劉陽(yáng)

(周口市農(nóng)村公路管理處)

關(guān)于公路橋梁樁基設(shè)計(jì)處理措施的探究

劉陽(yáng)

(周口市農(nóng)村公路管理處)

主要對(duì)公路橋梁樁基的分類(lèi)、設(shè)計(jì)原則及注意事項(xiàng)進(jìn)行了分析與探究，以期為公路橋梁樁基工程施工質(zhì)量的提高提供一份可靠地依據(jù)。

公路橋梁;樁基;設(shè)計(jì);分類(lèi);注意事項(xiàng)

1 樁基的分類(lèi)

依據(jù)樁的荷載傳遞方式，通常將其分為兩種類(lèi)型:端承樁與摩擦樁。端承樁是指在樁基礎(chǔ)穿透土層后，在堅(jiān)硬土層或者巖層上樁端可以支承，依靠樁端處堅(jiān)硬土層或者巖層提供的反力來(lái)支承其上部的荷載，這個(gè)時(shí)候樁側(cè)摩阻力將最大限度地降低。摩擦樁是指如土層過(guò)厚時(shí)，樁端根本不能達(dá)到硬土層或巖層時(shí)，承擔(dān)樁荷載的主要力量為樁身和周?chē)翆娱g的摩擦力，這個(gè)時(shí)候樁端處土層或巖層具有較小的反力。在具體施工中，樁基礎(chǔ)存在于兩者之間，由摩擦力和樁端力進(jìn)行樁基豎向力的供給，但在樁基豎向力中這兩種力的比例有所不同。

一般情況下，只要是嵌巖樁就一定是端承樁，這種樁基通常都不需要進(jìn)行土層側(cè)阻力的考慮。在具體實(shí)踐中，上覆土層的性質(zhì)和厚度、樁長(zhǎng)徑比、嵌入基巖性質(zhì)和嵌巖深徑比、樁底沉渣厚度等因素直接關(guān)系著樁側(cè)阻力、端阻力能否正常發(fā)揮。

2 公路橋梁樁基設(shè)計(jì)的原則

2.1 樁基沉降的計(jì)算

樁基作為公路橋梁施工的重要組成部分，其施工質(zhì)量的優(yōu)劣將直接影響到整個(gè)工程的質(zhì)量，樁基沉降作為施工中影響其質(zhì)量的主要因素，在樁基設(shè)計(jì)中只有對(duì)其沉降進(jìn)行準(zhǔn)確計(jì)算，才能為后期施工提供一個(gè)可靠地依據(jù)。在實(shí)際施工中，對(duì)樁附近土體應(yīng)力及應(yīng)變關(guān)系之間很難進(jìn)行詳細(xì)的觀測(cè)，這種情況下，根本無(wú)法進(jìn)行科學(xué)有效地計(jì)算。在公路橋梁樁基土體觀測(cè)中，尤其是摩擦樁沉降觀測(cè)過(guò)程中，其主要特點(diǎn)為時(shí)間性。也就是說(shuō)，樁基沉降過(guò)程要經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)一段時(shí)間，通常情況下，施工結(jié)束后5～7年時(shí)間其沉降速率還會(huì)下降到每年不超過(guò)4 mm。經(jīng)大量實(shí)踐證明，公路橋梁樁基沉降與時(shí)間之間存在著密切的聯(lián)系。

其第二個(gè)特點(diǎn)為刺入變形。經(jīng)過(guò)大量試驗(yàn)證明:刺入變形是樁基沉降構(gòu)成的重要組成部分。在樁基沉降產(chǎn)生、發(fā)展之中，非線(xiàn)性性質(zhì)早期就在樁側(cè)和樁端周?chē)馏w中體現(xiàn)出來(lái)，并非在樁承載力臨近極限時(shí)才有，此時(shí)塑性特征開(kāi)始在土體中產(chǎn)生。

在樁基側(cè)摩阻力研究中可以得出:當(dāng)位移情況在樁土之間出現(xiàn)的很小時(shí)，摩阻力和相對(duì)位移之間的關(guān)系為正比。如相對(duì)位移與極限值等同時(shí)，摩阻力也隨之達(dá)到極值，此時(shí)樁基和土之間將出現(xiàn)滑動(dòng)位移的情況。這種情況下通常將其極限值叫做最大彈性位移，并將其設(shè)定為2～5 mm之間。

樁基沉降另一個(gè)特點(diǎn)就是樁端下土體的壓縮變形。在應(yīng)力場(chǎng)的作用下位于樁側(cè)土體和樁端下方的土體，因固結(jié)和徐變將會(huì)出現(xiàn)變形現(xiàn)象。在整個(gè)過(guò)程中，最重要的部位為位于樁尖標(biāo)高上方的樁側(cè)土體的固結(jié)壓縮和流變。材料的彈性壓縮是樁身變形的主要因素。這個(gè)時(shí)期內(nèi)，樁側(cè)土體質(zhì)點(diǎn)向下的位移比同一深度處樁質(zhì)點(diǎn)的位移要不斷加大，在樁的上部，樁身質(zhì)點(diǎn)向下的位移與相鄰?fù)临|(zhì)點(diǎn)之間的位移差會(huì)減小，甚至改變?yōu)樨?fù)向。

2.2 樁基承載力的計(jì)算

在公路橋梁工程施工中，作為公路橋梁工程樁基設(shè)計(jì)的核心內(nèi)容，在樁基承載力計(jì)算中必須嚴(yán)格遵循相關(guān)施工規(guī)定進(jìn)行，如《公路橋梁地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范手冊(cè)》中對(duì)公路橋梁樁基承載力的計(jì)算公式進(jìn)行了明確規(guī)定，公式中，關(guān)于單樁軸向受壓容許承載力［P］的計(jì)算公式為

系數(shù)由C1、C2表示，通常情況下要對(duì)巖石破碎程度、清孔的情況等情況進(jìn)行充分了解;不包括風(fēng)化層的樁嵌入基巖深度由h代表;在極限范圍內(nèi)由Ra表示，樁底橫截面總面積由A表示;U代表嵌入基巖部分的樁基橫截面周長(zhǎng)長(zhǎng)度，通常情況下其標(biāo)準(zhǔn)為設(shè)計(jì)直徑。從計(jì)算公式可以得出:公路橋梁樁基施工中承載力大小將直接影響著樁基施工的整體質(zhì)量。

3 公路橋梁樁基設(shè)計(jì)的注意事項(xiàng)

(1)在公路橋梁樁基設(shè)計(jì)中，往往會(huì)遇到高強(qiáng)度巖層穿越兩個(gè)軟弱巖層的問(wèn)題，當(dāng)夾層巖層厚度不能滿(mǎn)足承載厚度需求時(shí)，必須從夾層進(jìn)行鉆孔樁穿越施工，進(jìn)而符合持力層的施工要求，這種情況下，就對(duì)施工機(jī)械設(shè)備和進(jìn)度提出了更高地要求。在確定樁底基巖厚度，必須符合以下三點(diǎn):首先，對(duì)樁身周?chē)采w土層側(cè)阻力不考慮，將完整或較完整的微風(fēng)化等硬度巖體最小深度嵌入嵌巖灌注樁附近;其次，軟弱夾層、斷裂帶等不能分布在樁底3倍以下的樁徑范圍內(nèi);最后，巖體臨空面不能出現(xiàn)在樁端應(yīng)力擴(kuò)散范圍內(nèi)。前兩個(gè)要求一般夾層只有滿(mǎn)足就可以作為持力層。由于巖溶地區(qū)巖體形狀、洞隙等較多，在其位置及大小確定中原有勘察技術(shù)無(wú)法進(jìn)行準(zhǔn)確確定，可能會(huì)出現(xiàn)延長(zhǎng)工期、增加成本等情況。

(2)在公路橋梁樁基各截面配筋，其計(jì)算布置必須依據(jù)樁基內(nèi)力進(jìn)行。在樁基設(shè)計(jì)中一般有兩種布置鋼筋的方式。第一是配筋要按照最大彎矩進(jìn)行。最大彎矩要從樁頂進(jìn)行延伸，直到其一半位置，進(jìn)行錨固長(zhǎng)位置的確定，將配筋減少一半，在延伸到彎矩為零下一定錨固長(zhǎng)位置，素混凝土段為以下部分，在軟土地基處理中，樁主筋必須從軟土層中穿過(guò)。第二，在樁底要將樁基主筋一半部分延伸進(jìn)去。從受力、成本等角度考慮，第一種更具有合理性，在施工設(shè)計(jì)中應(yīng)用的范圍更為廣泛。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度的不斷提升，我國(guó)路橋事業(yè)也得到了極大的發(fā)展。公路橋梁程作為交通運(yùn)輸?shù)闹匾问?，其施工質(zhì)量的優(yōu)劣直接影響著整個(gè)交通運(yùn)輸行業(yè)的發(fā)展。樁基設(shè)計(jì)作為工程建設(shè)中的重要組成部分，其設(shè)計(jì)是否符合施工規(guī)范將對(duì)工程整體質(zhì)量起到關(guān)鍵性的作用。為此施工企業(yè)必須把握樁基設(shè)計(jì)原則，對(duì)其施工注意事項(xiàng)進(jìn)行分析，規(guī)范施工工藝，提高其施工技術(shù)水平。只有這樣才能確保樁基設(shè)計(jì)符合施工要求，才能確保工程施工的整體質(zhì)量，充分實(shí)現(xiàn)公路橋梁工程的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益。

［1］ 劉宇晨.橋梁樁基設(shè)計(jì)中若干問(wèn)題的探討［J］.城市道橋與防洪，2006，(3).

［2］ 呂世斌，李文鑫，劉利國(guó)，等.淺述橋梁樁基設(shè)計(jì)中樁側(cè)土的負(fù)摩阻力問(wèn)題［J］.北方交通，2008，(1).

［3］ 梁亦通，蘇明星，羅勇.淺談樂(lè)廣高速公路橋梁端承樁的優(yōu)化設(shè)計(jì)［J］.交通科技，2011，(2).

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