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浅析公路桥梁桩基设计应注意问题 　　【摘　要】桩基础是桥梁的两种重要基础类型之一，在桥梁的设计计算与施工中起着举足轻重的作用，万丈高楼平地起，只有基础稳固，才能构造经久耐用、安全稳固的上部构造。因此如何设计选择合理的桩基础，对保证安全，节约投资，降低造价有着巨大的作用。这里主要介绍如何正确的区分桩基础中的端承桩与嵌岩桩；在实验结论的基础上正确的计算桩基承载力；怎样准确确定嵌岩深度及桩端持力层厚度；还有怎样合理的布置桩基配筋。 　　【关键词】端承桩；摩擦桩；桩基承载力 　　1.正确区分端承桩和摩擦桩等桩基类型 　　通常认为，凡嵌岩桩必为端承桩，凡端承桩均不考虑土层侧阻力。实际上，大量现场结果表明：桩侧阻力、端阻力的发挥性状与上覆土层的性质和厚度、桩长径比、嵌入基岩性质和嵌岩深径比、桩底沉渣厚度等因素有关。 　　一般情况下，上覆土层的侧阻力是可以发挥的，而且随着长径比l/d的增大，侧阻力也相应增大；只有短粗的人工挖孔嵌岩桩，端阻力先于土层侧阻力发挥，端阻力对桩的承载力起主要作用，属端承桩。对l/d15－20的泥浆护壁钻(冲)孔嵌岩桩，无论是嵌入风化岩还是完整基岩中，桩侧阻力均先于端阻力发挥，表现出明显的摩擦型。对于l/d≥40，且覆盖土层不属于软弱土，嵌岩桩端的承载作用较小，此时桩基受力状态为摩擦桩，桩端嵌入强风化或中风化岩层中即可。在某些地区，泥质软岩嵌岩灌注桩l/d45时，嵌岩段总阻力占总荷载比例小于20%；l/d60时，嵌岩段端阻力占总荷载比例小于5%。究其原因，一方面由于嵌岩桩桩身的弹性压缩，导致桩顶沉降，这个弹性压缩量引发了桩周土体的剪应力，也即是土对桩的摩阻力。另一方面，钻孔桩的孔底残留的沉渣，形成一个可压缩的软垫，至使桩底也会产生沉降，这一沉降和上述桩本身的压缩导致桩身与土体、嵌岩段桩身与岩体产生相对位移，从而产生侧阻力。而这种桩身弹性压缩和桩底沉降是随着长径比l/d的增大而增大的，因而导致摩擦力和侧阻力的增大。 　　同时，传递到桩端的应力也随嵌岩深径比hr/d的增大而减小。当hr/d5时传递到桩端的应力接近于零；但对泥质软岩嵌岩桩，hr/d=5－7时，桩端阻力仍可占总荷载的5%～16%。 　　由此可见，端承桩和摩擦桩的区分，不能单纯从是否嵌岩来区分，要考虑上覆土层的性质和厚度、桩长径比、嵌入基岩性质、嵌岩深径比和桩底沉渣厚度等因素。 　　2.科学计算桩基承载力 　　桩基承载力的计算是桥梁设计的重要内容。关于承载力的计算公式，《公路桥涵地基与基础设计规范》(JTGD63-2007)给出了明确的规定：支承在基岩上或嵌入基岩内的钻(挖)桩，其单桩轴向受压容许承载力［Р］，可按该规范中的公式计算，公式表明：嵌岩桩的单桩轴向受压容许承载力［Р］，仅取决于桩底处岩石的强度和嵌入基岩的深度，以及清孔情况、岩石破碎程度等因素。根据规范描述，通常认为只要是嵌岩桩，就是端承桩，就适用于这个公式。实际上，只有在嵌岩桩在清孔绝对干净，桩底处于理想支撑，桩底岩石完整且强度很高时，桩的竖向位移很微小，桩基才表现为典型的端承桩，公式的使用是无可争议的。实际工程中，只有当桩基长径比较小，土层侧阻力占比例不大时，桩基主要表现为端承桩的特征，公式才可使用。 　　公式中对“h”的要求是“桩嵌入基岩的深度，不包括风化层”。通常的理解是桩必须嵌入新鲜基岩，而不论其上面风化岩层的强度如何。有的强风化硬质岩(如花岗岩)，其极限强度往往大于极软岩新鲜岩的强度。说明一般硬质岩的微弱风化层、甚至强风化层的强度都相当高，不考虑这些层次的嵌岩深度，一律要求嵌入新鲜基岩是不妥的。按照这个原则，在风化层很厚的情况下，桩基嵌岩很深。在设计上，必然导致计算承载力［Р］远小于实际极限承载能力Р；在施工上，则会导致工程量的增大，工期的延长，成本的增加等情况。 　　工程试验证明，当岩面较平整，桩的嵌岩深度h2d时，桩侧嵌固力约占总荷载50%以上。随着嵌固深度增加，承载力也随之增大。但嵌固深度h3d时，承载力增长不大。公式中没有对h规定限值，也没有随h值增大而设定相关的折减系数。因此，在桩基设计实践中，当桩基承载力需要通过较大的嵌岩深度来提高时，不妨考虑加大桩径。 　　3.准确确定嵌岩深度及桩端持力层厚度 　　桥梁工程桩基设计中，经常会遇到两软弱岩层之间穿越强度很高的一定厚度的岩层(夹层)，或者有些地区溶洞比较发育。如果这种夹层厚度不够承载厚度要求，钻孔桩就需要穿越夹层，以达到持力层，这对施工机械和施工进度都是极大的考验。 　　对桩底基岩厚度的确定，主要有三个条件：(1)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；(2)要求桩底以下3倍桩径范围内无软弱夹层、断裂带、洞隙分布；(3)在桩端应力扩散范围内无