橋梁設計中的樁基設計分析

欒坤鵬

（煙臺公路路網數據采集中心，山東 煙臺 264003）

0 引言

普通公路工程施工中，容易受到外界因素的影響，造成工程出現相應的問題，比如地質問題。如果地基為軟土地基，且橋梁設計未對地基進行控制，就容易造成后續橋梁服務中出現嚴重的安全問題，包括沉降和傾覆等風險。為了提高橋梁的安全系數，就需要結合實際情況，合理進行樁基設計，并發揮樁基的功能與作用，全面提高橋梁的功能與安全，確保橋梁的服務能力和安全系數。結合實際工程案例，對樁基設計進行研究，確保橋梁設計中，樁基設計能符合橋梁設計的基本標準，滿足普通公路工程的建設需求，降低隱患的發生概率。

1 相關概述及工程概況

1.1 工程概況

該工程橋梁為普通公路中的橋梁，長度為1.5km，跨徑47.6m，上部結構為30m 的預制T 梁，采用先簡支后連續的結構形式，共有12 跨，橋面寬度為29.5m，為雙幅式橋面。為了滿足橋梁施工的基本需求，該工程對周邊區域氣候等因素進行了研究，經過前期地質勘查工作，獲取區域氣候為亞熱帶季風海洋氣候，全年潮濕多雨，施工區域地質條件相對較差，屬于濕陷性黃土，為了滿足橋梁施工的安全性，該工程在橋梁設計中引入了樁基設計，通過樁基的合理運用，確保橋梁設計的可靠性，降低地質因素給橋梁帶來的影響。 該工程選擇樁徑1.2～1.5m，樁長為55m，經過樁基的設計，確保工程的安全系數，避免后續沉降給工程帶來的影響，全面提升橋梁的施工質量，確保橋梁的服務能力，并降低后續可能帶來的安全隱患。

1.2 橋梁設計中樁基設計意義

在橋梁施工中，需要做好橋梁的基礎控制，如果基礎不穩，橋梁就容易隨著基礎的沉降，出現各種裂縫問題，進而影響橋梁的承載能力，嚴重威脅橋梁的服務能力，甚至帶來重大安全隱患。所以為了實現對橋梁的安全控制，則要在橋梁設計中，合理地引入樁基設計，通過樁基的合理運用，降低橋梁的沉降問題，確保基礎的穩定性，降低外界因素給基礎帶來的影響，全面提升橋梁的功能性和安全性。在橋梁建設時，需要合理地對樁基設計進行研究，不僅能夠為橋梁提供精細的參考數據，還能避免外界因素給橋梁帶來的影響，確保橋梁的設計符合實際使用需求。在橋梁設計中，需要合理地對樁基的因素進行研究，注意樁基的建設成本，考慮樁基的作用與意義，進而全面提升橋梁的服務能力，避免安全隱患，全面提升橋梁的穩定與安全。

只有合理地對樁基進行設計，才能在施工期間對樁基進行合理的運用，同時，只有保證樁基的設計質量，才能提升整個橋梁的穩定性和承載能力。根據不同的作用力對樁基進行劃分，可以簡單分為端承樁和摩擦樁。端承樁需要將樁基打入地下，再進行其他施工，從而實現樁基的承載作用，確保地基的穩定性和可靠性。摩擦樁則是另一種的樁基結構，在實際的應用中，具有較好的穩定性和可靠性，同時，其摩擦性能就是樁的基礎，因為摩擦性的存在，樁才能滿足實際施工的需求。

2 樁基設計要點的研究

在橋梁設計階段，為了保證樁基的合理應用，需要對樁基進行控制，確保樁基的設計質量，從而滿足橋梁設計的基本需求，積極提升橋梁的服務能力，確保普通公路的功能與作用。

2.1 軟弱下臥層的樁基設計

經過前期的勘查工作，明確該工程持力層下有一層軟弱地基，這部分地基被命名為軟弱下臥層。基底的應力經過持力層的應力擴散后，會持續擴散到軟弱下臥層中，這個時候，應力會有相應的減少，否則地基將會受影響，并在軟弱下臥層發生損壞，給公路帶來安全隱患。在實際的驗算過程中，需要對軟弱下臥層的應力和承載力的特征值進行比較，判斷應力是否小于它。同時，還要進行相應的承載力驗算，進而滿足規范中的標準，這樣就能保證軟弱下臥層的樁基設計質量，從而提升橋梁的功能與作用，確保橋梁的服務能力[1]。

2.2 樁基豎向的承載設計

在實際設計中，不僅需要對樁基的尺寸進行設計，還要對樁基的承載力進行設計，確保樁基在實際應用時，能夠產生一定的豎向力，避免樁基發生偏移的問題，從而提升樁基的可靠性，確保樁基符合實際應用的基本需求。在樁基設計中需要考慮到，橋梁承載的是整個橋梁的重量和通過車輛的荷載，在這些壓力和樁基自身的作用下，就會傳遞到下部的土壤中，可能導致樁基出現松動的情況，樁基與周邊的巖石等物體會發生一定的偏移，如果這部分偏移過大，就會給樁基本身的承載能力帶來影響，進而影響橋梁的功能。一般樁基產生位移的主要原因是樁基所承受的壓力和其自身壓力后發生沉降，而且在樁基根部有地下水或其他水，造成樁基的承載能力和穩定性受到影響，在這種情況下，樁基的可靠性就不能得到保證。所以在實際的樁基設計中，要做好樁基的控制，避免樁基發生松動、出現偏移，從而提高樁基的可靠性，降低樁基的安全隱患。同時，要合理的對摩擦樁進行選擇，通過增加摩擦力的方式，提高樁基本身的穩定性，降低安全與質量隱患[2]。

2.3 樁基長度和樁型號的設計

在橋梁設計的過程中，需要做好樁基長度和型號的設計。首先，如果使用端承樁，樁端就會進入微風化巖中，但是由于中風化巖不能作為持力層，所以，對于這樣的情況，當樁端進入微風化泥質巖時，基本的飽和單軸應≥10MPa，樁基要嵌入滿足強度的微風化巖層中，同時嵌入深度不應小于2D。

在實際的應用中，對于摩擦樁而言，需要注意樁端提供承載力所占樁底外力比重不應該超過15%，也就是說R＜15%，如果樁柱外力的比重＞15%時，樁端提供承載力的值應選取15%×R。單樁軸向承受承載力容許值R 需要≤100%，如此才能夠保證摩擦樁的設計質量。另外，在一些基本的橋梁樁基設計中，需要將樁型與工藝進行配合，并以荷載性、樁的使用功能、土層和地下水位等作為選擇因素，實現對樁型和成樁工藝等合理選擇，從而保證樁基長度和樁的型號得到有效控制，確保樁的功能性和安全性，降低安全隱患。

2.4 樁頂的設計

在進行樁基長度和樁型的設計后，就需要對樁頂進行設計。需要注意樁頂標高的控制，一般情形下，這部分標高是指破完樁頭后的樁頂標高，這種樁頂標高以上樁身屬于超灌的部分，所以設計的過程中需要對樁頂標高進行合理的控制，假設標高為－1.5m，那么開挖后在樁身-1.5m 處進行標記，以上的部分可以省略。

2.5 樁基水平承載力的設計

水平承載力的設計，也是樁的設計要點，為了保證樁的質量，需要對樁基水平承載力進行合理的控制。橫向抗力不僅取決于樁側的土質和地質條件，還受到樁本身的抗彎能力的影響，所以需要考慮土和樁的雙重作用，才能保證樁本身的水平承載能力。設計的過程中，要對樁土一體化進行分析，確保樁基的水平承載能力能夠滿足實際設計的基本需求，降低安全隱患。

首先，在鋼筋混凝土的預制樁設計過程中，需要注意正截面的配筋率控制，應保證這部分≥0.65%，以保證樁本身的水平承載力。同時，還要結合靜載試驗的相關內容，對地面處水平位移進行控制，以10mm為宜，應將荷載的75%作為水平承載力的特征值，從而滿足樁基設計和建設的基本需求，確保樁基能夠更好地為橋梁提供服務。

其次，如果樁身本身的配筋率≤0.65%，則需要再次對靜載試驗的結果進行分析，并且將結果臨界荷載的75%作為單樁水平承載力的特征值。

通過上述設計，能夠實現對樁基水平荷載的控制，降低外界因素給水平荷載帶來的影響，全面提升樁基的設計質量，使得樁基能夠更好地為橋梁提供服務，確保普通公路橋梁的建設質量。

2.6 樁基豎向極限承載力的設計

為了滿足樁基的合理應用，確保設計質量，實際的設計中，結構的剪重比能夠用以確定單樁的豎向承載力，并能對相應的特征值進行確定，所以地梁的設計是十分有意義的。同時，單樁基礎和單排樁基的縱向軸線、水平力保持垂直相交時，樁頂可以參照鉸接的方式進行設計，從而滿足實際樁基的應用需求。一般情況下，需要以豎向承載力為基礎實現對樁的布置，但這一過程中，要對樁的豎承載力進行驗算，從而保證樁的穩定性，降低后續樁出現各類問題，確保樁的豎向承載力較為合理。

2.7 樁基承載力的計算

為了實現對樁基承載力的控制，需要結合相關參數對承載力進行計算，并按照最大支撐能力進行控制，從而使樁基設計能夠滿足橋梁設計的基本需求，降低樁基設計不合理帶來的安全隱。實際的計算中，可以參照公式（1）進行。

C1、C2——樁基本身的穩定系數；

A——樁基的底截面面積；

U——樁基除去風化層后的插入深度；

Ra——樁基底巖石的極限抗壓強度。

以上述公式為基礎能實現對樁基的相應計算，確定最大承載力，并以此為基礎進行相應的設計，從而保證樁基設計的合理性，確保樁基符合工程施工的基本需求，降低安全隱患，避免樁基設計不合理給施工帶來影響。

2.8 樁基負摩擦力的影響研究

樁基設計過程中還要對負摩擦力進行研究。負摩擦力對樁基的施工具有很大的影響，因此需要對負摩擦力進行重視及控制，降低其對施工的影響，確保樁基的可靠性。實際的設計中，地基土石一旦受到擾動，就會導致地基的承載能力發生變化，并使地基在自身重力的作用下產生固結下沉的問題，尤其是在地下水的大量開采區域，這部分因為地下水的開采，使得軟弱地基更容易發生固結下沉的問題，同時還會產生向下分布的摩擦力，這一摩擦力，則可以被理解為負摩擦力。負摩擦力的產生會使得樁的豎向荷載發生變化，甚至還能給樁帶來一定的破壞，嚴重影響樁基的可靠性。所以設計過程中，需要注意對這部分負摩擦力加以控制。可以在中性點上設置相應的鋼套管和油毛氈，并使之成為隔離層，這樣一來，就能實現對負摩擦力的控制，從而降低負摩擦力的影響，確保樁基設計的可靠性。

3 結語

本文結合實際情況對普通公路工程進行研究，對具體橋梁設計中的樁基設計進行了分析，結合工程的實際情況，對樁基的設計要點進行了闡述，有效實現了對樁基設計的控制，確保了樁基的設計質量，旨在發揮樁基設計的可靠性，降低樁基的各類問題，確保樁基能夠更好地為公路工程提供服務，確保公路工程的建設質量，滿足出行的基本需求，降低公路工程出現沉降的問題，確保橋梁的服務能力，滿足居民出行的基本需求，降低各類安全隱患的發生。