摘要：岩土工程是对岩体和土体的研究，其中桩基的设计对建造工程的基础的稳定性有着至关重要的作用。本文结合桩基设计的意义，以公路桥梁桩基设计为例，分析桩基设计中应注意的问题及设计要点。
关键词：岩土工程 桩基设计
1 桩基设计的意义
桩基是结构物的主要承重部分,其质量的好坏,直接影响结构物使用的安全性及长久性。而桩基又属隐蔽工程,其质量的检测、评价为工程建设各方所关注。近年来建造工程越来越多，每年的桩基需求量很大，桩基的检测频率、方法不断加强，因此桩基设计的质量控制越来越重要。
桩基工程是一个系统工程,其分类繁多。在公路桥梁建设中,普遍为长、大直径桩(直径,按承载力分为摩擦桩、端承桩、摩擦端承桩,按成桩方法分则以灌注桩为主,灌注桩依成孔方法又分为冲孔、钻孔、挖孔等。
2 桩基设计中应当注意的问题
2.1理解桩基竖向力及其原理
桩基要就会与土层之间发生位移。由于地球引力的作用，桩基所承受的力势必朝下，桩基与土层之间产生相对位移，形成剪力。
2.2因地制宜，对症下药
由于我国幅员辽阔，在自然环境的影响下，形成各种各样的地势地貌，有高山有平原，有高坡有溶洞，各个地方多少都有人居住，为了出行的方便，人们开始修建工程，而桩基的关键地位在此时就越发地明显，我们不能眉毛胡子一把抓，千篇一律，照搬照抄，应当根据实际情况来综合分析，所以在设计过程中要认真研究各个地貌，有必要亲自到现场考察。
2.3具备丰富的专业知识
桩基是工程设计的重要基础，因此不仅要了解桩基竖向力所产生的桩基负摩阻力，机理和原因，更要懂得如何计算负摩擦力。这就要求设计者有专门和系统的训练和学习的经验，并且能够懂得理论结合实际，熟练地运用理论知识，如果对现实实际情况做了充分的调查和研究，那么就可以使建造工程桩基设计中的安全系数提到一个更高的层次。
3 岩土工程中的桩基设计要点
建筑、公路桥梁、水利均需要岩土工程对地质进行勘察才能进行桩基的设计，以下谈以下公路桥梁桩基的设计。
3.1准确计算桩基的承载力
在进行公路桥梁桩基设计和施工时，不能简单的依靠一些以往的经验来进行，需要对一些重要的数据进行专业科学的计算。桩基是用来支撑桥面及车辆的重要部分，因此，需要对桩基的最大支撑能力进行有效地计算，从而更好的设计桥梁所能承受的最大重量，保证桥梁和车辆的相应安全问题。在对公路桥梁桩基最大承载力进行计算时，应该参照我国当前相关的公路桥梁桩基计算公式进行计算，公式的表达式为：[P]=（clA+c2Uh）Ra。在该式中[P]表示的是桩基所能承受的最大承载力，Ra表示桩基底部岩石的极限抗压力强度，h表示的是桩基深入底部岩石中的深度，U表示的是桩基进入岩石层内部分的地面周长，而A表示的是装基底部的截面积，另外的cl和c2都表示的是一个相对固定的系数。在使用这一公式进行桩基最大承载力时，应该注意一些相关的补充和说明条件，比方说h指的是桩基在去除风化层后深入岩石层的深度，如果在计算过程中不重视这一问题，那么将直接导致最终的计算结果与实际差生偏差，从而给整座公路桥梁项目带来一定的安全隐患。
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3.2桩基配筋的布置
桩基界面的配筋通常都是由桩基所受内力决定的，通过m法或其他可靠依据进行计算，这种方法可以有效地保证弯矩均匀分部，形成一条自上向下的波形曲线，这种曲线通常呈衰减型。根据相关数据显示，桩基的最大弯矩通常显示在地面下方3m左右位置，第一个弯矩为零的位置多位于桩基入土深[1]度h=4/αh位置。在桩基承载力验算和设计过程中，通常选用两种方式来布置桩基，一种是在桩基最大弯矩部位进行布置，将桩基竖向钢筋从顶部一直伸到最大弯矩部位，同时留下桩基钢筋的锚固长度，这种配筋最容易穿过软土成，通常对软基基础使用较多；另一种方法是将桩基竖向主筋从桩基一半部分伸至桩底，采用这种配筋方法的缺点是增加了桩基受力和工程成本费用，相比较第一种方法，有很多不足。产生这种方法的主要原因是前者在桩基较长部分不设钢筋，减少了钢筋的使用量，当发生断桩现象，拔出钢筋笼之后，对桩基进行二次钻孔时可减小桩基施工时出现的偏差，但增加了工程施工的难度，而后者可以减小施工的难度，对装进更加容易固定。
3.3准确确定嵌岩深度及桩端持力层厚度
在公路桥梁的实际设计过程当中常常遇到软质岩层中夹有硬度很高的岩层，还有可能地下存在溶洞结构。为了确保钻孔桩能够达到相应的承载能力，就必须使其通过夹层，到达持力层的深度，这会给施工带来极大的难度，影响工程在工期规定的范围之内完成。对桩底基岩厚度的确定，主要有三个条件：不考虑桩身周围覆盖土层侧阻力，嵌岩灌注桩周边嵌入完整和较完整的未风化、微风化、中风化硬质岩体的最小深度，按构造要求0.5m。要求桩底以下三倍桩径范围内无软弱夹层、断裂带、洞隙分布。在桩端应力扩散范围内无岩体临空面。对于一般夹层，只要满足前两个条件即可作持力层。对岩溶地区桩基，由于岩体形状奇特多变，岩溶洞隙的分布毫无规律，现有勘探手段难以事先查明它的准确位置及大小，导致工期延长、工程费用增加。
3.4桩检测
3.4.1检测成孔质量
进行桩基建设时，成孔的质量关系到成桩的质量：桩孔的孔径过小时会降低整个桩基的的承载力；桩孔上部扩径时会增大成桩上部的侧阻力，而下部侧阻力得不到完全发挥；桩孔偏斜时使桩基承载力不能够得到有效的发挥；过厚的桩底沉渣减少了有效桩长。因此，检测成孔质量是保证成桩质量最为重要的环节。检测成孔质量主要是检测桩孔位置，检测孔深、孔径，检测垂直度以及检测沉渣厚度等。
3.4.2检测桩基承载力
①静荷载试验法。作为检测桩基承载力的方法之一，静荷载试验主要是检测基桩竖向以及水平承载力，其中竖向静荷载被广泛应用于建筑工程中。静荷载试验以桩基实际受力为试验参照标准，尽可能贴近实际情况，这也是其最为突出的特点。静载试验应用于检测工程试桩，具有较高的精确度，一般将误差控制在10%以内。
②高应变动检测。高应变动检测的主要原理是通过重锤进行瞬态冲击桩顶，然后使桩基周围的土塑性变形，运用应力波理论对桩土体系进行分析并得到有关参数，进而揭示在接近极限时桩土体系的工作性能，并对桩身质量做出相关分析，从而得到桩基极限状态的承载力。
3.4.3检测桩基完整性
①低应变动检测。低应变动检测就是通过施加微量的激振给桩顶，使桩身以及其周围的土体产生微振，并在这时用仪表对桩顶振动的频率以及其加速度进行测量记录，然后运用波动理论认真分析记录结果，从而完成对桩基施工质量的检测、明确桩身的完整性，并对基桩承载力做出适当的预估等。
②声波透射法。声波透射法原理是通过分析混凝土中超声波传播的相关声学参数的变化以及其波形，进而判断出桩身混凝土是否具有连续性，同时对断层、蜂窝等缺陷做出判断，明确其大小与位置。
结语
岩土工程桩基础施工是一项十分复杂的工程体系，是保证上部建筑安全的关键。因此，对基坑、桩基等的设计质量要求要严格。在桩基的设计中需要准确计算桩基的承载力、桩基配筋的布置、准确确定嵌岩深度及桩端持力层厚度，最后还要进行桩检测，以确保桩基设计的质量，为建造工程的上部结构的稳定性。
参考文献
[1]彭卫平,廖建三.广州地区建筑桩基设计参数分析与选取[J].岩石力学与工程学报,2011,23(6).
[2]蒋勇.浅析公路桥梁的桩基设计[J].商品与质量,2016,(7).
[3]黎英.公路桥梁桩基设计应注意的问题[J].城市建设理论研究（电子版）,2014,(36).
论文作者:符纳
论文发表刊物:《基层建设》2016年28期10月上
论文发表时间:2016/12/12
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