公路橋梁樁基設計應注意的問題

陳德庚 陳禮游

摘要：隨著中國交通體系的快速發展，中國修建的橋梁愈來愈多，所以對橋梁設計方法的研究具備關鍵的實際意義。直接關系到橋梁施工質量與工程造價的是橋梁樁基設計。就公路橋梁樁基設計中的某些問題實施初步探討。

關鍵詞：橋梁樁基；設計；樁基承載力

引言：樁基礎是橋梁的兩種關鍵基礎種類之一，在橋梁的設計計算和施工中起著至關重大的作用，萬丈高樓平地起，只有穩固的基礎，才可以建造經久耐用、安全穩固的上部結構。橋梁樁基的設計是不是得當，對項目造價、質量、工期和應用影響非常大。筆者結合工作實踐，就樁基設計中要注意的問題實施初步探討。

1、樁基負摩阻力

1.1 樁與土中間的位移是施展樁基承載力的必要條件

對摩擦樁而言，就是經過樁與土中間的相對位移所形成的摩阻力來供應樁基自重與上部恒活載。正摩阻力是我們一般在計算樁長時所牽涉到的摩阻力，，就是大于四周土體沉降的樁的沉降，向上的摩阻力是四周土體對樁形成的。然而，由樁和四周土體的相對位移所確定的是用來作為樁側摩阻力的方向。例如路段是軟土的，尤其是在路段橋臺，受到臺背路基填土自重和汽車荷載的雙重功能的是深厚軟土，壓縮變形是其樁基四周的軟土層會形成的，這樣就出現了沉降。一旦其沉降量比樁基本身沉降量大的話，向下的摩阻力是四周土體對樁基形成的，這也便是大家所言的樁基負摩阻力。

1.2樁基在設計時，負摩阻力對樁基影響假如不思考的話，就也許會導致下面后果：

關于摩擦樁，會讓樁基加快下沉的速度，橋梁的上下構造最后被破壞；關于端乘樁，樁身或樁端的地基有可能被破壞。所以，在橋梁實施設計時，負摩阻力給樁基承載力帶來的影響一定要思考到。形成負摩阻力關鍵的樁基表面有下面2種狀況：（1）荷載在樁基四周的地表面放置有很多，比如填土橋臺后路基等，地面沉降非常容易引發，負摩阻力形成；（2）降低地下水位，例如地下水抽取等行為，會讓土中增加有效應力，從而造成土體固結，產生下沉。

2、科學計算樁基承載力

計算樁基承載力是橋梁設計的關鍵內容。有關承載力的計算公司，《公路橋涵地基和基礎設計標準》（JTJ024-85）給出了清楚的規定：在基巖上或嵌入基巖內的鉆（挖）樁支承，其[P]是單樁軸向受壓容許承載力，能依照下式計算：

[P]=（c1A+c2uh）Ra

Ra--天然濕度的巖石單軸極限抗壓強度

h--樁嵌入基巖深度，風化層不包含

U--樁嵌入基巖局部的橫截面周長，依照設計直徑計算

A--樁底截面面積

c1、e2--依據清孔狀況、巖石破碎程度等原因決定的系數

公式說明：嵌巖樁[P]的單樁軸向受壓容許承載力，樁底處巖石的強度與嵌入基巖的深度是決定的，還有清孔狀況、破碎的巖石程度等原因。依據標準描述，端承樁一般都以為是嵌巖樁，這個公式就適用?，F實上，只有在嵌巖樁絕對干凈的清孔，處于理想支撐的樁底，樁底巖石完整而且強度非常高時，樁的豎向位移非常微小，樁基才展現為典型的端承樁，公式的應用是不容置疑的。

公式中對"h"的需求是"樁嵌入基巖的深度，不包含風化層"。一般的了解是樁一定要嵌入新鮮基巖，而不管其上面風化巖層的強度怎樣。有的強風化硬質巖，其極限強度常常大于極軟巖新鮮巖的強度。說明通常硬質巖的微弱風化層、甚至強風化層的強度都比較高，不思考這些層次的嵌巖深度，所有都要求嵌入新鮮基巖是對的。依照這個原則，在風化層非常厚的狀況下，樁基嵌巖非常深。在設計上，一定要造成計算承載力遠小于現實極限承載能力P；在施工上，則會導致工程量的加大，延長工期。

項目試驗證明，當巖面相對平整，樁為h>2d的嵌巖深度時，約占總荷載50%以上的樁側嵌固力。隨著增加的嵌固深度，也隨之加大承載力。但為h>3d的嵌固深度時，承載力增長不大。公式中沒有對h規定限值，也沒有隨h值加大而設定有關的折減系數。所以，在設計樁基實踐中，當樁基承載力需要經過相對大的嵌巖深度來提升時，不妨思考加大樁徑。

3、嵌巖深度與樁端持力層厚度

在橋梁設計樁基的經過中，2個軟弱巖層中間需要穿越必然的厚度常常會遇到，而且巖層強度非常高的狀況。這種狀況下，假如不能承載其厚度需求的是夾層厚度，那么鉆孔樁穿越夾層就需要了，以達到持力層。這是一個特別檢驗施工機械和施工進度的過程。確定樁底基巖厚度，關鍵有3個方面：

a.對于樁底以下局部，需要3倍樁徑區域內沒有斷裂帶、軟弱夾層、分布的洞隙；b.嵌巖灌注樁四周嵌入完美與相對完整的最小深度微風化、未風化、中風化硬質巖體，不用思考樁身四周掩蓋土層側阻力，依照結需要擴散0.5m；c.樁端應力區域內沒有巖體的臨空面。通常夾層在滿足前2個條件的狀況下，就能作為持力層引用。制作巖溶區域的樁基，非常大程度上，因為分布的巖溶洞隙沒有規律性，再加上巖體多變的形狀，復雜的勘探方法，很難提前知道它正確的部位和大小，再加之增加的項目費用與復雜的邊界條件，造成延長工期。并且，跟普通巖石地巖溶地基比較，其影響愿意繁雜，區域相對廣。在以前的經驗條件下，需要有5倍或4m、5m的樁端下樁徑持力層厚度，對于不一樣的單樁、不一樣樁徑承載力，在相同要求下，基樁端面以下要有5m完整的基巖，這2者可靠度不完全一樣。為讓樁基設計經濟適當，在試算數值相結合與經驗值的辦法下，來決定嵌巖深度和樁端持力層厚度。

4、樁基配筋布置合理實施

在樁基實施配筋布置時，通常而言，要依照樁基內力經過精密的計算以后再實施布置。樁身彎矩存在下面4個方面的特點：第一，彎矩的分布呈一條自上向下遞減的波形曲線，而且遞減速度特別快；第二，存在于首個不完整的波形內的是樁身最大的彎矩，很多都是距離地表以下3m的地方；第三，在首個彎矩零點以下很小的是樁身彎矩，能夠疏忽不計，其下樁身關鍵起傳遞豎向力功能；第四，第一個彎矩零點部位在樁入土深度h=4/αh處。

在公路橋梁樁基的設計經過中，布置配筋的辦法有下面2種。首先根據最大彎矩處實施配筋。從樁頂一直伸到最大彎矩一半處下必然錨固長部位，讓一半配筋減少再一直伸至彎矩為零下必然錨固長部位，再下為素混凝土段。其次是把基樁主筋的1/2伸入樁底。從樁體的受力狀況、項目造價的高低與發生問題的處理難度等角度來分析，適用性更高的是第一種方法。詳細因素能總結為下面2點：（1）在第一種辦法中，有非常長一段樁基不需要設置鋼筋，所以相對第二種方法讓鋼筋的使用量減少了；（2）假如發生底部斷樁的情況，就算鋼筋籠被拔出來，依然可以按照之前的部位實施鉆孔，能夠有效的降低發生扁擔樁的概率。

結語：

總之，我們假如要設計好樁基礎，就一定要首先完全的了解和認識它，在設計時必須要綜合公路橋梁的樁基承載力、嵌巖深度、樁基配筋、樁基負摩阻力等每一方面的原因實施科學分析，綜合給予分析與計算，從而科學、適當的實施樁基設計。只有這樣，才可以在提升橋梁安全、工程造價降低、橋梁耐久性增加等方面做出踴躍的貢獻。

參考文獻：

[1]楊麗玲，黃威. 關于公路工程混泥土橋梁裂縫的探討[J]. 中小企業管理與科技（下旬刊）， 2009（10）.