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關(guān)于公路橋梁樁基設(shè)計原則及要點分析
樁基的設(shè)計在橋梁建設(shè)過程中是一項基礎(chǔ)性工程，在對橋梁樁基設(shè)計時要有前期樁基承載力的計算，主要對樁基受力機制和施工深度及阻力進行計算。把樁基設(shè)計的各個環(huán)節(jié)從整體上聯(lián)系起來，進而減少工程造價成本，確保橋梁樁基設(shè)計的安全性。中鐵城際主要從樁基設(shè)計的內(nèi)容、原則與理論、方法來分析。
一、關(guān)于公路橋梁樁基設(shè)計原則
公路橋梁樁基設(shè)計應(yīng)堅持科學(xué)性、合理性、可行性原則，為保證樁基設(shè)計具有一定的高水平，應(yīng)該遵循樁基設(shè)計的基本原則：
?。ㄒ唬┰O(shè)計要具體情況具體分析，因地制宜。設(shè)計人員要對實施區(qū)域進行實地考察，對區(qū)域內(nèi)情況進行分析，對基本情況有了解和掌握。
?。ǘ┰趯厩闆r進行調(diào)查、了解后，要科學(xué)、合理地選用可靠可行的設(shè)計方法，尤其是對原始參數(shù)的選擇一定要謹慎、精確，把誤差降低到最小。
?。ㄈ┰趯痘休d力設(shè)計時，要考慮到其容許范圍內(nèi)的沉降量，確保安全性。
（四）樁基設(shè)計要嚴格按照科學(xué)原理和科學(xué)方法，在相關(guān)技術(shù)規(guī)范的指導(dǎo)下進行設(shè)計。如果遇到特殊情況或突發(fā)事件，應(yīng)隨機應(yīng)變，靈活處理。
在橋梁建設(shè)的過程中，樁基的設(shè)計與施工是關(guān)乎橋梁質(zhì)量的基礎(chǔ)性工作。一般情況下，在進行橋梁樁基的設(shè)計過程中，要進行前期的樁基承載力的計算，研究其中的受力機制及施工深度和阻力，只有從整體上將樁基設(shè)計的各個環(huán)節(jié)聯(lián)系起來，才能降低工程造價的成本，保證橋梁樁基設(shè)計的安全性能。
二、公路橋梁樁基設(shè)計要點
一般來說，公路橋梁樁基設(shè)計要點主要包括橋梁樁基承載力的設(shè)計要點、橋梁樁基沉降問題的設(shè)計要點、橋梁樁基樁端持力層厚度及嵌入巖層深度的設(shè)計要點、橋梁樁基配筋的設(shè)計要點等。對橋梁樁基的設(shè)計要點分析可以從對這四方面的要點分析進行把控。
?。ㄒ唬蛄簶痘休d力的設(shè)計要點
1.對于公路橋梁建設(shè)來說，科學(xué)計算橋梁樁基承載力是關(guān)鍵
橋梁樁基承載力的控制合理與否直接關(guān)系到橋梁建設(shè)質(zhì)量的好壞。如果橋梁樁基承載力計算偏小，橋梁建設(shè)的質(zhì)量與合格要求之間的差距就會偏大，這樣容易增加事故隱患，影響人們生命財產(chǎn)安全；如果橋梁樁基承載力計算偏大，額外增加橋梁樁基建設(shè)，則造成資源浪費和不必要的財力支出。一方面與國家倡導(dǎo)的綠色環(huán)保建設(shè)理念不符，另一方面對于施工單位而言也不能實現(xiàn)利潤最大化。因此一定要認真、嚴謹計算公路橋梁樁基承載力，確保橋梁樁基建設(shè)的安全性。
2.橋梁樁基承載力的計算公式
結(jié)合我國自然地理環(huán)境的特殊性，《公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范手冊》里對橋梁樁基承載力的計算有明確的規(guī)定，其計算公式為：[P]=（C1A+C2Uh）Ra。公式中“C1、C2”代表的是參考系數(shù)，在橋梁樁基承載力計算中要充分考慮到巖石的特殊性質(zhì)（巖石破碎程度、清孔實際情況）；“A”是樁基底部橫截面的總面積；“U”是周長長度（直徑）；“h”主要指橋梁樁基嵌入基巖的深度；“Ra”指的是巖石的抗壓強度。
3.從計算公式中分析要點
計算橋梁樁基承載力需要對各個環(huán)節(jié)綜合考慮，各個環(huán)節(jié)緊扣相連、相互作用。橋梁樁基嵌入基巖的深度“h”、巖石的強度“Ra”與承載力是緊密聯(lián)系的，在整個公式中看到“C1、C2”的重要性，即巖石破碎程度對橋梁樁基建設(shè)的重要影響，是不能忽視的，參考系數(shù)的大小直接影響到最后結(jié)果的大小，也就是說巖石的破碎程度與承載力大小有著直接關(guān)聯(lián)。
但在實際橋梁建設(shè)中，不可避免的因素不能不考慮，比如施工中造成的殘渣、摩擦力等，這些都會對樁基承載力帶來不利的作用，因此橋梁樁基承載力設(shè)計前要認真考察施工環(huán)境，只有在各個環(huán)節(jié)達到最理想的狀態(tài)下，橋梁樁基承載力計算公式才具有一定的實用價值與可行的實施價值。
?。ǘ蛄簶痘两祮栴}的設(shè)計要點
出現(xiàn)橋梁樁基沉降現(xiàn)象的影響因素有很多，不管前期橋梁樁基建設(shè)的穩(wěn)定性有多強，時間一久，都會出現(xiàn)樁基沉降問題。一般來說，用肉眼很難發(fā)現(xiàn)橋梁樁基的沉降現(xiàn)象，也很難通過機器設(shè)備對樁體周圍土體的應(yīng)力變化檢測出來，這就增加了對橋梁樁基沉降的檢測難度。
1.橋梁樁基沉降有一定的時間規(guī)律
雖然橋梁樁基沉降很難通過肉眼和儀器發(fā)現(xiàn)，但是其沉降仍然具有一定的時間規(guī)律性可循。根據(jù)多年的工作經(jīng)驗，經(jīng)過長時間的觀察和歸納總結(jié)，橋梁樁基沉降大概有8到10年的蟄伏期，沉降的速度通常為每年沉降7mm左右。根據(jù)對這些數(shù)據(jù)的考量，可以對橋梁樁基沉降的時間規(guī)律性有一定的了解，將這些規(guī)律歸納進樁基設(shè)計要點里。
2.土力學(xué)原理分析橋梁樁基沉降
從土力學(xué)理論角度來看，橋梁樁基沉降包括固結(jié)變形和土體流變兩個方面。橋梁樁基沉降的主要原因是刺入變形，橋梁樁基沉降又會導(dǎo)致刺入變形。 造成土�w流變的原因有很多，除了樁基承載力超出正常范圍內(nèi)，還有樁側(cè)摩擦阻力的影響。橋梁樁基的相對位移與摩擦阻力成正相關(guān)，橋梁樁基位移越大，摩擦阻力就越大，反之，則越小。當(dāng)樁基相對位移達到臨界值時，其摩擦阻力就會達到極限，進而出現(xiàn)滑動現(xiàn)象。
（三）橋梁樁基礎(chǔ)樁端持力層厚度與嵌入巖層深度的設(shè)計要點
橋梁樁基在施工過程中會穿過不同質(zhì)地的巖層，遇到高強度、厚夾層的巖石時，要完成穿越巖層的工作需要用鉆孔樁，以此來實現(xiàn)持力層的出現(xiàn)。因此在對橋梁樁基礎(chǔ)樁端持力層厚度與嵌入巖層深度的設(shè)計時要有嚴格的計算。
1.最小深度硬質(zhì)巖體的嵌入
在不考慮土層側(cè)阻力因素下，橋梁樁基設(shè)計要有最小深度硬質(zhì)巖體的嵌入。對嵌入的硬質(zhì)巖體應(yīng)保證沒有經(jīng)過風(fēng)化，如果有風(fēng)化，應(yīng)使風(fēng)化影響很小，并且是相對完整的硬質(zhì)巖體，保證質(zhì)地優(yōu)良。設(shè)計中要嚴格規(guī)范橋梁樁基直徑范圍內(nèi)不得有斷裂帶、洞間隙和巖石軟弱夾層的分布。
2.設(shè)計要充分考慮巖層厚度、風(fēng)化層度和易破碎度
因為巖體分布不均衡，巖層性質(zhì)復(fù)雜，一般的勘探手段并不能準(zhǔn)確地考察巖層的厚度、風(fēng)化層度和易破碎度，這對橋梁樁基設(shè)計增加了難度和挑戰(zhàn)。單單靠橋梁樁基計算公式不能確保橋梁樁基設(shè)計的科學(xué)性、合理性和可行性，因此在設(shè)計中要進行實地考察，認真分析樁端持力層和嵌入巖層深度的厚度值。
（四）橋梁樁基配筋的設(shè)計要點
在前面的論述中可知，橋梁樁基的科學(xué)設(shè)計必須是各個環(huán)節(jié)的密切配合聯(lián)系的，樁基的各個配筋只有進行了科學(xué)的計算和設(shè)計才能保證橋梁樁基設(shè)計的合理性。利用公式可以得出樁基的內(nèi)力數(shù)據(jù)，但在現(xiàn)實情況下，還需考慮到樁身彎矩表現(xiàn)出波形曲線等特征。
1.最大彎矩現(xiàn)象
最大彎矩現(xiàn)象是樁身在第一個非完整波形范圍內(nèi)在地下3米處出現(xiàn)的。在最大的彎矩處設(shè)計配筋具有較強的技術(shù)難度。
2.最大彎矩處的布筋操作
在對最大彎矩處進行布筋設(shè)計時，首先應(yīng)有一個錨用來固定位置，以此為基準(zhǔn)點，從樁的上部一直到最大彎矩處，確保筋比能至少減少一半。如果彎矩為零下，用錨固定位置，再向下，應(yīng)及時改用素混凝土。
三、結(jié)語
綜上所述，橋梁樁基設(shè)計工作是橋梁樁基建設(shè)的重點，只有在設(shè)計階段保證科學(xué)合理性，在設(shè)計中精確橋梁樁基承載力、樁基沉降問題、橋梁樁基礎(chǔ)樁端持力層厚度與嵌入巖層深度、橋梁樁基配筋等各項數(shù)據(jù)，才能保證橋梁樁基施工的安全性，提高橋梁建設(shè)的質(zhì)量，降低安全事故的發(fā)生概率。
一、關(guān)于公路橋梁樁基設(shè)計原則
公路橋梁樁基設(shè)計應(yīng)堅持科學(xué)性、合理性、可行性原則，為保證樁基設(shè)計具有一定的高水平，應(yīng)該遵循樁基設(shè)計的基本原則：
?。ㄒ唬┰O(shè)計要具體情況具體分析，因地制宜。設(shè)計人員要對實施區(qū)域進行實地考察，對區(qū)域內(nèi)情況進行分析，對基本情況有了解和掌握。
?。ǘ┰趯厩闆r進行調(diào)查、了解后，要科學(xué)、合理地選用可靠可行的設(shè)計方法，尤其是對原始參數(shù)的選擇一定要謹慎、精確，把誤差降低到最小。
?。ㄈ┰趯痘休d力設(shè)計時，要考慮到其容許范圍內(nèi)的沉降量，確保安全性。
（四）樁基設(shè)計要嚴格按照科學(xué)原理和科學(xué)方法，在相關(guān)技術(shù)規(guī)范的指導(dǎo)下進行設(shè)計。如果遇到特殊情況或突發(fā)事件，應(yīng)隨機應(yīng)變，靈活處理。
在橋梁建設(shè)的過程中，樁基的設(shè)計與施工是關(guān)乎橋梁質(zhì)量的基礎(chǔ)性工作。一般情況下，在進行橋梁樁基的設(shè)計過程中，要進行前期的樁基承載力的計算，研究其中的受力機制及施工深度和阻力，只有從整體上將樁基設(shè)計的各個環(huán)節(jié)聯(lián)系起來，才能降低工程造價的成本，保證橋梁樁基設(shè)計的安全性能。
二、公路橋梁樁基設(shè)計要點
一般來說，公路橋梁樁基設(shè)計要點主要包括橋梁樁基承載力的設(shè)計要點、橋梁樁基沉降問題的設(shè)計要點、橋梁樁基樁端持力層厚度及嵌入巖層深度的設(shè)計要點、橋梁樁基配筋的設(shè)計要點等。對橋梁樁基的設(shè)計要點分析可以從對這四方面的要點分析進行把控。
?。ㄒ唬蛄簶痘休d力的設(shè)計要點
1.對于公路橋梁建設(shè)來說，科學(xué)計算橋梁樁基承載力是關(guān)鍵
橋梁樁基承載力的控制合理與否直接關(guān)系到橋梁建設(shè)質(zhì)量的好壞。如果橋梁樁基承載力計算偏小，橋梁建設(shè)的質(zhì)量與合格要求之間的差距就會偏大，這樣容易增加事故隱患，影響人們生命財產(chǎn)安全；如果橋梁樁基承載力計算偏大，額外增加橋梁樁基建設(shè)，則造成資源浪費和不必要的財力支出。一方面與國家倡導(dǎo)的綠色環(huán)保建設(shè)理念不符，另一方面對于施工單位而言也不能實現(xiàn)利潤最大化。因此一定要認真、嚴謹計算公路橋梁樁基承載力，確保橋梁樁基建設(shè)的安全性。
2.橋梁樁基承載力的計算公式
結(jié)合我國自然地理環(huán)境的特殊性，《公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范手冊》里對橋梁樁基承載力的計算有明確的規(guī)定，其計算公式為：[P]=（C1A+C2Uh）Ra。公式中“C1、C2”代表的是參考系數(shù)，在橋梁樁基承載力計算中要充分考慮到巖石的特殊性質(zhì)（巖石破碎程度、清孔實際情況）；“A”是樁基底部橫截面的總面積；“U”是周長長度（直徑）；“h”主要指橋梁樁基嵌入基巖的深度；“Ra”指的是巖石的抗壓強度。
3.從計算公式中分析要點
計算橋梁樁基承載力需要對各個環(huán)節(jié)綜合考慮，各個環(huán)節(jié)緊扣相連、相互作用。橋梁樁基嵌入基巖的深度“h”、巖石的強度“Ra”與承載力是緊密聯(lián)系的，在整個公式中看到“C1、C2”的重要性，即巖石破碎程度對橋梁樁基建設(shè)的重要影響，是不能忽視的，參考系數(shù)的大小直接影響到最后結(jié)果的大小，也就是說巖石的破碎程度與承載力大小有著直接關(guān)聯(lián)。
但在實際橋梁建設(shè)中，不可避免的因素不能不考慮，比如施工中造成的殘渣、摩擦力等，這些都會對樁基承載力帶來不利的作用，因此橋梁樁基承載力設(shè)計前要認真考察施工環(huán)境，只有在各個環(huán)節(jié)達到最理想的狀態(tài)下，橋梁樁基承載力計算公式才具有一定的實用價值與可行的實施價值。
?。ǘ蛄簶痘两祮栴}的設(shè)計要點
出現(xiàn)橋梁樁基沉降現(xiàn)象的影響因素有很多，不管前期橋梁樁基建設(shè)的穩(wěn)定性有多強，時間一久，都會出現(xiàn)樁基沉降問題。一般來說，用肉眼很難發(fā)現(xiàn)橋梁樁基的沉降現(xiàn)象，也很難通過機器設(shè)備對樁體周圍土體的應(yīng)力變化檢測出來，這就增加了對橋梁樁基沉降的檢測難度。
1.橋梁樁基沉降有一定的時間規(guī)律
雖然橋梁樁基沉降很難通過肉眼和儀器發(fā)現(xiàn)，但是其沉降仍然具有一定的時間規(guī)律性可循。根據(jù)多年的工作經(jīng)驗，經(jīng)過長時間的觀察和歸納總結(jié)，橋梁樁基沉降大概有8到10年的蟄伏期，沉降的速度通常為每年沉降7mm左右。根據(jù)對這些數(shù)據(jù)的考量，可以對橋梁樁基沉降的時間規(guī)律性有一定的了解，將這些規(guī)律歸納進樁基設(shè)計要點里。
2.土力學(xué)原理分析橋梁樁基沉降
從土力學(xué)理論角度來看，橋梁樁基沉降包括固結(jié)變形和土體流變兩個方面。橋梁樁基沉降的主要原因是刺入變形，橋梁樁基沉降又會導(dǎo)致刺入變形。 造成土�w流變的原因有很多，除了樁基承載力超出正常范圍內(nèi)，還有樁側(cè)摩擦阻力的影響。橋梁樁基的相對位移與摩擦阻力成正相關(guān)，橋梁樁基位移越大，摩擦阻力就越大，反之，則越小。當(dāng)樁基相對位移達到臨界值時，其摩擦阻力就會達到極限，進而出現(xiàn)滑動現(xiàn)象。
（三）橋梁樁基礎(chǔ)樁端持力層厚度與嵌入巖層深度的設(shè)計要點
橋梁樁基在施工過程中會穿過不同質(zhì)地的巖層，遇到高強度、厚夾層的巖石時，要完成穿越巖層的工作需要用鉆孔樁，以此來實現(xiàn)持力層的出現(xiàn)。因此在對橋梁樁基礎(chǔ)樁端持力層厚度與嵌入巖層深度的設(shè)計時要有嚴格的計算。
1.最小深度硬質(zhì)巖體的嵌入
在不考慮土層側(cè)阻力因素下，橋梁樁基設(shè)計要有最小深度硬質(zhì)巖體的嵌入。對嵌入的硬質(zhì)巖體應(yīng)保證沒有經(jīng)過風(fēng)化，如果有風(fēng)化，應(yīng)使風(fēng)化影響很小，并且是相對完整的硬質(zhì)巖體，保證質(zhì)地優(yōu)良。設(shè)計中要嚴格規(guī)范橋梁樁基直徑范圍內(nèi)不得有斷裂帶、洞間隙和巖石軟弱夾層的分布。
2.設(shè)計要充分考慮巖層厚度、風(fēng)化層度和易破碎度
因為巖體分布不均衡，巖層性質(zhì)復(fù)雜，一般的勘探手段并不能準(zhǔn)確地考察巖層的厚度、風(fēng)化層度和易破碎度，這對橋梁樁基設(shè)計增加了難度和挑戰(zhàn)。單單靠橋梁樁基計算公式不能確保橋梁樁基設(shè)計的科學(xué)性、合理性和可行性，因此在設(shè)計中要進行實地考察，認真分析樁端持力層和嵌入巖層深度的厚度值。
（四）橋梁樁基配筋的設(shè)計要點
在前面的論述中可知，橋梁樁基的科學(xué)設(shè)計必須是各個環(huán)節(jié)的密切配合聯(lián)系的，樁基的各個配筋只有進行了科學(xué)的計算和設(shè)計才能保證橋梁樁基設(shè)計的合理性。利用公式可以得出樁基的內(nèi)力數(shù)據(jù)，但在現(xiàn)實情況下，還需考慮到樁身彎矩表現(xiàn)出波形曲線等特征。
1.最大彎矩現(xiàn)象
最大彎矩現(xiàn)象是樁身在第一個非完整波形范圍內(nèi)在地下3米處出現(xiàn)的。在最大的彎矩處設(shè)計配筋具有較強的技術(shù)難度。
2.最大彎矩處的布筋操作
在對最大彎矩處進行布筋設(shè)計時，首先應(yīng)有一個錨用來固定位置，以此為基準(zhǔn)點，從樁的上部一直到最大彎矩處，確保筋比能至少減少一半。如果彎矩為零下，用錨固定位置，再向下，應(yīng)及時改用素混凝土。
三、結(jié)語
綜上所述，橋梁樁基設(shè)計工作是橋梁樁基建設(shè)的重點，只有在設(shè)計階段保證科學(xué)合理性，在設(shè)計中精確橋梁樁基承載力、樁基沉降問題、橋梁樁基礎(chǔ)樁端持力層厚度與嵌入巖層深度、橋梁樁基配筋等各項數(shù)據(jù)，才能保證橋梁樁基施工的安全性，提高橋梁建設(shè)的質(zhì)量，降低安全事故的發(fā)生概率。
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