)節(jié)的密切配合聯(lián)系的，樁基的各個(gè)配筋只有進(jìn)行了科學(xué)的計(jì)算和設(shè)計(jì)才能保證橋梁樁基設(shè)計(jì)的合理性。利用公式可以得出樁基的內(nèi)力數(shù)據(jù)，但在現(xiàn)實(shí)情況下，還需考慮到樁身彎矩表現(xiàn)出波形曲線等特征。

1.最大彎矩現(xiàn)象

最大彎矩現(xiàn)象是樁身在第一個(gè)非完整波形范圍內(nèi)在地下3米處出現(xiàn)的。在最大的彎矩處設(shè)計(jì)配筋具有較強(qiáng)的技術(shù)難度。

2.最大彎矩處的布筋操作

在對最大彎矩處進(jìn)行布筋設(shè)計(jì)時(shí)，首先應(yīng)有一個(gè)錨用來固定位置，以此為基準(zhǔn)點(diǎn)，從樁的上部一直到最大彎矩處，確保筋比能至少減少一半。如果彎矩為零下，用錨固定位置，再向下，應(yīng)及時(shí)改用素混凝土。

三、結(jié)語

綜上所述，橋梁樁基設(shè)計(jì)工作是橋梁樁基建設(shè)的重點(diǎn)，只有在設(shè)計(jì)階段保證科學(xué)合理性，在設(shè)計(jì)中精確橋梁樁基承載力、樁基沉降問題、橋梁樁基礎(chǔ)樁端持力層厚度與嵌入巖層深度、橋梁樁基配筋等各項(xiàng)數(shù)據(jù)，才能保證橋梁樁基施工的安全性，提高橋梁建設(shè)的質(zhì)量，降低安全事故的發(fā)生概率。

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