公路桥梁桩基设计的常见问题分析

吕万希

摘要：在公路工程的建设中，桥梁桩基的质量会对桥梁工程的质量和结构安全产生直接的影响，因为公路工程中的桥梁桩基担负着整个桥梁结构以及所过车辆的负载。但是在整个的工程建设中，桥梁桩基的建设实际上属于地下的工程，因为在桥梁建成之后，桥梁桩基是看不到的，但是桥梁桩基建设的质量则会对桥梁的稳固性以及安全产生直接的影响，桩基是桥梁的根基，桩基的稳定才能保证桥梁结构的稳定，从而降低桥梁的危险。基于此，本文對桩基设计常见问题进行了简要的探讨。

关键词：公路桥梁;桩基设计;常见问题;分析

引言

近几年来，由于我国路桥工程的建设规模越来越大，桩基技术的应用范围越来越广。在公路桥梁施工过程当中，通过应用合理的桩基设计，不仅能够提升路桥桩基结构的稳固性，而且有效减少路桥桩基施工材料的浪费。因此，需给予更多的关注。

1公路桥梁桩基设计的常见问题

1.1桩基沉降问题

（1）端承型群桩沉降。公路桥梁工程中的桩群结构类型有很多，其中出现频率最高的是端承型桩群。组成部分主要是端承桩，因此，刚硬性极强的持力层成为这种桩群结构最显著的特点。端承型桩群正式投入使用后，能够长时间承受巨大的重量，能够利用不同的承台将重量分散输送到各个群桩地下层。这种承力模式不仅能让桩体对自身承载的重量进行有效控制，还能在一定程度上提升桩体的承载强度。桩底部位四周土层的坚固度与群桩沉降现象有直接的联系，而上述方法可以有效增加土层坚固度，极大地降低端桩刺入土层或者桩体发生沉降的几率。（2）摩擦性群桩沉降。虽然摩擦桩群和端承桩群都有出现沉降的可能性，但引发沉降的原因有很大差异。工作人员在全面分析端承型群桩的过程中发现，每个单桩之间都存在大小值不同的综合作用力，这种综合作用力比较小，几乎可忽略不计。但由于这些综合作用力伴随产生一些相互作用力，所以在分析摩擦桩群时，要充分考虑每个单桩之间的影响力，因为摩擦是传递建筑荷载重量的主要形式。不同的桩端土层和不同的单桩之间还存在重叠应力的问题，这大大加深了桩基之间的摩擦力对桩基承载能力的影响。从这个角度分析可知，与群桩能力强度有关的不仅仅是单桩承载力的相互叠加影响，还要全面考虑桩体之间的影响和干扰。

1.2桩径桩长桩数设计问题

基础的成本，目前对桩径的选择通常有0.8m、1.0m、1.2m、1.4m、1.6m、1.8m、2.0m、2.2m等多种。桩基优化设计的主要目标是既能满足竖向承载力和水平位移的要求，确保桩基的安全，又使桩基的成本最低。因此分析桩径、桩长、桩数与折算成单方混凝土提供的竖向承载力允许值之间的关系，以及桩径、桩数、桩长对桩基水平位移的影响，可以更好地指导桩基设计。

1.3岩溶地区公路桥梁桩底补强设计

桥梁桩基础类型分为端承桩和摩擦桩两种，对于中风化岩层埋置深度不深的区域，桩基大多采用端承桩。端承桩对桩底中风化岩层的承载力要求较高，并且需要保证桩底以下一定厚度范围内不存在较大溶洞。由于岩溶地区地质条件多变且复杂，即使在勘察设计阶段达到逐桩进行钻孔勘探的密度，也难以完全探明地下溶洞的发育情况。

2公路桥梁桩基设计有效措施

2.1沉降控制设计方法

对于桥梁施工中的桩基设计来说，一般都是以其承载力的状况作为设计的标准，在桩基设计的过程中，既要考虑桥梁所建范围内土体的状况，还要根据桥梁本身的跨度进行考量。一般情况下，体积较大的桩基对于沉降的控制比较好，但是增加桩基的体积，会使工程造价增加。所以，如何对桥梁桩基进行合理的设计，才能避免造价的增加，是施工方应该考虑的问题。另外，要想使其受力情况符合标准，还得对施工过程中影响桩基受力情况的各项因素进行考察和控制。首先，通过对桩基的合理修建可以对沉降产生合理的控制，在一定程度上可以减少工程修建的开支，这样通过对传统模式下桩基修建的方式进行考察，可以有效地对比出原有的桩基修建存在哪些不足;其次，在桥梁施工的建设中，要使用刚度较大的建设材料，这样在保证其受力可以达到设计的标准的同时，也可保证工程建设完以后其沉降的情况在控制的范围内，这样桥梁在过多的外力作用下也能保证正常的使用功能，桥梁的应力水平在合理的安全范围内。沉降控制的设计方法如图1所示。

2.2桩径桩长桩数的优化设计

（1）无论是摩擦桩还是嵌岩桩，在桩长固定情况下，增加桩径能提高单桩竖向承载力允许值，但单方混凝土提供的竖向承载力允许值随桩径的增大而减小，土层力学性质越好，减小幅度越大。因此从经济角度考虑，桩径不宜太大。（2）在不改变桩径的情况下，当上部土层力学性质相对较差时，桩长缩短到桩身均在力学性质较差的土层中时，单方混凝土提供的承载力将降低。因此，不宜过多地减小桩长、增加桩数。（3）在不改变桩径的情况下，若地层岩性相对单一、土层的物理力学性质从上到下基本接近时，减小桩长、增加桩数，单方混凝土提供的承载力允许值将增大，因此，若场地施工条件允许，在满足最小桩长的基础上，建议优先考虑减小桩长、增加桩数。（4）增加桩数、加大桩径和按多排桩设计，可以提高桩基抵抗水平位移的能力，特别是受水平荷载较大的桩基，在满足最小桩长的情况下，减小桩长、增加桩数、加大桩径，既能确保安全，又可以减少成本。（5）桩基设计需要考虑多种因素的影响，既要满足竖向承载力的要求，也要考虑水平荷载的影响，在确保安全的条件下，力求成本最低。

2.3岩溶地区公路桥梁桩底补强设计优化

如：某工程所处区域岩溶强烈发育，施工难度较大。虽然勘察设计阶段对桥梁桩基进行了逐桩钻探，但是仍出现了勘察小钻孔探测无溶洞，施工桩基直径大钻孔中发现溶洞的情况。造成个别桩基成桩后因抽芯检测桩底持力层厚度不合格而需要进行补强处理。检测显示桩基存在的问题为桩端持力层溶洞顶板厚度不足5m，针对桩底持力层发现溶洞这种地质情况，本着技术可行经济合理的原则，确保高压注浆固结体的强度，采用高压清水旋喷切割以及气举反循环联合套洗清渣后，对溶洞内进行高压旋喷注浆，本工程利用抽芯检测孔进行注浆，检测孔直径为130mm。施工工艺流程为旋喷钻机就位调试→清水切割冲洗→水泥浆制备→高压旋喷注浆→钻机移位。注浆施工结束18d后，对所处理桩基再次进行钻芯法检验，钻芯取样水泥浆芯样胶结较好，桩底持力层连续，处理效果明显，满足使用要求，注浆封闭取样孔。桩底溶洞处理后通过抽芯检测，桩端持力层满足端承桩持力层厚度满足规范及设计要求。采用高压清水旋喷切割以及气举反循环联合套洗清渣，然后对溶洞内进行高压旋喷注浆的方法处理桩底溶洞，在技术和经济上均取得了较好的效果。

结束语

总而言之，分析公路桥梁工程设计中的桩基问题，必须在充分掌握相关理论知识的基础上，结合自身经验和工程实际情况计算，为了保证公路桥梁桩基设计全面性和科学性，还要善于借助先进的测量技术，尽量避免桥梁工程桩基后续问题对后期使用功能的影响。

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