浅析公路桥梁的桩基设计

贾毅

摘 要：作为公路运输系统的重要节点设施，公路桥梁的工程质量和安全稳定性直接关系到公路交通系统的正常运行。要确保公路桥梁质量与安全，首先要做好桩基工程。严格遵循设计规范，科学开展桩基设计，是做好桩基工程的基本要件和必由之路。文章围绕公路桥梁桩基设计有关问题进行探讨，首先介绍了桥梁工程桩基的基本概念，分析了桩基的基本功能，详细阐述了桩基设计的基本要点，最后对高质量地开展桥梁桩基设计的必要条件进行了强调。

关键词：公路；桥梁；桩基；设计

引言

桩基工程是桥梁工程的重要组成部分，桩基的质量性能对于桥梁工程整体质量、运营水平和安全稳定性具有至关重要的影响。为保证桩基工程质量，必须在设计阶段就予以高度重视，严格科学管理，优化工程设计，为保证桩基工程质量水平夯实基础。

1 桥梁工程桩基础简介

桩在桥梁设施结构中发挥着传递载荷的左右。桥梁结构中的竖直方向和水平方向的部分载荷经由桩传递给地基，从而达到降低载荷的目的。基于功能需要，桩必须有较强的抗弯性能和刚度。不同的工程类别，其桩基的类型也大不一样。工民建领域中的桩基分为人工挖孔桩、预制桩、沉管灌注桩和钻孔灌注桩几个类型。而基坑支护工程中应用的桩基则分为地下连续墙、钻孔灌注桩和止水搅拌桩几个类型，而桥梁工程桩基施工主要使用钻孔灌注桩和钻埋压装桩，路基工程施工主要使用预应力管桩和CFG桩等类型。

2 桥梁工程中桩基础的具体功能

一是改善桥梁工程施工经济效益状况。主要是针对施工现场地下水位较高或者采用水下施工方式的情况。一般先用桩基础对地基进行处理。二是凭借桩基础所具有的较大刚度，减少上层建筑的沉降程度，并控制上层建筑变形情况，从而确保其达到设计要求。三是承载并传递上层建筑的载荷。经由桩基础和其相接处的周边介质之间的作用力，将桩基础承载的上层建筑载荷团递给周边土体或基础，从而降低形成的压力，实现对上层建筑的支撑作用，保障整个桥梁结构的安全和稳定。四是凭借其所具有优异的抗拔性能和侧向刚度，有效降低桥梁建筑所受水平方向作用力和力矩的影响，防止建筑物引水平受力过大发生颠覆。此外，桩的存在对于提高桥梁建筑抗震能力也非常有帮助，是桥梁建筑重要的安全保障设施。五是降低地基液化带来的负面作用。一旦发生地基液化现象，在重力和载荷作用下，桩和上层建筑整体下沉，桩穿过液化土层，达到稳定地层，避免液化土对上层建筑的损坏的作用。

3 桩基设计要点

3.1 软弱下卧层设计要点

开展桩基设计首先要注意下卧层的压缩情况。对于桩距小于等于6d的群桩基础，要将桩端持力下所存在的大承载力控制在桩端持力层承载力的三分之一以下。设计结果计算出来后需要采用实验检验的方法进行确认，以检验桩端硬持力层压力扩散角的存在是否会给整个结构造成不良影响。

3.2 桩基竖向承载设计要点

在计算竖向承载力时，根据桩基所承载的载荷种类，选择不同的设计方法和标准。对于承载核心载荷的桩基，必须确保其竖向力达到相关参数指标，对于承载偏心竖向载荷的桩基，则要按照更高标准进行设计。要严格按照相关标准和程序进行竖向承载力计算，以确保工程质量符合抗震等级要求。

3.3 桩长、桩型设计要点

桩类型和长度的选择是桩基设计中的重要环节。在进行相关设计时，第一步要对工程施工现场进行勘测调查，全面采集相关信息，综合评估桩基施工对周边环境的影响，并结合成桩的可行性、施工工艺、施工工期以及桩基成本等多方面因素，科学选择桩基类型，设定桩长度，从而在确保工程安全的基础上尽可能控制成本，提高工程经济效益水平。

3.4 桩项设计要点

桩顶设计是桩设计工作中的重要组成部分。对于建筑来说，由于结构和位置的原因，桩顶的受力情况较为复杂。下方的柱、墙等结构会对桩顶造成一系列影响。基于这个原因，在进行设计时，需要对桩顶在竖直方向和水平方向上所受的作用力进行详细验算分析。如果考虑到桩基对建筑抗震性能方面的贡献，就更需要进行进一步的色合计验算。如果建筑所处位置本身就具有较强的抗震新年，那么可以适当简化设计。如果建筑所处地点有可能发生高等级地震，或者桩基所受水平方向力较大时，设计时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，从而保障建筑使用要求。

3.5 单桩竖向极限承载力的设计要点

桩基设计的关键内容之一就是极限承载力的确定。由于承载力的重要性，在进行设计时要严格遵循相关规定，对于竖向承载力设计，不同的设计标准，设计的方法也不一样：如果建筑桩基按照甲级标准设计，那么极限承载力就需要通过单桩静载实验来确定。如果桩基设计按照乙级标准进行，且地质条件满足的话，则可以参照同类工程条件进行桩基设计，并结合原位试验的结果进行确定极限承载力对于丙级桩基设计标准，则按照经验参数并结合原位测试的结果进行设计即可。

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：直径较大的端承型桩通过深层平板载荷试验进行极限端阻力的确定。嵌岩桩则采用岩基平板载荷试验的方法进行确定。其它情况则按照一般设计规范进行设计即可。桩的极限侧阻力和阻力的测定需要预先埋设测试元件，再采用静载试验的方法进行测定取值，绘制由标准值和参数构成的经验曲线，以此为基础进行单桩竖向极限承载力的最终确定。

3.6 位移和桩基水平承载力设计要点

根据桩基础类型不同，位移和桩基水平承载力的计算方式也不一样。对于群桩基础来说，由群桩、土层和承台彼此间相互作用所形成的群桩效应是最主要的影响因素，需要谨慎考虑。对于单桩基础来说，则可以通过单桩水平静载试验确定其水平承载力特征值。

4 高质量开展桩基设计中的必要条件

4.1 打造一只高素质的设计人员队伍

设计人员的业务能力和技术水平，直接决定了桩基工程设计的质量和层次。要保证乃至提高设计质量，必须要有一只素质过硬、经验丰富的设计队伍。设计人员要秉持终身学习的理念，紧跟时代步伐，不断学习前沿技术，虚心吸收国内外先进技术经验和理论知识，应用到实践工作中去，为桩基设计质量的提升提供源源不绝的内在动力。

4.2 深入理解桩基竖向力形成原理

桩基设计涉及到桥梁构造及其相接处的土层间的相互作用。桩基竖向力是其中一个重要设计项目。受地球引力影响，桩基受到竖直向下的力的作用，从而和周边接触的土层发生了相对位移，形成剪切力。

5 结束语

公路桥梁桩基设计是项系统工程，内容丰富，项目众多，涉及大量的计算和验证，任何一个细节上的误差都有可能导致最终结果与实际情况相差甚远。设计工作者要高度重视桥梁桩基设计工作，认真阅读设计要求，深入掌握设计标准，严格遵循设计规范，扎扎实实地做好每一步，切实保证设计的科学性、合理性和适用性，确保数据准确，精度合乎标准为更好地提升公路桥梁的安全性和可靠性夯实基础。

参考文献

[1]史梁.公路桥梁桩基设计问题初探[J].中国新技术新产品，2011（21）.