橋梁樁基受力狀態和穩定性研究

張繼文

【摘要】以工程實際為基礎，主要針對巖溶地區公路橋梁樁基設計所經常遇到的問題進行分析與研究，并且通過分析結果，給出在橋梁樁基設計過程中所需要遵循的基本原則以及在設計過程中經常遇到的問題與關鍵點。通過分析與研究能夠對專業人士提供一定的借鑒與參考意見。

【關鍵詞】巖溶地區；公路橋梁；樁基；設計要點

現在，我國造橋技術不斷成熟，出現了非常多的橋梁基礎形式，其中包含了擴大基礎、樁基基礎以及沉井基礎等三種形式。在所有的橋梁基礎中，橋梁結構都需要承受比較大的載荷，所以，越強的承載能力，樁基就會被運用得更廣，同時質量也越加穩定。特別是針對一些地質情況較差，承載力不夠的地質情況，一般都是選擇樁基基礎作為橋梁施工過程中的基礎形式。而本文的研究形式，就是以巖溶地區公路橋梁樁基設計的角度來分析橋梁樁基的受力狀態，以此來達到對橋梁工程質量提高的目的。

一、樁基承載性能研究

針對巖溶地區的特殊條件而言，在樁基承載性能方面的研究包含了受力的情況以及相關的影響因素。最近幾年，針對樁基承載性能研究的方法有很多，運用最為廣泛的方法有理論模擬法、數值模擬法以及物理模擬法等。在物理模擬法方面，主要通過三個步驟來實現，也就是通過離心模擬實驗、相似模擬實驗以及現場原位實驗等，綜合針對樁基與土體之間存在的載荷性能聯系情況，可以了解到，載荷首先存在于裝機頂部，然后通過樁身進行傳遞。首先是通過巖土層中存在的摩擦力來發揮相關的作用，一旦裝側摩擦力出現，并達到一定限度后，載荷繼續增加的情況下，樁端或者巖石就開始產生作用，所增加的載荷就通過這一部分來承擔。通過研究發現，在巖溶地區，樁基受力情況主要有下面幾點：第一，樁基受力狀態相關影響因素特別多，其中包含了持力層的特點與性質、成樁施工過程中的工藝特點、樁體長度以及對巖土進行覆蓋過程中導致其存在的整體性能等；第二，一旦樁身的長徑比達到20以上的情況時，樁基的受力就會減小，樁側摩擦阻力就會增加；第三，一旦樁身的長徑比小于20時，樁基就沒有明顯的變形存在，樁端巖層來承受樁基的受力；第四，圍巖特性、相對樁基偏位、填充物質量、裂縫大小、邊界條件、頂板厚度以及巖溶洞穴尺寸等因素，同樣能夠影響到樁基的承載力。所以，在針對巖溶地區進行橋梁樁基設計過程中，應該充分對其受力進行了解與分析，通過與結合與樁基受力有關的各方面因素與條件，保證能夠合理與安全地設計橋梁樁基結構，這樣來提高橋梁樁基設計過程中的整體質量。

二、樁基承載力計算

在工程實際中，按照嵌巖樁、端承樁或者摩擦樁的計算公式，計算橋梁樁基承載力，特別是在巖溶地區，一般在計算模板選擇方面都是選用嵌巖樁作為合理模板。但是，一般的規范性公式，其計算局限性一直處在。比如說摩擦樁，樁基的承載力有兩個部分，也就是樁端存在的摩擦阻力和支撐力，在發揮樁承載力的過程中，底層的樁基相對位移、極限摩擦阻力以及巖土層特點這些因素都會對其造成影響。分析嵌巖樁，就包含了三個部分的樁基承載力，嵌入巖層導致的摩擦阻力、樁端巖層阻力以及覆土層側摩擦阻力。樁基承載力受樁端清孔程度、破碎程度、持力層巖石性質、嵌入深度、樁身的長徑比以及覆土層結構特性等因素的影響。然而，巖溶地區，樁基的受力狀態不夠明確，而且由于地形復雜，載荷呈不規則分布狀態。如果不充分結合實際情況，而僅僅套用相關公式，就無法準確地對樁基的受力情況給出反應，繼而導致樁基出現局部破壞的情況，這樣就會導致樁基質量下降。同時，還應該按照巖溶地區實際存在的情況，對參數做出相關調整，保證在施工過程中樁基的最終質量。

三、樁基的嵌入深度

在橋梁設計要求中，如果樁基的嵌入深度不到0.5m，就應該對樁基承載力進行調整，然而，對于深度要求根本就沒有強制性進行。這就導致在設計樁基的過程中沒有標準可依，樁基質量就會出現問題，主要是還沒有明確嵌巖樁的定義，相關人士在針對嵌入深度方面有一定的差異存在。一些專業人士通過實驗的方式來得到理論依據，指出在嵌入深度達到一定范圍內，樁基能夠充分發揮其承載力。然而，因為試驗本身存在一定的局限性，導致得到的結論并不完善。同時，一些專業人士，同時還指出，嵌入深度不應該太大。盡管樁基嵌入深度能夠提高撞期的承受力，但是，真正的提高程度并不明顯。如果花費過多的代價來得到承載力小范圍的提高，從經濟角度而言，是不可取的。我們認為，樁基的嵌入深度應該根據實際工程進行確定，綜合考慮樁身長徑比、巖層性質以及覆土層結構特性等參數，得出具體的樁基嵌入深度。

四、結語

總之，橋梁樁基設計過程中，需要針對地質條件、工程要求等因素，選擇合適的樁基形式，提高橋梁工程的安全系數，降低橋梁工程的經濟成本，確保工程質量和使用功能。

參考文獻

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