公路橋梁樁基設(shè)計的常見問題分析

呂萬希

摘要：在公路工程的建設(shè)中，橋梁樁基的質(zhì)量會對橋梁工程的質(zhì)量和結(jié)構(gòu)安全產(chǎn)生直接的影響，因為公路工程中的橋梁樁基擔(dān)負(fù)著整個橋梁結(jié)構(gòu)以及所過車輛的負(fù)載。但是在整個的工程建設(shè)中，橋梁樁基的建設(shè)實際上屬于地下的工程，因為在橋梁建成之后，橋梁樁基是看不到的，但是橋梁樁基建設(shè)的質(zhì)量則會對橋梁的穩(wěn)固性以及安全產(chǎn)生直接的影響，樁基是橋梁的根基，樁基的穩(wěn)定才能保證橋梁結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定，從而降低橋梁的危險?；诖?，本文對樁基設(shè)計常見問題進行了簡要的探討。

關(guān)鍵詞：公路橋梁;樁基設(shè)計;常見問題;分析

引言

近幾年來，由于我國路橋工程的建設(shè)規(guī)模越來越大，樁基技術(shù)的應(yīng)用范圍越來越廣。在公路橋梁施工過程當(dāng)中，通過應(yīng)用合理的樁基設(shè)計，不僅能夠提升路橋樁基結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性，而且有效減少路橋樁基施工材料的浪費。因此，需給予更多的關(guān)注。

1公路橋梁樁基設(shè)計的常見問題

1.1樁基沉降問題

（1）端承型群樁沉降。公路橋梁工程中的樁群結(jié)構(gòu)類型有很多，其中出現(xiàn)頻率最高的是端承型樁群。組成部分主要是端承樁，因此，剛硬性極強的持力層成為這種樁群結(jié)構(gòu)最顯著的特點。端承型樁群正式投入使用后，能夠長時間承受巨大的重量，能夠利用不同的承臺將重量分散輸送到各個群樁地下層。這種承力模式不僅能讓樁體對自身承載的重量進行有效控制，還能在一定程度上提升樁體的承載強度。樁底部位四周土層的堅固度與群樁沉降現(xiàn)象有直接的聯(lián)系，而上述方法可以有效增加土層堅固度，極大地降低端樁刺入土層或者樁體發(fā)生沉降的幾率。（2）摩擦性群樁沉降。雖然摩擦樁群和端承樁群都有出現(xiàn)沉降的可能性，但引發(fā)沉降的原因有很大差異。工作人員在全面分析端承型群樁的過程中發(fā)現(xiàn)，每個單樁之間都存在大小值不同的綜合作用力，這種綜合作用力比較小，幾乎可忽略不計。但由于這些綜合作用力伴隨產(chǎn)生一些相互作用力，所以在分析摩擦樁群時，要充分考慮每個單樁之間的影響力，因為摩擦是傳遞建筑荷載重量的主要形式。不同的樁端土層和不同的單樁之間還存在重疊應(yīng)力的問題，這大大加深了樁基之間的摩擦力對樁基承載能力的影響。從這個角度分析可知，與群樁能力強度有關(guān)的不僅僅是單樁承載力的相互疊加影響，還要全面考慮樁體之間的影響和干擾。

1.2樁徑樁長樁數(shù)設(shè)計問題

基礎(chǔ)的成本，目前對樁徑的選擇通常有0.8m、1.0m、1.2m、1.4m、1.6m、1.8m、2.0m、2.2m等多種。樁基優(yōu)化設(shè)計的主要目標(biāo)是既能滿足豎向承載力和水平位移的要求，確保樁基的安全，又使樁基的成本最低。因此分析樁徑、樁長、樁數(shù)與折算成單方混凝土提供的豎向承載力允許值之間的關(guān)系，以及樁徑、樁數(shù)、樁長對樁基水平位移的影響，可以更好地指導(dǎo)樁基設(shè)計。

1.3巖溶地區(qū)公路橋梁樁底補強設(shè)計

橋梁樁基礎(chǔ)類型分為端承樁和摩擦樁兩種，對于中風(fēng)化巖層埋置深度不深的區(qū)域，樁基大多采用端承樁。端承樁對樁底中風(fēng)化巖層的承載力要求較高，并且需要保證樁底以下一定厚度范圍內(nèi)不存在較大溶洞。由于巖溶地區(qū)地質(zhì)條件多變且復(fù)雜，即使在勘察設(shè)計階段達(dá)到逐樁進行鉆孔勘探的密度，也難以完全探明地下溶洞的發(fā)育情況。

2公路橋梁樁基設(shè)計有效措施

2.1沉降控制設(shè)計方法

對于橋梁施工中的樁基設(shè)計來說，一般都是以其承載力的狀況作為設(shè)計的標(biāo)準(zhǔn)，在樁基設(shè)計的過程中，既要考慮橋梁所建范圍內(nèi)土體的狀況，還要根據(jù)橋梁本身的跨度進行考量。一般情況下，體積較大的樁基對于沉降的控制比較好，但是增加樁基的體積，會使工程造價增加。所以，如何對橋梁樁基進行合理的設(shè)計，才能避免造價的增加，是施工方應(yīng)該考慮的問題。另外，要想使其受力情況符合標(biāo)準(zhǔn)，還得對施工過程中影響樁基受力情況的各項因素進行考察和控制。首先，通過對樁基的合理修建可以對沉降產(chǎn)生合理的控制，在一定程度上可以減少工程修建的開支，這樣通過對傳統(tǒng)模式下樁基修建的方式進行考察，可以有效地對比出原有的樁基修建存在哪些不足;其次，在橋梁施工的建設(shè)中，要使用剛度較大的建設(shè)材料，這樣在保證其受力可以達(dá)到設(shè)計的標(biāo)準(zhǔn)的同時，也可保證工程建設(shè)完以后其沉降的情況在控制的范圍內(nèi)，這樣橋梁在過多的外力作用下也能保證正常的使用功能，橋梁的應(yīng)力水平在合理的安全范圍內(nèi)。沉降控制的設(shè)計方法如圖1所示。

2.2樁徑樁長樁數(shù)的優(yōu)化設(shè)計

（1）無論是摩擦樁還是嵌巖樁，在樁長固定情況下，增加樁徑能提高單樁豎向承載力允許值，但單方混凝土提供的豎向承載力允許值隨樁徑的增大而減小，土層力學(xué)性質(zhì)越好，減小幅度越大。因此從經(jīng)濟角度考慮，樁徑不宜太大。（2）在不改變樁徑的情況下，當(dāng)上部土層力學(xué)性質(zhì)相對較差時，樁長縮短到樁身均在力學(xué)性質(zhì)較差的土層中時，單方混凝土提供的承載力將降低。因此，不宜過多地減小樁長、增加樁數(shù)。（3）在不改變樁徑的情況下，若地層巖性相對單一、土層的物理力學(xué)性質(zhì)從上到下基本接近時，減小樁長、增加樁數(shù)，單方混凝土提供的承載力允許值將增大，因此，若場地施工條件允許，在滿足最小樁長的基礎(chǔ)上，建議優(yōu)先考慮減小樁長、增加樁數(shù)。（4）增加樁數(shù)、加大樁徑和按多排樁設(shè)計，可以提高樁基抵抗水平位移的能力，特別是受水平荷載較大的樁基，在滿足最小樁長的情況下，減小樁長、增加樁數(shù)、加大樁徑，既能確保安全，又可以減少成本。（5）樁基設(shè)計需要考慮多種因素的影響，既要滿足豎向承載力的要求，也要考慮水平荷載的影響，在確保安全的條件下，力求成本最低。

2.3巖溶地區(qū)公路橋梁樁底補強設(shè)計優(yōu)化

如：某工程所處區(qū)域巖溶強烈發(fā)育，施工難度較大。雖然勘察設(shè)計階段對橋梁樁基進行了逐樁鉆探，但是仍出現(xiàn)了勘察小鉆孔探測無溶洞，施工樁基直徑大鉆孔中發(fā)現(xiàn)溶洞的情況。造成個別樁基成樁后因抽芯檢測樁底持力層厚度不合格而需要進行補強處理。檢測顯示樁基存在的問題為樁端持力層溶洞頂板厚度不足5m，針對樁底持力層發(fā)現(xiàn)溶洞這種地質(zhì)情況，本著技術(shù)可行經(jīng)濟合理的原則，確保高壓注漿固結(jié)體的強度，采用高壓清水旋噴切割以及氣舉反循環(huán)聯(lián)合套洗清渣后，對溶洞內(nèi)進行高壓旋噴注漿，本工程利用抽芯檢測孔進行注漿，檢測孔直徑為130mm。施工工藝流程為旋噴鉆機就位調(diào)試→清水切割沖洗→水泥漿制備→高壓旋噴注漿→鉆機移位。注漿施工結(jié)束18d后，對所處理樁基再次進行鉆芯法檢驗，鉆芯取樣水泥漿芯樣膠結(jié)較好，樁底持力層連續(xù)，處理效果明顯，滿足使用要求，注漿封閉取樣孔。樁底溶洞處理后通過抽芯檢測，樁端持力層滿足端承樁持力層厚度滿足規(guī)范及設(shè)計要求。采用高壓清水旋噴切割以及氣舉反循環(huán)聯(lián)合套洗清渣，然后對溶洞內(nèi)進行高壓旋噴注漿的方法處理樁底溶洞，在技術(shù)和經(jīng)濟上均取得了較好的效果。

結(jié)束語

總而言之，分析公路橋梁工程設(shè)計中的樁基問題，必須在充分掌握相關(guān)理論知識的基礎(chǔ)上，結(jié)合自身經(jīng)驗和工程實際情況計算，為了保證公路橋梁樁基設(shè)計全面性和科學(xué)性，還要善于借助先進的測量技術(shù)，盡量避免橋梁工程樁基后續(xù)問題對后期使用功能的影響。

參考文獻

[1]肖洪生.談公路橋梁樁基設(shè)計應(yīng)注意的問題[J].工程建設(shè)與設(shè)計，2017（17）：50-52.

[2]高遠(yuǎn).公路橋梁工程設(shè)計中樁基沉降問題分析[J].智能城市，2017，3（06）：106-107.

[3]盧愛民.如何保證公路橋梁樁基檢測工作的質(zhì)量[J].江西建材，2017（04）：155.

[4]賈毅.淺析公路橋梁的樁基設(shè)計[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2015（30）：236.

[5]劉陽.關(guān)于公路橋梁樁基設(shè)計處理措施的探究[J].黑龍江交通科技，2015，38（10）：123.