关于公路桥梁桩基设计处理措施的探究

刘阳

(周口市农村公路管理处)

关于公路桥梁桩基设计处理措施的探究

刘阳

(周口市农村公路管理处)

主要对公路桥梁桩基的分类、设计原则及注意事项进行了分析与探究，以期为公路桥梁桩基工程施工质量的提高提供一份可靠地依据。

公路桥梁;桩基;设计;分类;注意事项

1 桩基的分类

依据桩的荷载传递方式，通常将其分为两种类型:端承桩与摩擦桩。端承桩是指在桩基础穿透土层后，在坚硬土层或者岩层上桩端可以支承，依靠桩端处坚硬土层或者岩层提供的反力来支承其上部的荷载，这个时候桩侧摩阻力将最大限度地降低。摩擦桩是指如土层过厚时，桩端根本不能达到硬土层或岩层时，承担桩荷载的主要力量为桩身和周围土层间的摩擦力，这个时候桩端处土层或岩层具有较小的反力。在具体施工中，桩基础存在于两者之间，由摩擦力和桩端力进行桩基竖向力的供给，但在桩基竖向力中这两种力的比例有所不同。

一般情况下，只要是嵌岩桩就一定是端承桩，这种桩基通常都不需要进行土层侧阻力的考虑。在具体实践中，上覆土层的性质和厚度、桩长径比、嵌入基岩性质和嵌岩深径比、桩底沉渣厚度等因素直接关系着桩侧阻力、端阻力能否正常发挥。

2 公路桥梁桩基设计的原则

2.1 桩基沉降的计算

桩基作为公路桥梁施工的重要组成部分，其施工质量的优劣将直接影响到整个工程的质量，桩基沉降作为施工中影响其质量的主要因素，在桩基设计中只有对其沉降进行准确计算，才能为后期施工提供一个可靠地依据。在实际施工中，对桩附近土体应力及应变关系之间很难进行详细的观测，这种情况下，根本无法进行科学有效地计算。在公路桥梁桩基土体观测中，尤其是摩擦桩沉降观测过程中，其主要特点为时间性。也就是说，桩基沉降过程要经过较长一段时间，通常情况下，施工结束后5～7年时间其沉降速率还会下降到每年不超过4 mm。经大量实践证明，公路桥梁桩基沉降与时间之间存在着密切的联系。

其第二个特点为刺入变形。经过大量试验证明:刺入变形是桩基沉降构成的重要组成部分。在桩基沉降产生、发展之中，非线性性质早期就在桩侧和桩端周围土体中体现出来，并非在桩承载力临近极限时才有，此时塑性特征开始在土体中产生。

在桩基侧摩阻力研究中可以得出:当位移情况在桩土之间出现的很小时，摩阻力和相对位移之间的关系为正比。如相对位移与极限值等同时，摩阻力也随之达到极值，此时桩基和土之间将出现滑动位移的情况。这种情况下通常将其极限值叫做最大弹性位移，并将其设定为2～5 mm之间。

桩基沉降另一个特点就是桩端下土体的压缩变形。在应力场的作用下位于桩侧土体和桩端下方的土体，因固结和徐变将会出现变形现象。在整个过程中，最重要的部位为位于桩尖标高上方的桩侧土体的固结压缩和流变。材料的弹性压缩是桩身变形的主要因素。这个时期内，桩侧土体质点向下的位移比同一深度处桩质点的位移要不断加大，在桩的上部，桩身质点向下的位移与相邻土质点之间的位移差会减小，甚至改变为负向。

2.2 桩基承载力的计算

在公路桥梁工程施工中，作为公路桥梁工程桩基设计的核心内容，在桩基承载力计算中必须严格遵循相关施工规定进行，如《公路桥梁地基与基础设计规范手册》中对公路桥梁桩基承载力的计算公式进行了明确规定，公式中，关于单桩轴向受压容许承载力［P］的计算公式为

系数由C1、C2表示，通常情况下要对岩石破碎程度、清孔的情况等情况进行充分了解;不包括风化层的桩嵌入基岩深度由h代表;在极限范围内由Ra表示，桩底横截面总面积由A表示;U代表嵌入基岩部分的桩基横截面周长长度，通常情况下其标准为设计直径。从计算公式可以得出:公路桥梁桩基施工中承载力大小将直接影响着桩基施工的整体质量。

3 公路桥梁桩基设计的注意事项

(1)在公路桥梁桩基设计中，往往会遇到高强度岩层穿越两个软弱岩层的问题，当夹层岩层厚度不能满足承载厚度需求时，必须从夹层进行钻孔桩穿越施工，进而符合持力层的施工要求，这种情况下，就对施工机械设备和进度提出了更高地要求。在确定桩底基岩厚度，必须符合以下三点:首先，对桩身周围覆盖土层侧阻力不考虑，将完整或较完整的微风化等硬度岩体最小深度嵌入嵌岩灌注桩附近;其次，软弱夹层、断裂带等不能分布在桩底3倍以下的桩径范围内;最后，岩体临空面不能出现在桩端应力扩散范围内。前两个要求一般夹层只有满足就可以作为持力层。由于岩溶地区岩体形状、洞隙等较多，在其位置及大小确定中原有勘察技术无法进行准确确定，可能会出现延长工期、增加成本等情况。

(2)在公路桥梁桩基各截面配筋，其计算布置必须依据桩基内力进行。在桩基设计中一般有两种布置钢筋的方式。第一是配筋要按照最大弯矩进行。最大弯矩要从桩顶进行延伸，直到其一半位置，进行锚固长位置的确定，将配筋减少一半，在延伸到弯矩为零下一定锚固长位置，素混凝土段为以下部分，在软土地基处理中，桩主筋必须从软土层中穿过。第二，在桩底要将桩基主筋一半部分延伸进去。从受力、成本等角度考虑，第一种更具有合理性，在施工设计中应用的范围更为广泛。

4 结束语

综上所述，随着国民经济发展速度的不断提升，我国路桥事业也得到了极大的发展。公路桥梁程作为交通运输的重要形式，其施工质量的优劣直接影响着整个交通运输行业的发展。桩基设计作为工程建设中的重要组成部分，其设计是否符合施工规范将对工程整体质量起到关键性的作用。为此施工企业必须把握桩基设计原则，对其施工注意事项进行分析，规范施工工艺，提高其施工技术水平。只有这样才能确保桩基设计符合施工要求，才能确保工程施工的整体质量，充分实现公路桥梁工程的经济效益与社会效益。

［1］ 刘宇晨.桥梁桩基设计中若干问题的探讨［J］.城市道桥与防洪，2006，(3).

［2］ 吕世斌，李文鑫，刘利国，等.浅述桥梁桩基设计中桩侧土的负摩阻力问题［J］.北方交通，2008，(1).

［3］ 梁亦通，苏明星，罗勇.浅谈乐广高速公路桥梁端承桩的优化设计［J］.交通科技，2011，(2).

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