试论公路桥梁桩基基础设计
2016-11-07
1 公路桥梁桩基础施工分析
目前在我国来说，桩基础的施工是一项比较基础和常见的施工工序。当出现施工土层疏松或是不达标时，我们就需要使用扩大地基基础的方法或是技术来进行弥补土层的不足，使得地基的条件满足建筑物的强度和承重力要求。采用桩基础的办法，就是在地基中插入几根特制的桩，就能够确保建筑物的应力和重力通过桩传导到地下或是土层中，满足建筑物对桩基的要求。目前常使用的一些桩基础有预制桩基础、树根桩基础、沉管灌注桩基础和钻孔灌注桩基础等，要根据工程实际情况和要求进行桩基础施工方式选择。
2 公路桥梁桩基设计中静载荷试验分析
在目前公路桥梁桩基基础的设计中，由于受到时间和技术的约束，根据地质报告情况确定单桩承载力的设计值，然后再根据这个估算的承载力进行直接的桩基基础设计和施工，最后，等工程竣工之后，再进行静荷载检验，这种模式是不科学的。如果结果符合要求，则可行，如果结果不行，则进行补桩也很困难。因此，这样进行设计，会出现两个问题：一是根据地质报告提供的桩周土摩擦力标准值及承载力的标准值，是一个经验值，不适宜直接采用；通过对各类公路桥梁桩基的观察，发现大多数桩的承载力均大于计算值，相差幅度较大；例如，在某地高铁桥梁的建造过程中，根据地质勘查报告应采用D1500的预应力管桩，桩长为三十五米，按照JGJ94-94公式5.2.8估算单桩承载力设计值约为5000kn，而要求进行的破坏性试桩现实实际单桩承载力为3500kn，明显差距较大；二是当施工场地不均与或是地质报告数据参数有偏差的情况下，不进行试桩就直接按照地质报告进进行设计和施工就会给施工带来巨大的困难并造成浪费。例如，苏州海星大桥，根据地质报告，应采用45米长的预制方桩，桩周为2400，单桩承载极限标准值为3500kn，采用的是静力压桩的方式，但实际的施工中几乎每根桩都压制3000kn，并未达到预定深度，在施工中每根桩都采用了劈桩，造成时间和金钱上的浪费。因此，在桩基础的设计中，进行静荷载的检测是一个十分重要的环节，这项工作的成功与否，将直接关乎到桩基的样式、桩的规格和桩入土的深度，同时也对施工的进度有所影响。我们应通过科学的试验、取得准确的数据，再进行设计和施工，保证工程质量。
3 对公路桥梁桩长、桩型和样式的分析桩
在公路桥梁的桩基础设计过程中，桩型和桩长的设计是否合理将会对桩基础设计产生重大影响，合理的桩型和桩长将会产生巨大的经济效益；例如，在桂林天癸 的设中，一开始，由于考虑到时间原因，施工方要求采用D5000的预应力管桩，根据地质报告显示，应采用桩长为48米，单桩承载力极限标准值为3000kn，根据，N为作用在桩基上的竖向荷载；G为桩承台自重和桩承台上覆土重；n为桩数；Mx、My为作用在桩承台底面对桩基每一根主轴的力矩；xi、yi为自桩基主轴至第i根桩的距离，而亲桩基中每一根桩承受的平均轴向压力，要小于单桩轴向受压容许承载力；如桩受到轴向拉力，它所承受的平均轴向拉力要小于单桩轴向受拉容许承载力；因此，我们在桥梁桩基的设计中，一定要采用多种方案之间的比较，选择合理的桩型和桩长，这会对整个桩基础的设计产生重大的影响，同时，我们也要考虑到施工可行性方便的问题。
4 对桩基设计偏差的控制和处理
在桩基的设计中，必须对桩的偏差进行严格控制，特别是对承台桩和条形桩，因为，桩位的偏差将产生很大的附加内力，进而导致整个桩基基础处于不安全状态；对于这种现象，我们对桩位的偏差要进行两方面的控制：一是竖向偏差，根据公路桥梁桩基基础设计和建造规范，我们要控制桩顶高的允许偏差为五十至一百毫米，但在实际的桩基施工中，偏差这么大将会导致施工量的增加和施工工期的延期；此外，当桩顶标高高于设计的标高时，就需要进行劈桩，对于预应力管桩来说，这种设计和施工方式困难而又浪费，因此，要求我们在设计和施工过程中，必须严格控制桩顶标高，尽可能的使工程施工中桩顶的标高保持一致性，特别是要考虑到卸载后的回降量，因此，建议在设计过程中，要考虑实际的桥梁桩基，考虑两毫米的偏差容许，这样就可以免除大量小偏差桩的劈桩，节省人力物力财力；二就是桩位的水平偏差，根据公路桥梁桩基设计和施工标准的规定，对于承台的桩基基础，我们一般允许其偏差为三分之一左右桩径，所以，一般建议应对承台桩控制在八十毫米左右；并且，要根据实际的情况，进行具体调整。当然，当桩位的偏差范围能够满足规范设计的要求，只是代表桩基本身验收合格，对于承台整体偏差和其它的偏差现象，我们必须根据实际情况，另行处理，对于这类情况，我们有几种方法可以解决，一是可以增加承台刚度，二是可以加大拉梁的刚度和配筋的数量和强度，并且根据具体的情况，进行相应的处理。
5 公路桥梁桩基基础设计和施工技术分析
根据公路桥梁类型的不同和地质结构的差异，经常会遇到很多的异常情况，就需要我们根据具体的情况，仔细分析，采用妥善的方法进行解决。
5.1 桩基承载力不达标分析
对于桩基承载力达不到标准的情况，可能有两种原因，一是地质报告有误，桩实际承载力大于计算值，这就必选先做试桩确定合理的承载力和桩长，二是可能由于土层地质原因，譬如，在公路桥梁的建造过程中，饱和砂土产生的孔隙水压力使得桩基无法深入，这就需要我们从施工方式和措施上进行解决；我们首先要制定合理的施工工序，比如说，对跳大，要保证先期施工的桩产生的水压力消失以后再进行下一根桩的施工，其次对静压力桩来说必须要选择有足够压力的施工机械，避免抬机现象出现；此外，我们可以采用引孔的方式，设置排水孔等措施尽量减少孔隙水压力。 5.2 桩基土层选择设计和施工分析
在公路桥梁桩基基础的设计和施工过程中，针对一些地区的土层比较潮湿和具有粘性，受到地下水或是气候条件的影响，使得土层的载重力较小。因此，我们就需要增加地基基础的强度，减少土层的沉降行，可以使用强度较高、稳定性能好的土进行代替处理。为了将地基的强度进一步的提高，我们可以使用夯实碾压的办法，来增强地基的强度，进而达到对地基中的松软的土进行夯实或是碾压的目的。使用这类方法可以最大化的减少工程完成后的地基沉降，保证工程质量。
一般来说，采用化学的处理方式主要是往土体里面加人水泥浆、丙烯酸按、碱液凝固剂等等这些可以固化的化学物质，在桩基土层的设计施工过程中，把这些可以固化的化学物质加入之后，可以和水或是土层发生化学反应，使得土壤变得较为坚硬，可以很好的改善土壤的硬度，使得原本不可以施工或是不达标的施工基础得到改善。例如，在公路桥梁桩基基础需要建在膨胀性土层上时，设计和施工人员就可以使用石灰来和膨胀土层中的亲水物质发生化学反应，进而达到改善膨胀土质的目的，加强了原有土层的承载力和硬度，对桩基的施工有很好的帮助。
5.3对桩基管桩裂缝处理的分析
由于预应力管桩强度大、制作周期短，比预制桩节省材料等优点，得到了广泛的应用，但也有受剪能力差的不足之处，在工程实践中，由于偏差或是挤土等原因经常会使管壁产生裂缝而影响质量。因此，我们对此类桩，要采用先纠正偏差再进行灌心处理，使得裂缝部位的传力通过灌心部分进行传递，最终经过静荷载试验的检验，一定要在管桩的实际施工中一定要注意垂直度的控制，因为管桩的抗剪能力差。才能保证工程的质量。
结束语：社会经济的巨大进步，也带动了公路桥梁项目的发展，本文主要从公路桥梁桩基基础的设计方面进行分析，从桩基基础的承载力设计、静荷载试验、偏差纠正等进行了具体的分析，提出了在桩基设计中需要注意的问题，只有我们根据工程实际，不断地进行可续的研究和设计，才能保证工程的质量，更好的造福于社会和人民。
参考文献：
[1]刘新河 王泽 《浅析桥梁工程桩基基础设计》 山西 山西晋城出版社 2011
[2]周萌 韩信 《对公路桥梁桩基基础设计的几点看法》 郑州 中原杂志出版社 2009
[3]范新林 《公路桥梁桩基施工要点分析》 广西 桂林出版社 2009
[4]王刚 李庚 《对我国公路桥梁桩基发展的分析和研究》河北 邯郸杂志出版社 2010
