路桥桩基设计技术措施探讨

路桥桩基设计技术措施探讨

桥梁施工质量、工程造价与桥梁桩基设计之间具有直接关系。所以就公路桥梁桩基设计中的一些问题进行初步探讨。

标签：桩基承载力；桥梁桩基；设计

1 前言

桩是与连接桩顶的承台一起组成深基础，安放在土中的竖直或倾斜的基础构件或支护构件，简称为桩基。例如港口、水工、高层建筑物以及海工建筑的基础处理中被广泛使用，它具有非常高的承载能力、并且适用于多种地质条件，同时承担轴向及侧向荷载等显著优点，因此本文对桩基进行了详细的研究，而且还利用工程实例进行分析，使桩基在工程中更加的合理、科学、高效。

2 桩基的作用及特点

桩可以使部分竖向荷载及水平荷载传递至地基进行承担，达到减轻负荷的作用。同时它还具有抗弯能力和一定的刚度，因此由于工程类别的不同，所以桩基类型也存在着很大的差别，在普通的工业及民用建筑中，主要分为以下几种桩基类型：人工挖孔桩、预制桩、沉管灌注桩和钻孔灌注桩，如果是在基坑支护的工程当中则使用地下连续墙、钻孔灌注桩和止水搅拌桩，一般采用钻孔灌注桩和钻埋压装桩基本是桥梁工程，在路基的处理过程当中则是采用预应力管桩和CFG桩等，以下是桩基在工程中所起到的具体作用：

（1）如果遇到地下水位较高或者水下施工时，首先就应该考虑用桩基础对地基进行处理，这样可以使工程具有较好的经济性。

（2）因为桩基础具有较大刚度，所以它会保证上部建筑物发生较小的沉降，同时也可以使其能够均匀的变形，可以更好地满足其使用要求。

（3）经过周围介质与桩基间的相互接触、摩擦，可以使上覆荷载传递给桩体周围的土体或基础，减轻所产生的压力。从而进一步为上部建筑物起到一定的支撑作用，对其稳定性起到了良好的保证。

（4）因为桩基具有较大的抗拔能力和侧向刚度，所以它能够抵抗倾覆力矩和水平力，同时还能够有效地减轻地震所带来的影响，对建筑物的安全起到了保护的作用。

（5）如果遇到了地基液化的情况，首先可以将桩穿过液化土层，使其能够稳定地层，这样就可以减轻或消除液化土对建筑物所造成的伤害，还可以保证建筑物在遇到各种荷载或者地震条件影响下的安全性。

3 桩基设计

3.1 软弱下卧层验算

下卧层的压缩应该按规范要求进行，如果是桩距没有超过6d的群桩基础，那么在桩端持力下所存在的大承载力就应该低于桩端持力层承载力1/3。当考虑桩端硬持力层压力扩散角影响的情况时，那么就可以用实验来对其进行确认。

3.2 对桩基竖向承载力的计算

当遇到计算竖向承载力时，如果桩基承担轴心荷载，那么就要保证基桩或复合基桩的竖向力满足要求，如果承担偏心竖向荷载时，那就应该提高其标准；当考虑地震荷载情况时，那么对其竖向承载力的计算就应做到更加严格、仔细，从而达到保证桩基承载能力满足工程需要的目的。

3.3 选择桩长、桩型

选择桩型和桩长是桩基设计中必不可少的重要内容，当进行选择时，首先应该对建筑施工现场的环境条件进行充分的勘察，对成桩的桩基对环境可能造成的影响、成桩的可行性、施工工艺、施工工期以及桩基成本等多角度，和对桩基类型和长度进行优化、调整，使其能够在节约投资的基础上对建筑物安全的效果有良好的保证。

3.4 桩项作用效应计算

如果是普通的建筑物或者是较小荷载的高层建筑，那么在进行桩基设计的时候就应该考虑到柱、墙等在基桩的桩顶所产生的作用效应，对竖向力及水平力所产生的影响进行考虑；然而如果是需要承担地震荷载的低承台桩基，就更应该进行严格规范的验算了，如果当建筑物位于抗震有利的地段时就可以不考虑地震带来的影响；若是有可能发生8度及8度以上的建筑物区域或受水平力较大的桩基设计的话，那就要考虑承台与桩基的共同效果以及与土体间的弹性抗力作用，最终达到设计准确、科学的设计目的。

3.5 计算单桩竖向极限承载力

（1）极限承载力的计算属于桩基设计的重要内容，在设计的时候，竖向承载力应满足以下规定：①如果建筑桩基设计是甲级，那么就应该利用单桩静载试验来确定极限承载力；②当如果桩基设计为乙级，并且具有简单的地质条件，那么就可以参照类似的工程条件进行桩基设计，同时还应该结合相应的原位试验等加以综合确定；③如果桩基为丙级时，就可以根据经验参数及原位测试等方式来进行确定。

（2）极限端阻力、极限侧阻力、单桩竖向极限承载力标准值应按下列规定确定：①例如一般的桩基承载力可根据规范来确定；②然而对于那些大直径端承

型桩来说，就可以利用深层平板载荷试验确定极限端阻力；如果是嵌岩桩，还可以根据岩基平板载荷试验确定；③通常情况下，桩的极限侧阻力及阻力可通过预埋测试元件的方式通过静载试验确定。与此同时还可以建立标准值与参数之间的经验曲线，最终根据这些经验参数法确定单桩竖向极限承载力。

3.6 位移计算与桩基水平承载力

对于保证桩基的安全性，位移的计算及桩基水平承载力起到重要的意义，可以分为两种类型：单桩基础、群桩基础。

（1）群桩基础。当遇到力矩较大或水平力的情况时，首先应考虑由承台、桩群、土相互作用产生的群桩效应，然后对基桩水平承载力特征值进行计算，土体类型与承台底部与地基土之间的摩擦系数有较大关系，所以在选取时应该小心谨慎。

（2）单桩基础。它在承担水平力的时候应该满足其特征值的要求，主要有以下规定：①如果是水平荷载为甲级或乙级的建筑桩基时，那么它的特征值就应通过单桩水平静载试验进行确定：②然而对于那些桩身配筋率不小于0.65%的混凝土灌注桩，就可以通过静载试验的结果来获取地面处水平位移为10mm所对应的荷载的75%为单桩水平承载力特征值；③当遇到配筋率小于0.65%的灌注桩的时候，可以利用单桩水平静载试验的临界荷载的75%作为特征值。3.7 承台的计算

（1）对于桩下桩基承台，首先应分别对桩边连线、柱边、变阶处所形成的贯通承台的受剪承载力和斜截面进行验算。如果承台悬挑边形成多个剪切截面时，那么就应该对每个斜截面的受剪承载力进行验算。

（2）关于条形承台梁的弯矩可以按照弹性地基梁进行分析计算；如果遇到桩端持力层较为深厚岩体坚硬且桩柱轴线不重合时，那么首先可以将桩视为不动的铰支座，其次再按连续梁进行计算。

（3）对于桩基承台，则应该对其进行正截面受弯承载力的计算，配筋和受弯承载力可以根据规范规定进行。

4 桩基设计中应当注意的问题

4.1 具备丰富的专业知识

因为公路桥梁设计是一项非常重要的工程，所以桩基是工程设计的重要基础，因此不仅要了解桩基竖向力所产生的桩基负摩阻力，机理和原因，更要懂得如何计算负摩擦力。这就要求设计者有专门和系统的训练和学习的经验，并且能够懂得理论结合实际，熟练地运用理论知识，如果对现实实际情况做了充分的调查和研究，那么就可以使公路桥梁桩基设计中的安全系数提到一个更高的层次。

4.2 对桩基竖向力及其原理的理解

当桩基与土层之间发生位移的时候，由于地球所产生的引力作用，那么桩基受的力一定是朝下方的，所以桩基与土层之间产生了相对的位移，最终形成了剪刀。

4.3 充分了解，对症下药

我国的地域面积广阔，所以在自然环境的影响下，形成了形式多样的地势地貌，有高坡有溶洞，有高山有平原，人们居住的地点也比较分散，所以为了人们出行方便，就开始修建公路和桥梁，所以桩基就在此时显示出了其至关重要的作用，所以我们不能千篇一律，眉毛胡子一把抓，按部就班的实施，首先应具体问题具体分析，根据当地的实际情况来进行综合分析，这就需要设计者在设计过程中能够做到认真仔细的研究各个地貌，并且能够亲自到现场进行实地考察。

4.4 桩基设计计算中的说明

第一，因为桩的水平荷载与位移是非线性的关系，所以m值会随着荷载与位移的增大而逐渐的有所减少，因此，如果要确定m值就应该与桩的实际荷载相适应。对于一般结构来说，地面处最大的位移不超过10mm，然而对于位移敏感的结构及桥梁结构来说一般为6mm。如果当位移较大时，则需要将m值适当地降低。第二，如果基础侧面是数种不同土层的时候，那么则根据换算前后的基系数图形面积在深度hm内相等的原则，将其换算为一个当量m值，最后作为整个深度的m值。第三，如果桩底面地基土竖向地基系数是C0时，则C0=m0h。

参考文献

[1]程健，张磊.公路桥梁桩基设计应注意盼问题[J].路桥科技，2012，（4）：199.