郭德新
黑龙江省林业设计研究院 黑龙江 哈尔滨 150080
摘要：桥梁的桩基是保障整座桥梁重量和承载力的关键结构，桩基的设计、材料的选用、施工的技术，直接影响整座桥梁建设的质量、工程成本、使用效果以及年限。钻孔灌注桩具有承载力强，使用寿命长，建造质量好等优势，因而被广泛应用于桥梁工程的建设过程中，成为桥梁建设首选结构形式。设计方案的优良，直接影响到工程后期的施工成本及工程稳定性、使用周期等方面，因此在设计过程中，应综合考虑各方因素，保障桥梁建设过程中，各项指标都能达到设计预期。
关键词：桥梁；桩基；设计
桥梁的桩基设计是一门具体的学问，它不仅涵盖了美学、经济学、物理学，也包含了社会学、人文学等相关的理念。一个优质的道桥桩基设计案例，不仅能够保证路桥的基本安全性需要，同时还具有一定的美学参考价值，最重要的是能够为投资方和施工建设单位节约经济费用。但是由于路桥建设施工的外部环境因素比较复杂，例如本地的气候条件、水文条件、地质条件、人们的生活习惯和野生物等的栖息因素等，都会对路桥的实际设计带来一定的影响，这就需要相关的设计人员，一方面具备夯实的理论设计基础，同时又具备一定的实际工作经验，只有这样，才能最终为我们建设出一座优质的路桥，满足人们的出行需求。
一、概述
公路桥梁桩基设计地质问题是十分重要的。然而桥梁基础一般采用直径较小的钻孔灌注桩,部分大跨度和特殊工点桥采用了直径相对适中的钻孔灌注桩。全线基桩根数约几万根,桩长一般在35～45m之间。换言之，桩基设计的地质勘探和处理，是整个桩基设计的重中之重。它的工作量大，工作难度高，虽然可以借用目前先进的测量技术，例如全球定位系统和地理勘探系统等，节约了一定的人力和物力，但是就整项工作而言，其难度还是最高的。为此，需要设计人员广泛的参考各项勘探的数据和相关的历史资料和数据，最终确定一个优化的方案。
二、桥梁桩基类型
桥梁桩基设计中通常认为端承桩不考虑土层的侧阻力，嵌岩桩即为端承桩。但实际上，桩的端阻力、侧阻力其性状都与桩长径比、上覆土层的厚度及土层性质、嵌入基岩的性质及深径比、桩底沉渣情况等多种因素息息相关。上覆土层的侧阻力通常随长径比 1/d 的增加而增加。短粗的人工挖空嵌岩桩较为特殊，其端阻力先于土层的侧阻力发挥出来且对桩承载力起着主导作用，属于端承桩的一种。而对于嵌入风化岩或完整基岩的长径比为 15-20 的泥浆护壁钻孔嵌岩桩，其桩侧阻力均先于桩端阻力发挥，表现为摩擦型性状。长径比大于 40 时，且无软弱土层覆盖，桩端嵌入强风化、中风化岩层，嵌岩桩的桩端承载力小，桩基受力状态表现为摩擦型。部分地区的嵌岩灌注桩，当其桩径比为45，泥质软岩嵌岩灌注桩嵌岩段的总阻力所占比例很小，不足总荷载比例的 20%，桩径比达到 60 时，嵌岩段阻力仅为总荷载的5%。这是由于嵌岩桩的桩身发生弹性压缩，此压缩量导致桩周土体产生剪应力，从而对桩产生摩阻力，因而桩顶产生沉降现象。另外，钻孔桩孔底存在的残渣具有压缩性，因而桩底也会发生沉降，此沉降与桩压缩共同导致了桩身土体之间和嵌岩段桩身和岩体之间的相对位移，引发侧阻力。桩身的弹性压缩与桩底沉降会随长径比增加而增加，相应的侧阻力。摩擦力也会增加。与此同时，随着嵌岩深径比的增加，传到桥梁桩端的应力也会变大，当深径比为 5 时，桩端的传递应力几乎为 0；但是对于泥质软岩嵌岩桩其桩端阻力仍占总荷载的一部分。
三、桥梁桩基设计
1、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。
2、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、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。
4、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。
5、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 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。
6、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）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。
桥梁建设工程是一项涉及范围广，运用技术多、杂的复杂项目，其桩基的设计需要运用到多种计算公式，充分的考虑到桩基承载力、嵌岩深度、桩基配筋、桩基负摩阻力等因素对于桩基的影响，以工作经验与施工要求设计科学、合理、适用的桥梁桩基，为桥梁建设工程的施工做好基础准备。我国乡镇的桥梁建设质量与城市桥梁建设相比仍有一段不可超越的距离。因此，在桥梁工程建设过程中，更需要投入人力物力，提高桥梁的安全性。
参考文献：
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