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浅析桥梁桩基础的设计与施工要点

类型:公路论文 时间:2017年11月15日

摘要:近年来,随着经济发展与改革推进,我国社会主义各项事业取得了快速发展,尤其是在交通运输方面,随着城镇化进程的加快,公路桥梁的建设取得了快速发展。当前,我国公路桥梁采取的是以桩基为基础,只有合理的桩基设计才能保证工程造价、工程质量及工期等各个方面达到预期效果。文章针对桥梁桩基基础设计与施工要点进行了分析。

关键词:桥梁桩基础;工程质量;桩基设计;施工要点;交通运输在桥梁建设的过程中,桩基的设计与施工是关乎桥梁质量的基础性工作。一般情况下,在进行桥梁桩基的设计过程中,要进行前期的桩基承载力的计算,研究其中的受力机制及施工深度和阻力,只有从整体上将桩基设计的各个环节联系起来,才能降低工程造价的成本,保证桥梁桩基设计的安全性能。1 桥梁桩基础的承载力设计与施工要点1.1 设计要点1.1.1 一般情况下,桥梁建设的关键在于桥梁桩基承载力的计算。只有严格控制桥梁桩基的承载力,才能保证桥梁建设的质量。当桥梁桩基承载力计算过小时,会降低桥梁的质量,从而增大事故发生的风险,进一步危害人民大众的生命财产安全,当桥梁桩基承载力计算结果过大时,会造成不必要的资源浪费,在一定程度上不符合绿色环保建设的理念,也不利于承建单位实现利益最大化的目标。1.1.2 我国颁布的《公路桥梁地基与基础设计规范手册》中对桥梁桩基承载力的计算有明确的规定,结合我国特殊的建设地理环境,制定了桥梁桩基承载力计算公式:[P]=(C1A+C2Uh)Ra。式中:C1、C2是对桥梁桩基承载力计算过程中确定系数的规定,主要是指在计算桥梁桩基承载力的过程中要综合考虑岩石的特殊性质比如岩石的破碎程度、清孔的具体情况;h代表了桥梁桩基嵌入基岩的深度;Ra是岩石的抗压强度;A代表了桩底的横截面的总面积;U是周长长度,在具体的计算过程中指的是直径。1.1.3 根据计算公式的分析,不难发现:桥梁桩基承载力的计算的各个环节是相互联系相互作用的。尤其是桩底嵌入基岩的深度和岩石的强度及承载力都是密切相关的,而且在桥梁桩基的建设过程中一定不能忽视岩石破碎程度的研究,简单来讲,岩石的破碎程度直接影响着桩基的承载力大小。纵观传统桥梁建设的理念,只有当“端承桩”等同于嵌岩桩时,此公式的实用性会比较高。1.2 施工要点1.2.1 在实际的桥梁建设过程中,不得不考虑其他的影响因素,比如在具体的施工过程中,岩石的强度达不到桥梁桩基的要求、在钻孔的过程中不注意清孔的问题,导致遗留较多的残渣,使得建设中的桩基容易发生位移。此外,桥梁桩基的建设一定会产生摩擦力,这种摩擦力或多或少都会对桩基承载力产生不利的影响,对此,不能将桥梁桩基的建设在不加考察的情况下统统视为“端承桩”的施工对象。只有严格考察施工环境,达到最理想状态的时候,此公式才具有实用价值与实施价值。1.2.2 公式中h的内涵并没有包含风化层情况下,桩嵌入基岩的深度。在具体的施工过程中,不管风化层的强度如何,不管风化层的破碎程度如何,桥梁的桩基必须要嵌入到最新的基岩上去的做法是不妥的。最好是将桥梁桩基嵌入到比如花岗岩等强风化硬质岩上,才能真正意义上保证桥梁桩基的承载力。1.2.3 在具体的施工过程中,一定要根据施工环境进行设计,要将岩石的风化程度、深度考虑到桩基承载力的计算中来,从根本上保证桥梁桩基计算数据的准确性,是实现桥梁建设质量的根本所在。一般来看,实际的桥梁桩基承载力都要远远大于计算的结果,这种情况会增加工程项目的施工时间,导致大量人力资源与财力资源的浪费,在根本上加大了施工量,不利于施工单位利益最大化目标的实现。2 桥梁桩基础的沉降问题设计与施工要点2.1 设计与施工思路一般而言,随着时间的推移,不管桥梁桩基的稳定性多好,都会出现情况不等的沉降情况。导致桥梁桩基出现沉降现象的因素很多,因此在解决桥梁桩基沉降问题时是比较复杂的。桥梁桩基的沉降是很难通过外部肉眼观察出来的,也很难通过机器设备对桩体周围土体应力变化检测出来,一定程度上增加了检测桥梁桩体沉降现象的难度,但是还是可以从土体中桩基体的观察中发现一些规律。2.2 设计与施工要点2.2.1 从时间的维度上来看,桥梁桩体的沉降是有一定时间的规定性的。通过观察对比与归纳分析,桥梁桩体沉降一般需要8~10年的时间,沉降的速度一般为每年7mm左右。这些数据都可以直观地反映桥梁桩基的沉降是有时间规定的,简单来讲,可以根据时间这个维度来对桥梁桩基的沉降做一个大致的判断。2.2.2 从土力学的理论维度出发,也可以判断桥梁桩基的沉降情况。一般来讲,土力学原理对桥梁桩基的沉降包括两个方面:固结变形和土体的流变。桩基础沉降的第二特征表现为刺入变形,根据对具体桥梁桩基的观察与研究,我们可以提出以下的结论:刺入变形是导致桥梁桩基沉降的主要原因,当桥梁桩基出现沉降问题时,就比如会导致刺入变形。值得注意的是,一般要严格控制实验时间,不能无限制的延长实验时间,只有在较短的实验过程中,才能保证实验的效果。2.2.3 在具体的桥梁桩基沉降的过程中,“非线性”是桥梁桩端附近土体和桩基两侧的最主要表现形式。导致土体出现塑性的原因多种多样,不仅仅局限于桩基承载力超过一般范围的情况。另外,还可以通过对桩侧摩擦阻力的测验得出以下结论:摩擦阻力与桥梁桩基的相对位移成正比。桥梁桩基位移越严重,摩擦阻力越大。当相对位移达到极限值时,桩基的摩擦阻力也就达到了极限,从而出现滑动位移。2.2.4 相对位移的极限值是弹性位移,相关部门也对弹性位移的范围做了明确的规定:3~6mm之间。以细长桩为例,一般桩基的承载力不高,在弹性压缩的情况下,桩基周围土层是超过极限值的,这种情况就容易导致相应滑移现象的产生。随着承载力的加重,滑移区域也会随之扩大。综上所述,土体变形和固结的徐变是产生桥梁桩基变形的根本原因。

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