陳德庚 陳禮游

摘要：隨著中國(guó)交通體系的快速發(fā)展，中國(guó)修建的橋梁愈來(lái)愈多，所以對(duì)橋梁設(shè)計(jì)方法的研究具備關(guān)鍵的實(shí)際意義。直接關(guān)系到橋梁施工質(zhì)量與工程造價(jià)的是橋梁樁基設(shè)計(jì)。就公路橋梁樁基設(shè)計(jì)中的某些問(wèn)題實(shí)施初步探討。

關(guān)鍵詞：橋梁樁基；設(shè)計(jì)；樁基承載力

引言：樁基礎(chǔ)是橋梁的兩種關(guān)鍵基礎(chǔ)種類(lèi)之一，在橋梁的設(shè)計(jì)計(jì)算和施工中起著至關(guān)重大的作用，萬(wàn)丈高樓平地起，只有穩(wěn)固的基礎(chǔ)，才可以建造經(jīng)久耐用、安全穩(wěn)固的上部結(jié)構(gòu)。橋梁樁基的設(shè)計(jì)是不是得當(dāng)，對(duì)項(xiàng)目造價(jià)、質(zhì)量、工期和應(yīng)用影響非常大。筆者結(jié)合工作實(shí)踐，就樁基設(shè)計(jì)中要注意的問(wèn)題實(shí)施初步探討。

1、樁基負(fù)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(duì)摩擦樁而言，就是經(jīng)過(guò)樁與土中間的相對(duì)位移所形成的摩阻力來(lái)供應(yīng)樁基自重與上部恒活載。正摩阻力是我們一般在計(jì)算樁長(zhǎng)時(shí)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(duì)樁形成的。然而，由樁和四周土體的相對(duì)位移所確定的是用來(lái)作為樁側(cè)摩阻力的方向。例如路段是軟土的，尤其是在路段橋臺(tái)，受到臺(tái)背路基填土自重和汽車(chē)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(huì)形成的，這樣就出現(xiàn)了沉降。一旦其沉降量比樁基本身沉降量大的話(huà)，向下的摩阻力是四周土體對(duì)樁基形成的，這也便是大家所言的樁基負(fù)摩阻力。

1.2樁基在設(shè)計(jì)時(shí)，負(fù)摩阻力對(duì)樁基影響假如不思考的話(huà)，就也許會(huì)導(dǎo)致下面后果：

關(guān)于摩擦樁，會(huì)讓樁基加快下沉的速度，橋梁的上下構(gòu)造最后被破壞；關(guān)于端乘樁，樁身或樁端的地基有可能被破壞。所以，在橋梁實(shí)施設(shè)計(jì)時(shí)，負(fù)摩阻力給樁基承載力帶來(lái)的影響一定要思考到。形成負(fù)摩阻力關(guān)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(tái)后路基等，地面沉降非常容易引發(fā)，負(fù)摩阻力形成；（2）降低地下水位，例如地下水抽取等行為，會(huì)讓土中增加有效應(yīng)力，從而造成土體固結(jié)，產(chǎn)生下沉。

2、科學(xué)計(jì)算樁基承載力

計(jì)算樁基承載力是橋梁設(shè)計(jì)的關(guān)鍵內(nèi)容。有關(guān)承載力的計(jì)算公司，《公路橋涵地基和基礎(chǔ)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（JTJ024-85）給出了清楚的規(guī)定：在基巖上或嵌入基巖內(nèi)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(jì)算：

[P]=（c1A+c2uh）Ra

Ra--天然濕度的巖石單軸極限抗壓強(qiáng)度

h--樁嵌入基巖深度，風(fēng)化層不包含

U--樁嵌入基巖局部的橫截面周長(zhǎng)，依照設(shè)計(jì)直徑計(jì)算

A--樁底截面面積

c1、e2--依據(jù)清孔狀況、巖石破碎程度等原因決定的系數(shù)

公式說(shuō)明：嵌巖樁[P]的單樁軸向受壓容許承載力，樁底處巖石的強(qiáng)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(jù)標(biāo)準(zhǔn)描述，端承樁一般都以為是嵌巖樁，這個(gè)公式就適用?，F(xiàn)實(shí)上，只有在嵌巖樁絕對(duì)干凈的清孔，處于理想支撐的樁底，樁底巖石完整而且強(qiáng)度非常高時(shí)，樁的豎向位移非常微小，樁基才展現(xiàn)為典型的端承樁，公式的應(yīng)用是不容置疑的。

公式中對(duì)"h"的需求是"樁嵌入基巖的深度，不包含風(fēng)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(fēng)化巖層的強(qiáng)度怎樣。有的強(qiáng)風(fēng)化硬質(zhì)巖，其極限強(qiáng)度常常大于極軟巖新鮮巖的強(qiáng)度。說(shuō)明通常硬質(zhì)巖的微弱風(fēng)化層、甚至強(qiáng)風(fēng)化層的強(qiáng)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(duì)的。依照這個(gè)原則，在風(fēng)化層非常厚的狀況下，樁基嵌巖非常深。在設(shè)計(jì)上，一定要造成計(jì)算承載力遠(yuǎn)小于現(xiàn)實(shí)極限承載能力P；在施工上，則會(huì)導(dǎo)致工程量的加大，延長(zhǎng)工期。

項(xiàng)目試驗(yàn)證明，當(dāng)巖面相對(duì)平整，樁為h>2d的嵌巖深度時(shí)，約占總荷載50%以上的樁側(cè)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(shí)，承載力增長(zhǎng)不大。公式中沒(méi)有對(duì)h規(guī)定限值，也沒(méi)有隨h值加大而設(shè)定有關(guān)的折減系數(shù)。所以，在設(shè)計(jì)樁基實(shí)踐中，當(dāng)樁基承載力需要經(jīng)過(guò)相對(duì)大的嵌巖深度來(lái)提升時(shí)，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(shè)計(jì)樁基的經(jīng)過(guò)中，2個(gè)軟弱巖層中間需要穿越必然的厚度常常會(huì)遇到，而且?guī)r層強(qiáng)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(dá)到持力層。這是一個(gè)特別檢驗(yàn)施工機(jī)械和施工進(jìn)度的過(guò)程。確定樁底基巖厚度，關(guān)鍵有3個(gè)方面：

a.對(duì)于樁底以下局部，需要3倍樁徑區(qū)域內(nèi)沒(méi)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(duì)完整的最小深度微風(fēng)化、未風(fēng)化、中風(fēng)化硬質(zhì)巖體，不用思考樁身四周掩蓋土層側(cè)阻力，依照結(jié)需要擴(kuò)散0.5m；c.樁端應(yīng)力區(qū)域內(nèi)沒(méi)有巖體的臨空面。通常夾層在滿(mǎn)足前2個(gè)條件的狀況下，就能作為持力層引用。制作巖溶區(qū)域的樁基，非常大程度上，因?yàn)榉植嫉膸r溶洞隙沒(méi)有規(guī)律性，再加上巖體多變的形狀，復(fù)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(xiàng)目費(fèi)用與復(fù)雜的邊界條件，造成延長(zhǎng)工期。并且，跟普通巖石地巖溶地基比較，其影響愿意繁雜，區(qū)域相對(duì)廣。在以前的經(jīng)驗(yàn)條件下，需要有5倍或4m、5m的樁端下樁徑持力層厚度，對(duì)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(shè)計(jì)經(jīng)濟(jì)適當(dāng)，在試算數(shù)值相結(jié)合與經(jīng)驗(yàn)值的辦法下，來(lái)決定嵌巖深度和樁端持力層厚度。

4、樁基配筋布置合理實(shí)施

在樁基實(shí)施配筋布置時(shí)，通常而言，要依照樁基內(nèi)力經(jīng)過(guò)精密的計(jì)算以后再實(shí)施布置。樁身彎矩存在下面4個(gè)方面的特點(diǎn)：第一，彎矩的分布呈一條自上向下遞減的波形曲線(xiàn)，而且遞減速度特別快；第二，存在于首個(gè)不完整的波形內(nèi)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(gè)彎矩零點(diǎn)以下很小的是樁身彎矩，能夠疏忽不計(jì)，其下樁身關(guān)鍵起傳遞豎向力功能；第四，第一個(gè)彎矩零點(diǎn)部位在樁入土深度h=4/αh處。

在公路橋梁樁基的設(shè)計(jì)經(jīng)過(guò)中，布置配筋的辦法有下面2種。首先根據(jù)最大彎矩處實(shí)施配筋。從樁頂一直伸到最大彎矩一半處下必然錨固長(zhǎng)部位，讓一半配筋減少再一直伸至彎矩為零下必然錨固長(zhǎng)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(xiàng)目造價(jià)的高低與發(fā)生問(wèn)題的處理難度等角度來(lái)分析，適用性更高的是第一種方法。詳細(xì)因素能總結(jié)為下面2點(diǎn)：（1）在第一種辦法中，有非常長(zhǎng)一段樁基不需要設(shè)置鋼筋，所以相對(duì)第二種方法讓鋼筋的使用量減少了；（2）假如發(fā)生底部斷樁的情況，就算鋼筋籠被拔出來(lái)，依然可以按照之前的部位實(shí)施鉆孔，能夠有效的降低發(fā)生扁擔(dān)樁的概率。

結(jié)語(yǔ)：

總之，我們假如要設(shè)計(jì)好樁基礎(chǔ)，就一定要首先完全的了解和認(rèn)識(shí)它，在設(shè)計(jì)時(shí)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(fù)摩阻力等每一方面的原因?qū)嵤┛茖W(xué)分析，綜合給予分析與計(jì)算，從而科學(xué)、適當(dāng)?shù)膶?shí)施樁基設(shè)計(jì)。只有這樣，才可以在提升橋梁安全、工程造價(jià)降低、橋梁耐久性增加等方面做出踴躍的貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)：

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