淺析山區(qū)公路橋梁的基礎設計
2016-11-21
1 前言
由于山區(qū)公路地質條件的復雜性和多樣性，使得山區(qū)橋梁基礎設計具有相當大難度，加上山區(qū)經(jīng)常會遇到喀斯特、滑坡等不良地質條件，更增加了設計基礎的復雜性。
近年來，公路建設與環(huán)境保護的日益受到關注，一些比較粗糙的基礎設計往往誘發(fā)地質病害，對其地基處理，增加了項目的成本，原有的自然環(huán)境被破壞。所有的跡象都在促使工程設計應盡可能地把環(huán)境保護放在優(yōu)先地位，以減少對自然環(huán)境的前提下，設計應該更仔細設計基礎結構，因地制宜的選擇最合適的。
2 基礎設計的概念
地層結構和地層接觸物是建立結構的基礎。設計結構和施工質量起著至關重要的作用?；庸こ淌请[蔽工程，如有缺陷，難以發(fā)現(xiàn)，難以修復，這些缺陷的存在往往直接影響到整個結構甚至安全。根據(jù)項目的進度，施工進度往往受到基礎工程的控制。基于項目的費用，通常整個結構物的成本占相當大的比例，特別是在地質條件復雜的環(huán)境中施工更是如此?；A工程影響到整個工程的質量，工期和成本，在工程建設中占有重要地位。因此，對橋梁工程的設計人員應具備專業(yè)的知識，對橋梁基礎的全面把握，了解各種橋梁基礎的特點和適用范圍，尤其是在復雜地質條件下的基坑工程的設計中，這樣才能確保橋梁工程建設的更好。
3 山區(qū)公路橋梁基礎工程的分類和特點
淺基礎和深基礎是根據(jù)埋置深度區(qū)別的。淺基礎是指埋深較淺的易施工的；深基礎是指淺層條件較差土體的影響，需埋深的且不易施工的基礎。
3.1淺基礎及其特點
淺基礎的特點是結構簡單，不需要大型設備，經(jīng)濟實用，更廣泛的應用在中小型橋梁中。淺基礎的剛性和柔性是根據(jù)應力條件和結構劃分的。剛性基礎是指沒有配置受力鋼筋的。具有穩(wěn)定性好、施工方便、能承受較大的負荷的特點，是橋梁涵洞結構的首要考慮的基本形式。但它對持力層的承載能力是要求的，如果承載力不滿足要求，在地基處理與加固后可以使用。一定數(shù)量的鋼筋配置在柔性基礎上中是必需的，如十字形基礎，箱形基礎等。其特點是整體性能好，抗彎剛度大，對上部結構的附加應力比較小，適合用于地基差而上部結構具有較高要求的條件下。
3.2深基礎及其特點
深基礎具有承載能力強，穩(wěn)定性好，埋深較大，施工周期短，適合于大規(guī)模、大跨度橋梁的特點。常見樁基礎，沉井基礎，氣壓沉箱基礎等。沉井基礎以井內(nèi)挖土，依靠自身的重力克服壁面摩擦使得下沉至設計標高，再通過混凝土保護層，并填充孔，使其成為橋墩或其他結構的基礎。沉井基礎是無底的有蓋的結構，依靠自身的重力在壓縮空氣沉箱下沉到工作室內(nèi)挖土。
這兩個基礎有整體性強，穩(wěn)定性好，能承受較大的負荷的特性。但在公路橋梁中最常用的是樁基礎。
3.3樁基礎及其特點
樁基礎是由根樁和承臺兩部分組成的。在承臺上布置一排或多排樁，所有樁連接形成一個整體，荷載傳遞。樁基礎是承臺以上結構物通過承臺的作用，受地基持力層的樁與承臺連接構成一個整體共同受到荷載。樁側和樁端將土體抵抗樁荷載的摩擦力向下傳遞到每個樁周圍的土層中。樁基礎的特點是承載力高，穩(wěn)定性好，承載力沉降量小而均勻，具有更好的適應性。樁基礎的打入樁、挖孔樁和鉆孔灌注樁是根據(jù)施工方法劃分的。而根據(jù)樁基礎的受力特點可分為嵌巖樁和摩擦樁。嵌巖樁是指樁通過松散軟弱土，或嵌入巖硬土層或實際的非壓縮性土層，樁底土體的承載豎直荷載，這就是所謂的嵌巖樁。摩擦樁是指穿過穿過并支承在各種壓縮性土層，主要取決于樁側土承受垂直荷載的摩擦。要注意的一點是，嵌巖樁是大多數(shù)的垂直荷載由樁底地層抗力來承擔，但樁身壓縮載荷較大時，會產(chǎn)生樁側摩阻力，設計時應考慮。對于摩擦樁，一般情況下，對樁側土的垂直承載樁底土體的摩擦，阻力也部分承載垂直荷載。
4 公山區(qū)路橋梁基礎工程的形式和特點
山區(qū)公路的橋梁的墩臺的基礎形式主要有兩種：鉆（挖）孔樁（嵌巖樁或摩擦樁）和明挖基礎。
在設計中，應根據(jù)地基的具體情況選擇。一般來說，對于橋梁工程地質條件較好的，巖層或地基持力層埋藏淺的，一般不超過5米的，且具有穩(wěn)定的基巖的，從邊坡到基礎邊緣具有一定的安全距離的，我們首先選擇明挖基礎。小的結構，如涵洞，通道，設計時一般考慮淺基礎，基礎持力層達不到承載力要求的，可采用更換或在處理的地基時考慮加固的方法。對重負載，，地基土承載力弱的，合適的持力層在較深的位置時，可以考慮采用樁基礎。樁基礎的設計核心是在滿足單樁承載力的前提下，以摩擦樁的長作為控制指標；嵌巖樁一般選用雙控指標：嵌巖深度和基巖強度。
山區(qū)橋梁的設計幾乎涵蓋了所有橋梁的類型，橋梁結構的安全性依賴于可靠的結構分析和合理的處理措施。對于某些地形條件不利的地區(qū)要求更嚴格，穩(wěn)定性分析是在山區(qū)橋梁的設計中不可缺少的一部分。山區(qū)地形復雜，溝壑縱橫，施工現(xiàn)場布局是非常困難的，特別是大型施工設備的使用很不方便。施工現(xiàn)場幾乎是不可能提供大型施工現(xiàn)場的，結合山路彎曲和運輸條件差，預制構件在山區(qū)橋梁設計受到限制。另外值得一提的是，在復雜的山區(qū)公路中數(shù)量繁多的小型構造物小結構的合理使用性和區(qū)位的準確性在公路設計的優(yōu)劣中也扮演著關鍵的角色。
5 結束語
因此，對于復雜的山區(qū)公路，結構物布置的合理性尤為重要。公路進山，導致更多的結構物，與平原地區(qū)相比，大量結構物造成了在公路建設成本上山區(qū)比平原區(qū)高多了。對于大多數(shù)經(jīng)濟不發(fā)達的山區(qū)，橋梁成本的合理性是一個很現(xiàn)實的問題，所以山區(qū)橋梁設計的可行性應該考慮的不僅是技術，更重要的是要考慮選定類型的經(jīng)濟指標在最佳的范圍。山區(qū)橋梁應技節(jié)約工程成本，具有良好的經(jīng)濟指標。山區(qū)橋梁應基于環(huán)保意識下合理建設，應避免大填大挖，做好不良地質災害的預防工作，盡可能減少對植被的破壞，減少河流的污染。
總之，山區(qū)橋梁設計的一般原則可以概括為：結構的安全性，使用的舒適度，經(jīng)濟的節(jié)約型，施工和維護的方便性，外觀的觀賞性，以及與自然的和諧性。
參考文獻
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作者簡介：于洋（1974.11-），就職于山東省泰安市公路局工程一處，從事交通工程有關工作。
