马财德
西安新交科建设工程咨询有限公司 陕西西安 710000
摘要：随着社会经济的发展，我国的交通行业发展迅速，桥梁基础结构的施工技术也有了很大进展，同时给桥梁桩基础的质量、安全可靠性提出了新的要求，因此开展桥梁桩基础的设计、施工研究是非常有意义的。本文根据桥梁工程的区域不同分为岩溶地区、冻胀地区两种情况进行讨论，首先从桥梁桩基础的设计角度提出了提高桥梁桩基础强度、刚度的措施，然后从工程施工的角度分析了确保桥梁桩基础质量的施工注意事项，对实际工程具有参考价值。
关键词：桥梁结构；桩基础；设计与施工
引言
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桥梁桩基础的设计要点
1.1岩溶地区的桥梁桩基础
在进行设计时，要详细的对每根桩的准确位置进行测量，要用地质钻机，对桩中心进行钻探，溶洞的填充物和测量高度等进行记录，并列出详细表格。不能忽视对填充物的土工试验，对物理力学的特点进行判定，同时要加强对孔隙率的检测。要按照填充物的实际情况，设计出科学合理的溶洞处理方案，并做出相应的施工措施。本文将从摩擦桩、嵌岩桩两种形式进行讨论。1）摩擦桩。当实际桥梁桩基设计工况面临较差的持力层，持力层内含有较多溶洞，岩溶发育区较广导致持力层底板强度不够时，可以对填土的厚度、密实度进行分析，当填土的密实度足够时，可考虑将桥梁桩基设计成摩擦性桩。桩基设计过程中假设桩基自身混凝土结构与岩石胶结程度较好，充分考虑桩身与岩石之间的摩阻力所提供的桩基承载力。忽略桩端土的承载力，因为桩端位置较深，岩层内部缝隙中地下水的存在会导致桩端沉淀土的存在。同时进行桩基设计时还要考虑摩擦性桩的负摩阻力。较厚的土层相对应桩身向下沉降，有负向变形时，对桩身的负摩阻力较大，需计算分析。2）嵌岩桩。首先是嵌岩桩底部持力层厚度的确定；为确保桥梁桩端传力路径安全稳定，一般工程设计中会将桩端位置设置在岩溶发育区、溶洞层的下面，利用强度较高的基岩作为桥梁桩基的持力层。但是由于工程自身地质条件限制，桥梁桩基的桩端难以穿越岩溶发育区，此时只能考虑岩溶发育区的上部岩层为持力层，因此必须正确的计算持力层的承载力能否满足桥梁桩基设计需求。其次是通过岩溶发育区的上部岩层所受弯矩对其自身厚度进行强度演算；考虑到持力层的相对完整，强度较大，洞间距大于三倍桥梁桩基时一般需进行受弯验算。持力层最小厚度参考下面公式1。
式中：M为持力层所受弯矩，KN·m，根据持力层岩石的边界约束情况分下面几种类型：（1）持力层顶板周边完整，顶板中间存在缝隙，此时考虑为悬臂梁结构，其中弯矩M按照M=0.5qL2+PL计算。（2）持力层顶板周边存在缝隙，顶板中间完整，此时考虑为简支梁结构，其中弯矩M按照M=0.125qL2+0.25PL计算。（3）持力层顶板周边以及顶板都完整时，考虑固端梁结构，其中弯矩M按照M=0.083qL2+0.175PL计算。其中P为桩端传来的集中荷载，单位KN，L为顶板的跨度，单位m。最后，按照剪切应力大小对持力层厚度进行演算。洞间距小于三倍桥梁桩基时一般需进行剪切应力检验。计算公式见公式2。
在实际桥梁建筑工程中，要根据桩端持力层以及顶板完整性分别选取不同的计算公式进行演算，无缝隙完整性较好的考虑固端梁结构计算，有缝隙完整性较差的考虑简支梁结构。
1.2冻土地区的桥梁桩基础
1）冻胀地区的桩基础设计应该考虑冻胀土的影响。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆其影响主要是冻胀力的作用，当土体冻结就会发生体积膨胀现象，如果此时桥梁桩基位于冻胀土范围内，就会承受冻胀土的额外作用力。一旦冻胀土的问题没有合理解决，将可能引起桩基与承台的断裂破坏。因此应该在考虑冻胀力的情况下进行桥梁桩基的抗拉计算以及稳定性校核。2）近几年全球变暖问题日益突出，当桥梁工程所处的冻胀土地区温度发生突变，大幅度上升导致冻胀土解冻，成为非冻胀土。如果在桥梁桩基设计时没能考虑这个问题，冻胀土地基承载力的突变将可能引发桩基沉陷、桥梁断裂等严重后果。因此在桥梁桩基设计时应该根据冻土性质进行分部考虑，高温极不稳定冻土区,取冻土区桩基础、常规摩擦性桩承载力的较小值;高温不稳定区,取冻土区桩基础、常规摩擦性桩承载力的较小值;低温基本稳定区,降低一级计算承载力;低温稳定区;降低一级计算承载力。
2桥梁桩基础的施工要点
2.1岩溶地区的桥梁桩基础
对护筒的埋设，要按照桩位来实施，护筒的高度要高出地面固定的距离，通常在0.1～0.5m之间。岩溶地区桥梁桩基础施工过程中，经常会出现卡钻和斜桩的情况。部分溶洞用填充物进行填充，对没有填充的溶洞，会出现低压区。当钻进裂缝位置时，经过压力作用，泥浆会在裂缝处渗漏，形成漏浆，会出现埋钻和塌孔等情况，因此，冲孔是施工中至关重要的一个步骤。在冲孔时，会出现一些不可预料的问题，要及时做好解决对策，使冲孔能够正常成孔，避免出现事故的发生。在进行清孔操作时，要运用正循环的换浆方式，这种方式对孔壁的稳定性很好，有助于对稳定性较差的桩孔孔壁进行施工，减少了崩塌事故的出现，能保证桩基础施工的顺利开展。尽量在早晨的时候进行清孔操作，就可以使混凝土的施工时间控制在白天，方便施工操作，在清孔之后要对孔底沉渣厚度进行检查，还有检定孔内泥浆性能指标。清孔是采用了钻机反循环系统，在换浆清孔时，运用了气举抽浆的方式，在进行清孔时，把护筒壁里面的泥浆清洗掉。试验室要制定标准的混凝土配合比，进行集中拌制，粗骨料要选择洁净的碎石，还要求质地兼顾以及级配合理。细骨料要选择符合规定标准的机制砂，它的特点是吸水率低，同时孔隙率较小。混凝土在进行灌注和运输时，要做到没有明显的泌水和分离情况。在制作导管时要注意其坚固的程度，并保证内壁光滑，没有凸起点。没节导管内径长度保持一致，偏差不大于2mm。下放时要使导管处于中间位置，保持轴线顺直，并缓慢进行沉放，避免出现卡挂钢筋笼的现象，尽量不要碰撞孔壁。在进行混凝土的首盘浇筑时，要将导管底部到孔底的长度，保持在30～50cm之间。吊入钢筋骨架之后，在没进行混凝土水下浇筑之前，要及时报请项目监理，对孔内泥浆性能以及孔底的沉渣厚度进行检定，如果出现不合格的情况，要及时作出调整，直至达到标准，才可以进行水下混凝土的浇筑。
2.2冻土地区的桥梁桩基础
1）在进行桩基钻孔时应该在土层中配置钢结构保护筒，并在筒壁外表面涂抹渣油。对于连接桩基和承台的钢筋应该做好质量检查，做好锚固措施，以确保连接钢筋的拉结作用。2）钻孔施工工作必然会引起孔壁周围冻土升温融化，施工结束后又继续冻结。而冻结的时间和冻结程度将会影响桩基施工工期和土层的承载力。因此必须选择一种合理的施工工艺，尽可能的减小对冻胀土的扰动影响。根据具体施工环境的不同可以考虑干法钻孔、湿法钻孔两种工艺。
结语
综上所述，要根据施工情况的不用，分岩溶区和冻胀区两种情况对待，并从设计和施工两个方面分别采取措施确保桥梁桩基础的使用可靠性。
参考文献
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作者简介：马财德，出生1985年05月，男，汉族，陕西榆林，本科，助理工程师，桥梁涵洞设计方向
论文作者:马财德
论文发表刊物:《防护工程》2018年第24期
论文发表时间:2018/12/17
标签：桩基论文; 桥梁论文; 岩溶论文; 桩基础论文; 承载力论文; 顶板论文; 冻土论文; 《防护工程》2018年第24期论文;