浅析公路桥梁桩基设计要点

关键词：公路桥梁；桩基设计；要点分析 

　　桩基的设计在桥梁建设过程中是一项基础性工程，在对桥梁桩基设计时要有前期桩基承载力的计算，主要对桩基受力机制和施工深度及阻力进行计算。把桩基设计的各个环节从整体上联系起来，进而减少工程造价成本，确保桥梁桩基设计的安全性。下文主要从桩基设计的内容、原则与理论、方法来分析。 

　　一、关于公路桥梁桩基设计原则 

　　公路桥梁桩基设计应坚持科学性、合理性、可行性原则，为保证桩基设计具有一定的高水平，应该遵循桩基设计的基本原则： 

　　（一）设计要具体情况具体分析，因地制宜。设计人员要对实施区域进行实地考察，对区域内情况进行分析，对基本情况有了解和掌握。 

　　（二）在对基本情况进行调查、了解后，要科学、合理地选用可靠可行的设计方法，尤其是对原始参数的选择一定要谨慎、精确，把误差降低到最小。 

　　（三）在对桩基承载力设计时，要考虑到其容许范围内的沉降量，确保安全性。 

　　（四）桩基设计要严格按照科学原理和科学方法，在相关技术规范的指导下进行设计。如果遇到特殊情况或突发事件，应随机应变，灵活处理。 

　　在桥梁建设的过程中，桩基的设计与施工是关乎桥梁质量的基础性工作。一般情况下，在进行桥梁桩基的设计过程中，要进行前期的桩基承载力的计算，研究其中的受力机制及施工深度和阻力，只有从整体上将桩基设计的各个环节联系起来，才能降低工程造价的成本，保证桥梁桩基设计的安全性能。 

　　二、公路桥梁桩基设计要点 

　　一般来说，公路桥梁桩基设计要点主要包括桥梁桩基承载力的设计要点、桥梁桩基沉降问题的设计要点、桥梁桩基桩端持力层厚度及嵌入岩层深度的设计要点、桥梁桩基配筋的设计要点等。对桥梁桩基的设计要点分析可以从对这四方面的要点分析进行把控。 

　　（一）桥梁桩基承载力的设计要点 

　　1.对于公路桥梁建设来说，科学计算桥梁桩基承载力是关键 

　　桥梁桩基承载力的控制合理与否直接关系到桥梁建设质量的好坏。如果桥梁桩基承载力计算偏小，桥梁建设的质量与合格要求之间的差距就会偏大，这样容易增加事故隐患，影响人们生命财产安全；如果桥梁桩基承载力计算偏大，额外增加桥梁桩基建设，则造成资源浪费和不必要的财力支出。一方面与国家倡导的绿色环保建设理念不符，另一方面对于施工单位而言也不能实现利润最大化。因此一定要认真、严谨计算公路桥梁桩基承载力，确保桥梁桩基建设的安全性。 

　　2.桥梁桩基承载力的计算公式 

　　结合我国自然地理环境的特殊性，《公路桥涵地基与基础设计规范手册》里对桥梁桩基承载力的计算有明确的规定，其计算公式为：[P]=（C1A+C2Uh）Ra。公式中“C1、C2”代表的是参考系数，在桥梁桩基承载力计算中要充分考虑到岩石的特殊性质（岩石破碎程度、清孔实际情况）；“A”是桩基底部横截面的总面积；“U”是周长长度（直径）；“h”主要指桥梁桩基嵌入基岩的深度；“Ra”指的是岩石的抗压强度。 

　　3.从计算公式中分析要点 

　　计算桥梁桩基承载力需要对各个环节综合考虑，各个环节紧扣相连、相互作用。桥梁桩基嵌入基岩的深度“h”、岩石的强度“Ra”与承载力是紧密联系的，在整个公式中看到“C1、C2”的重要性，即岩石破碎程度对桥梁桩基建设的重要影响，是不能忽视的，参考系数的大小直接影响到最后结果的大小，也就是说岩石的破碎程度与承载力大小有着直接关联。 

　　但在实际桥梁建设中，不可避免的因素不能不考虑，比如施工中造成的残渣、摩擦力等，这些都会对桩基承载力带来不利的作用，因此桥梁桩基承载力设计前要认真考察施工环境，只有在各个环节达到最理想的状态下，桥梁桩基承载力计算公式才具有一定的实用价值与可行的实施价值。 

　　（二）桥梁桩基沉降问题的设计要点 

　　出现桥梁桩基沉降现象的影响因素有很多，不管前期桥梁桩基建设的稳定性有多强，时间一久，都会出现桩基沉降问题。一般来说，用肉眼很难发现桥梁桩基的沉降现象，也很难通过机器设备对桩体周围土体的应力变化检测出来，这就增加了对桥梁桩基沉降的检测难度。 

　　1.桥梁桩基沉降有一定的时间规律 

　　虽然桥梁桩基沉降很难通过肉眼和仪器发现，但是其沉降仍然具有一定的时间规律性可循。根据多年的工作经验，经过长时间的观察和归纳总结，桥梁桩基沉降大概有8到10年的蛰伏期，沉降的速度通常为每年沉降7mm左右。根据对这些数据的考量，可以对桥梁桩基沉降的时间规律性有一定的了解，将这些规律归纳进桩基设计要点里。 

　　2.土力学原理分析桥梁桩基沉降 

　　从土力学理论角度来看，桥梁桩基沉降包括固结变形和土体流变两个方面。桥梁桩基沉降的主要原因是刺入变形，桥梁桩基沉降又会导致刺入变形。 造成土�w流变的原因有很多，除了桩基承载力超出正常范围内，还有桩侧摩擦阻力的影响。桥梁桩基的相对位移与摩擦阻力成正相关，桥梁桩基位移越大，摩擦阻力就越大，反之，则越小。当桩基相对位移达到临界值时，其摩擦阻力就会达到极限，进而出现滑动现象。 

　　（三）桥梁桩基础桩端持力层厚度与嵌入岩层深度的设计要点 

　　桥梁桩基在施工过程中会穿过不同质地的岩层，遇到高强度、厚夹层的岩石时，要完成穿越岩层的工作需要用钻孔桩，以此来实现持力层的出现。因此在对桥梁桩基础桩端持力层厚度与嵌入岩层深度的设计时要有严格的计算。 

　　1.最小深度硬质岩体的嵌入 

　　在不考虑土层侧阻力因素下，桥梁桩基设计要有最小深度硬质岩体的嵌入。对嵌入的硬质岩体应保证没有经过风化，如果有风化，应使风化影响很小，并且是相对完整的硬质岩体，保证质地优良。设计中要严格规范桥梁桩基直径范围内不得有断裂带、洞间隙和岩石软弱夹层的分布。 

　　2.设计要充分考虑岩层厚度、风化层度和易破碎度 

　　因为岩体分布不均衡，岩层性质复杂，一般的勘探手段并不能准确地考察岩层的厚度、风化层度和易破碎度，这对桥梁桩基设计增加了难度和挑战。单单靠桥梁桩基计算公式不能确保桥梁桩基设计的科学性、合理性和可行性，因此在设计中要进行实地考察，认真分析桩端持力层和嵌入岩层深度的厚度值。 

　　（四）桥梁桩基配筋的设计要点 

　　在前面的论述中可知，桥梁桩基的科学设计必须是各个环节的密切配合联系的，桩基的各个配筋只有进行了科学的计算和设计才能保证桥梁桩基设计的合理性。利用公式可以得出桩基的内力数据，但在现实情况下，还需考虑到桩身弯矩表现出波形曲线等特征。 

　　1.最大弯矩现象 

　　最大弯矩现象是桩身在第一个非完整波形范围内在地下3米处出现的。在最大的弯矩处设计配筋具有较强的技术难度。 

　　2.最大弯矩处的布筋操作 

　　在对最大弯矩处进行布筋设计时，首先应有一个锚用来固定位置，以此为基准点，从桩的上部一直到最大弯矩处，确保筋比能至少减少一半。如果弯矩为零下，用锚固定位置，再向下，应及时改用素混凝土。 

　　三、结语 

　　综上所述，桥梁桩基设计工作是桥梁桩基建设的重点，只有在设计阶段保证科学合理性，在设计中精确桥梁桩基承载力、桩基沉降问题、桥梁桩基础桩端持力层厚度与嵌入岩层深度、桥梁桩基配筋等各项数据，才能保证桥梁桩基施工的安全性，提高桥梁建设的质量，降低安全事故的发生概率。 

　　[1]程健 张磊 公路桥梁桩基设计应注意的问题 科技创新与应用 2012（08） 

　　[2]庞龙强.桥梁桩基础施工及控制要点[J].科技致富向导，2013，（9）. 

　　[3]肖玲玲.岩溶地区桥梁桩基础设计及施工技术[J].交通世界，2015，（30）.