桥梁设计中的桩基设计探析

崔一正

辽宁省公路勘测设计公司 辽宁省沈阳市 110000

摘要：桥梁设计中最重要的组成部分就是桩基，是不可忽视，对桥梁的安全性和稳定性有直接影响。因此，桩基设计是桥梁设计中的重点内容，也是当前岩土工程施工建设的热点研究话题。就此，本文探讨了桥梁设计中的桩基设计。

关键词：桥梁设计；桩基设计

引言

我国是基建项目强国，工程建设如桥梁、房屋、电力等建筑都需要设计桩基基础工程。在高速公路修建过程中，需要建设大量的桥梁，为了保证桥梁的最大承载能力，减少地基的沉降变形，经常采用深基础设计，而桩基设计是最常用的深基础设计。

1桥梁设计中桩基设计意义

为了实现对桥梁的安全控制，则要在桥梁设计中，合理地引入桩基设计，通过桩基的合理运用，降低桥梁的沉降问题，确保基础的稳定性，降低外界因素给基础带来的影响，全面提升桥梁的功能性和安全性。在桥梁建设时，需要合理地对桩基设计进行研究，不仅能够为桥梁提供精细的参考数据，还能避免外界因素给桥梁带来的影响，确保桥梁的设计符合实际使用需求。在桥梁设计中，需要合理地对桩基的因素进行研究，注意桩基的建设成本，考虑桩基的作用与意义，进而全面提升桥梁的服务能力，避免安全隐患，全面提升桥梁的稳定与安全。而根据不同的作用力对桩基进行划分，可以简单分为端承桩和摩擦桩。端承桩需要将桩基打入地下，再进行其他施工，从而实现桩基的承载作用，确保地基的稳定性和可靠性。摩擦桩则是另一种的桩基结构，在实际的应用中，具有较好的稳定性和可靠性，同时，其摩擦性能就是桩的基础，因为摩擦性的存在，桩才能满足实际施工的需求。

2桥梁设计中的桩基设计

2.1勘查施工环境

进行施工前勘察时，根据勘察重点不同，分阶段完成勘察工作。在初勘阶段，应重点勘察桥梁工程所处的地形、地质等自然环境条件，初勘阶段通过钻孔探测辅助物探的方式确定地质。如某桥梁工程处于亚热带海洋气候区，全年湿润多雨，初勘后分析该项目区内土质复杂，下水位深1.3m，桩基施工受自然环境的影响较大。详勘阶段采用多种物探方式，依据初勘核查结果，明确土质从下及上分别为黄土粘质土、清灰土粘质土、灰色粘质土、填土。因此，必须加强桩基-土体牢固性以及完善防水设计。对复杂的土质条件，采用一桩一孔的形式。对于桩径超过1.5m的桩基，采用一个中心孔，四个周边孔的设计方式，以达到安全稳固的施工要求。此外，根据施工方案和施工规范要求，勘察作业应原位测试，施工技术人员现场核查设计图纸等资料，全面掌握、了解现场土质等环境情况，并改进施工技术方案，保证勘察结果满足桥梁桩基施工需求。

2.2桩基类型选择、间距设计

桥梁桩基按照上荷载的传播路径可分为端承桩和摩擦桩两部分，其中端承桩适用于硬质基岩施工场景，可深入土层并布设在基岩上，依托基岩良好的支撑能力保证桥梁结构稳定性，相对摩擦桩而言，端承桩桩体更少出现相对位移等现象。摩擦桩适用于土层较厚、桩基长度难以抵达硬质土层等场景，其主要依靠桩身、桩周土层的摩擦力保证结构稳定性，该桩型桩端土层和基岩反力相对较小。结合对两种桩基类型的分析，在实际应用过程中应基于地质条件等科学选择桩基类型。同时，端承桩和摩擦桩桩端阻力、侧阻力与桩长径比值存在关联，但桩长径比值在15~20范围内，且桩底位于持力层时，桩侧阻力先发挥作用；当桩长径比值高于40、没有软弱土层覆盖且桩端嵌入中强风化层时，端承桩桩端承载力相对较小，在选择桩基类型时也需要注意这一问题。另外，桥梁桩基设计中的间距是思考要点。设计中需要结合邻桩施工影响确定最小间距范围，避免出现群桩效应。如果设置的桩间距过大，会影响桩基荷载承载力，进而影响桥梁的稳定性；如果桩间距过小，不仅会增大施工成本，也会导致施工难度增大。因此，科学设置桩间距是重要任务。桥梁桥台需要采用“群桩+大承台”设计形式，从而确保各桩身、桩基之间互补，提升安全性和稳定性，该区域桩间距应基于桩径进行思考，一般应控制在桩径的6~8倍范围内，其中最小间距必须高于桥头直径的3.5倍。

2.3桩基配筋

基桩上不同截面的钢筋配置需要以桩基内力为依据通过计算来确定。其中，对于桩基内力，大多采用M法计算；另外，在条件允许的情况，还可采取其他具有可靠参考与依据的方法来确定。当采用M法进行计算的过程中，在桩身弯矩方面，存在以下四个特点：弯矩的分布规律相当于一条从顶部向下不断衰减的曲线，而且衰减的速度往往很快；桩身上的最大弯矩通常产生于某个不完整的波形当中，具体位置通常为地面下部3m左右；桩身的弯矩在首个弯矩零点下部很小，基本上可以忽略，下部桩身主要起到的是对竖向力进行传递的作用；首个弯矩零点的具体位置为桩入土后深度达到总深度的1/4处。在实际的桩基设计过程中，一般有以下两种配筋方法：第一种方法是以最大弯矩部位为依据实施钢筋布置。从桩顶处开始延伸至最大弯矩的一半处下一顶锚固长度位置，减小一半配筋再继续延伸到弯矩为零下一顶锚固长度位置，再下则是素混凝土部分；当存在软基时，桩身上的主筋应从软土层中穿过。第二种方法是将桩基的主筋一半局部延伸至桩底部。从桩体结构受力、尽可能减少工程费用、避免事故发生、降低事故处理难度等角度讲，第一种方法更加合理。其原因是：因桩基整体中有很长一段范围内不会布置钢筋，减少了部分钢筋材料，节省成本；另外，如果底部发生断桩，则取出桩孔中的钢筋笼之后，能在原孔基础上继续进行钻进，这样可以有效减少或避免扁担桩现象的发生概率。然而，虽然采用第二种方法进行钢筋布置能降低施工难度，但在为桩基进行混凝土灌注施工时，工作人员必须对钢筋笼定位引起足够的重视，将钢筋直接布置到桩的底部，以此为钢筋笼下放过程中的固定提供很大方便。

2.4嵌岩摩阻

如果桩基从多个岩溶层中穿过在坚固岩层表面支立时，可不考虑岩溶层可能对桩侧造成的作用及影响，反而可以将这种作用作为一种安全储备。这是因为岩溶层和桩侧产生的摩阻作用从本质上将与土体和桩侧所产生的摩阻完全不同。若多层岩溶和桩侧可以粘结成一个完整的整体，则桩身轴向荷载怎样分配至每个单一的岩层，会使一个极其复杂的问题，极有可能在某个岩溶层和桩身之间的粘结部位，由于受力集中先产生摩阻破坏现象致使桩基被破坏。对此，在设计过程中，除了无需考虑岩溶层可以对桩侧造成的作用与影响，在桩基施工过程中还要制定有效措施对岩溶层和桩壁进行适当的分隔，确保桩基受到的所有轴向荷载均作用在坚固岩层表面，同时还需要按照柱桩的标准来设计。若根据实际的受力条件可知，桩基的底部表面可以直接支立在溶洞当中存在的填充土上，则需要对溶洞当中存在的填充土可能对桩侧造成的作用及影响进行考虑，并按照普通的摩擦桩来考虑和设计。在此过程中，需要在岩溶层和桩体之间设计合理可行的隔离措施，这样一来就可以忽略桩体和岩溶层相互作用。

结束语

综上，桩基的设计质量，旨在发挥桩基设计的可靠性，降低桩基的各类问题，确保桩基能够更好地为公路工程提供服务，确保公路工程的建设质量，满足出行的基本需求，降低公路工程出现沉降的问题，确保桥梁的服务能力，满足居民出行的基本需求，降低各类安全隐患的发生。

参考文献

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