橋梁樁基設計要點

橋梁樁基設計要點摘要：任何的橋梁工程項目實施中，對樁基設計都有著嚴格的設計標準，為實現(xiàn)樁基設計優(yōu)化，設計人員應根據(jù)橋梁工程的結(jié)構(gòu)特點和要求，做好相應的承載力分析與計算。但我國很多的橋梁工程樁基設計中，經(jīng)常存在著樁基設計方面的問題。未來的各類橋梁工程實施中，工程企業(yè)都應采用新的設計理念和思路，提高樁基設計質(zhì)量。關鍵詞：橋梁樁基；設計要點1設計背景橋梁基礎是橋梁設計的重要內(nèi)容，鉆（挖）孔灌注樁基礎（以下簡稱“樁基礎”）是橋梁最常用、最主要的的基礎形式之一，本文主要針對鉆孔灌注樁基礎展開討論。在橋梁結(jié)構(gòu)設計中，樁基設計是一項十分重要的內(nèi)容，橋梁樁基作為隱蔽工程，其設計是否合理，對橋梁安全及工程規(guī)模有著重大的影響，對橋梁施工和工程進度也有一定影響。因此，在樁基設計中應堅持因地制宜、精心設計的原則，切實加強設計要點的掌握，更好地控制橋梁樁基設計質(zhì)量。橋梁樁基礎設計，需要根據(jù)橋位處的水文條件、現(xiàn)場地形地質(zhì)條件、上部結(jié)構(gòu)型式、施工要求等因素全面考慮，合理確定樁基礎的構(gòu)造和配筋。在橋梁樁基礎設計中存在一些通病或常見問題，這些通病或問題影響到設計質(zhì)量，有的可能影響到橋梁安全、工程規(guī)模、施工及工程進度，影響到設計單位在業(yè)主心目中的形象，應引起設計人員的重視和注意。2橋梁樁基設計要點當前的交通事業(yè)發(fā)展中，人們對橋梁工程的建設施工質(zhì)量提出了越來越高的要求和標準，樁基作為橋梁工程的基礎結(jié)構(gòu)，其設計關系到整體橋梁結(jié)構(gòu)的性能因此，任何的橋梁工程建設中，施工人員都應加強對樁基設計的質(zhì)量管理，以保障樁基設計與橋梁工程現(xiàn)場、結(jié)構(gòu)的一致性?？辈槭┕きh(huán)境進行施工前勘察時，根據(jù)勘察重點不同，分階段完成勘察工作。在初勘階段，應重點勘察橋梁工程所處的地形、地質(zhì)等自然環(huán)境條件，初勘階段通過鉆孔探測輔助物探的方式確定地質(zhì)。橋梁工程處于亞熱帶海洋氣候區(qū)，全年濕潤多雨，初勘后分析該項目區(qū)內(nèi)土質(zhì)復雜，下水位深1.3m,樁基施工受自然環(huán)境的影響較大。詳勘階段采用多種物探方式，依據(jù)初勘核查結(jié)果，明確土質(zhì)從下及上分別為黃土粘質(zhì)土、清灰土粘質(zhì)土、灰色粘質(zhì)土、填土。因此，必須加強樁基-土體牢固性以及完善防水設計。對復雜的土質(zhì)條件，采用一樁一孔的形式。對于樁徑超過1.5m的樁基，采用一個中心孔，四個周邊孔的設計方式，以達到安全穩(wěn)固的施工要求。此外，根據(jù)施工方案和施工規(guī)范要求，勘察作業(yè)應原位測試，施工技術人員現(xiàn)場核查設計圖紙等資料，全面掌握、了解現(xiàn)場土質(zhì)等環(huán)境情況，并改進施工技術方案，保證勘察結(jié)果滿足橋梁樁基施工需求。樁基選型及間距橋梁樁基承擔著橋梁自重和交通荷載，根據(jù)樁基上荷載的傳播路徑，可以將樁基分為端承樁和摩擦樁兩類。端承樁通過深入土層深處且布設于硬質(zhì)基巖，憑借基底巖層的支撐承擔橋梁上部結(jié)構(gòu)荷載，端承樁樁體很少產(chǎn)生相對位移和摩擦力。摩擦樁對于土層較厚且樁基長度難以抵達硬質(zhì)土層等可靠持力層的情況較為適用，樁基荷載主要由樁身及樁周土層摩擦力承擔，樁端土層及基巖反力小。端承樁和摩擦樁端阻力、側(cè)阻力均與樁長徑比值密切相關，當樁底位于持力層且樁長徑比在15-20范圍內(nèi)時，樁側(cè)阻力比樁端阻力優(yōu)先發(fā)揮作用。當樁長徑比在40以上且無軟弱土層覆蓋的情況下，樁端嵌入中強風化層時，端承樁樁端承載力較小。橋梁樁基設計必須考慮最小間距的要求，在設計中應考慮對鄰樁施工的影響，防止發(fā)生群樁效應。若樁間距過大，則會影響設計承臺的穩(wěn)定性，樁間距過小，則會增大施工成本，造成施工障礙。樁基負摩阻力在樁長的計算過程中，所涉及的摩擦力為正摩擦力，這一摩擦力具體指樁體沉降值大于周邊土體沉降的情況下，土體向樁體所施加的向上摩阻力。因為樁側(cè)摩擦力的方向在很大程度上是由樁體、周圍土體的相對位移量所決定的，尤其是對一些軟土地基段而言，填土自重、行車荷載都會引起一定的變形與沉降，一旦其沉降量超出了樁基沉降量的具體限制，周邊土體對樁基的向下摩阻力為樁基的負摩阻力。因此，在樁基設計中，須重視樁基負摩阻力的存在，做好對樁基的設計優(yōu)化。在橋梁工程建設施工中，樁基負摩阻力的存在位置較多，但并不是全部的負摩阻力都存在于全部的軟弱基層中，在樁周軟土壓縮沉降作用下，樁身正摩阻力呈現(xiàn)出從上到下逐步減小的變化趨勢，最初的負摩阻力出現(xiàn)在樁頂位置，因為土體存在持續(xù)沉降與變形的現(xiàn)象，也就使負摩阻力的作用范圍持續(xù)下移，此條件下，正負摩阻力抵消的點便為中性點，此點的樁側(cè)摩阻力為零。對中性點之上的部位，由于土層沉降量要遠高于樁基，便導致中性點之上的部位屬于負摩阻區(qū)相應地，中性點之下的區(qū)域則屬于正摩阻區(qū)。中性點所處地點是受到多種因素共同作用來決定的，如樁基底部持力基層硬度、樁基周邊土體力學屬性、樁基直徑和地下水位變動情況。嵌巖深度與持力層厚度的確定在橋梁的樁基設計工作中，可能遇到兩層軟弱層間穿越高強度巖層的情況，而且還有很多地區(qū)巖溶發(fā)育。若夾層的厚度無法使承載力達到要求，則鉆孔樁要從這一夾層中穿過，達到持力層的目的，但這樣無論是對施工機械設備還是施工進度均有很高的要求，是一次極大的考驗。在確定樁底基巖實際厚度的過程中，需要充分考慮以下三個條件：對樁身周圍覆土存在的側(cè)阻力不予考慮，嵌巖樁的周邊應嵌入完整或相對完整的硬質(zhì)巖體當中，其嵌入的最小深度應達到0.5m以上；樁底下部三倍樁徑區(qū)域內(nèi)不能存在洞隙、軟弱夾層和斷裂帶；在樁端應力持續(xù)擴散的范圍中，不能存在巖體臨時面。對普通的夾層而言，滿足前兩個基本條件就可以作為持力層使用。而對于巖溶發(fā)育地區(qū)，應考慮到巖體形狀多種多樣，且溶洞的分布大多無規(guī)律可循，采用現(xiàn)有勘探技術無法了解溶洞具體位置和規(guī)模時，會使工期大幅延長，并增加相應的費用。由于設計計算過程中的邊界條件往往比較復雜，對巖溶地基而言，其影響因素要比普通巖石地基更多、更復雜，之前一般要求樁端的底部有樁徑五倍以上厚度的持力層，而對于樁徑和單樁承載力均不相同的樁，若提出同樣的要求，則不同樁的可靠度將完全不同。為保證樁基設計合理性與經(jīng)濟性，需要以過去工作經(jīng)驗為依據(jù)，結(jié)合試算數(shù)據(jù)確定適宜的嵌巖深度與持力層厚度。樁基承載力計算要點樁基的承載力不能小于荷載20%-30%；樁深要在計算結(jié)果基礎上加樁徑的0.5倍；設計時對持力層范圍內(nèi)是否存在軟弱夾層進行核實，并注意現(xiàn)有勘探資料中對持力層巖性進行的描述；如果計算確定的樁底標高和下一層相對較好的巖層相接近，則可以把樁底直接放在下一層；同一結(jié)構(gòu)應采用相同類型的樁；在同一承臺內(nèi)，兩根相鄰的樁，其樁底標高實際差值要根據(jù)具體的巖性確定，先對樁長相對較大的樁進行施工；對于最小樁長這一問題，要通過對樁徑、巖性、荷載與其受力形式的綜合考慮來確定。3結(jié)束語本文在已有研究的基礎上，系統(tǒng)論述了橋梁樁基的理論研究和設計要點，實際推理樁基設計方法。橋梁樁基作為橋梁建設的基礎，其設計過程非常復雜，因此設計前，施工人員應當充分了解樁基實際情況和周圍自然環(huán)境，綜合分析樁基、土體、河流沖刷力等多種因素，全方位衡量后再完善樁基設計，確保橋梁樁基達到最