何京洪
北京建达道桥咨询有限公司，北京 100000
摘要：基础设计属于公路桥梁项目当中的重要前提，而基础施工技术属于确保工程最终质量的核心。因此，各大公路桥梁施工企业应当在建设公路的时候，对各类潜在问题展开综合考虑，以便尽可能提升整体施工质量，确保施工能够与社会发展需求相符。下面本文就以我省A公路施工为例对桥梁基础设计与施工技术进行简要阐述。
关键词：桥梁基础；基础设计；施工技术；
1 项目概况
我省A公路桥梁工程连接当地两大重要城市，路基总宽 41m，为双向 8 车道建设形式，设计速度 100km/h，沿线所有新建部分均采取 I 级公路建设标准。同时相连于当地的既有公路。桥梁墩台基础的施工基本位于地表水位以下，深入施工桥梁墩台可提高桥梁自身稳定性。施工中部分河流流速较大，现场施工较为困难。该项目属于当地高速公路全面发展的重点项目，一旦建成，便能进一步连通周边城市，属于省内的关键公路工程。
2 常见公路桥梁类型
通过观察我省A公路的结构系统可知，常见公路桥梁主要有斜拉桥、拱式桥、钢架桥、悬索桥以及梁式桥。如今在公路桥梁建设阶段，最关键的材料即钢筋以及混凝土。对于公路桥梁的基础设计过程中，施工人员应当对项目实际建设需求、项目特征以及标准等加以优先掌握。
（1）斜拉桥：有较小的梁体尺寸，较大的跨越能力，通常会被运用到没有支架的项目当中，然而有较高的技术要求，所以常用此类桥的项目包含了中等桥梁和大型桥梁项目。
（2）拱式桥：有较大的跨度，相对简单的结构，同时拥有较为美观的外形，不会消耗较多建材。然而此类桥属于推理结构，有较高的地形要求。此类桥梁多用于平原。
（3）钢架桥：有较小结构尺寸，不会应用较多混凝土，然而会耗用较多钢筋，所以有较高的造价。当今常见的钢架桥包含了立交桥以及高架桥。
（4）悬索桥：此类桥梁可以被运用到超大型或大型路桥项目当中，其总体施工较难，也会消耗较多成本。
（5）梁式桥：此类桥有较强适应性以及耐久性，同时拥有较为美观的桥梁外形。此类桥梁多用在跨径较小的项目当中，这是因为其并不具备较好的跨越能力。
3 桥梁基础设计要点分析
3.1 耐久性提升
若想确保A公路项目的最终质量，应当优先将设计重点放在桥梁耐久性的提升上。一般公路桥梁项目较为复杂，无论是施工阶段还是运营期间，桥梁都会受到行驶车辆、自然环境、人为与灾害等因素影响。与此同时，桥梁材料还会随使用时间的增加而逐渐改变，进而导致部分结构受损。所以，在设计公路桥梁的时候，应该对项目耐久性的提升予以高度关注，除考虑耐久度要求及最低混凝土标号，应对水质及环境做充分考虑，适当提到砼标号。
3.2 构造配筋率的提升
混凝土的裂缝现象属于A公路桥梁项目极为常见的现象，此现象极易影响项目整体耐久性、安全性。所以，当设计路桥项目的时候，设计人员必须参考现场具体状况以及项目需求，使钢混保护层的厚度能够被有效增加，并且逐步提升构造的总体配筋率，以便有效保护钢筋材料，防止钢筋受损。与此同时，设计人员还应将设计重点放在对混凝土裂缝加以严控的层面上，确保项目最终的质量能够达标。
3.3 基础类型
桥梁一般采用桩基础，扩大基础等，在选择基础类型的时，因充分考虑地质，根据公路等级在中小桥梁上考虑使用扩大基础，根据河床地形选择适宜的下部构造，如在农村公路桥梁中上选用如 U 台，柱式扩基等形式。
3.4 超载率对基础的影响
对于公路桥梁项目来说，其在被正式投入运营之后，难免会出现超载问题，而此类问题必将使项目整体安全性受到严重威胁。超载问题的出现，其主要成因便在于受到公路桥梁自身影响：（1）公路桥梁自身运营时间较长，其性能逐渐变低，长期负载工作；（2）在社会发展过程中，初始设计并不适用于当今的项目需求，同时相应车流量越来越高；（3）越来越多大型货车会以超载状态通过桥梁。对公路桥梁项目而言，超载问题持续性特征明显，这就导致短期很难发现桥梁会受到影响，一旦后续运维工作不及时，便极易引发诸多安全问题。所以，设计人员在设计项目的时候，应该充分考虑到区域当中行驶车辆的实际要求，也要对项目投入使用后车流量进行预测，从而对相应超载率加以明确，为车辆安全通行提供可靠保障。设计中应对路线行驶车辆考虑超载可能，如交通量较大，则适当考虑提升设计荷载系数。
4 桥梁基础施工技术要点分析
4.1 扩大基础
扩大基础是桥梁基础施工第一步，一般明挖基础是直接基础，施工将提前准备好的基础底板设置在直接承载地基位置，使桥梁上部的结构荷载可以传递到底板，间接传递到承载地基位置[1]。采用明挖施工方式扩大基础是桥梁基础施工常用方法技术，施工尤其需注意坑壁稳定性。明挖扩大基础包含基础定位、基坑开挖、排水、基底处理、结构浇筑等内容。
4.1.1 基础定位
定位放样应在基坑开挖前做足准备，确保设计图位置准确落实施工现场桥梁桥址位置。放样要按照桥梁中心线、墩台纵横轴线科学放样，以此推出基础边线定位位置，放线得到基坑开挖范围，做好标记。其中，基坑各个定位位置标高要在开挖过程中再次检查一遍，以水准测量方式检查。
4.1.2 基坑开挖
开挖基坑并不会对周围建筑造成影响的施工区域，可以采取坑壁不支撑方式开挖基坑[3]。
而若基坑坑壁容易被地下水渗入，或周围坑壁土质不稳定、开挖场地受到限制等情况，则需要对坑壁进行支撑处理。以下情况也需要对基坑进行支撑处理：（1）放坡开挖工程量较大；（2）基坑开挖不符合技术经济要求 ；（3）基坑过深且场地受到限制的。对基坑进行支撑，可采取挡板、钢木结合、混凝土护壁、锚杆支护等方式支持。现代化桥梁基础施工中多采用框架式、直衬板支、横衬板方式进行支撑。
4.1.3 水中桥梁基坑开挖
针对水中桥梁基坑开挖，可采取围堰法进行施工，以围堰实现防水、围水操作，也起到支撑施工平台、支撑坑壁作用。但是，采用围堰支持施工需做好以下几点内容 ：（1） 围堰高应超出施工时最高水位70 cm以上，最少也应在水位50 cm以上，预防地下水影响施工的围堰则需高出水位20~40 cm。（2） 围堰可按照基础施工要求，预留施工工作面积，堰身的尺寸需确保强度和稳定性满足施工设计要求，确保基坑开挖阶段围堰不发生滑动、破裂等。（3） 围堰要具有一定防水质量，需采取措施加固围堰，避免围堰处发生渗漏，以此减轻排水工作压力。为减轻围堰外围边坡受到的冲刷，应在筑起围堰后对河水可能冲刷到的河床做好防水防冲刷处理。（4） 围堰施工尽量在河流枯水期开工，减少施工难度和施工耗费。大部分公路桥梁常采用土石围堰支持施工，也有采用木笼、竹笼、钢板桩等为支持的围堰，要针对现场水流条件选择合适的围堰。
4.1.4 基坑排水
由于桥梁基础基坑开挖多位于地下水位以下，故基坑底部可能会渗入地下水，需采取方式及时排除基坑内地下水，保障施工稳定开展。排除基坑内地下水要估算出涌水量，采取专业排水设备进行处理，目前桥梁施工中的排水方法有井点排水法、集水坑排水法等。井点排水法在一些河流周围图纸存在流沙、地下水位偏高、基坑开挖面积大、开挖深的情况下使用，但是该排水方式所需设备较多，施工布置复杂，应对施工现场仔细勘察，确定需采用此方式后再采用。集水坑排水法则是一种应用广泛的排水方式，采用该排水方式可解决大部分桥梁基坑排水问题，排水投入成本相对较低，但是对于施工周围存在流沙的方式则不能很好解决，需采用井点排水法实时排水。
4.2 桩基管柱基础
4.2.1 沉入桩基础
沉入桩基桩材料为钢筋混凝土，多在厂家预制完成后运送到现场安装施工。沉入桩截面有实心方桩、空心管桩，管桩为厂家以离心方式制造，有Φ=40、55 cm两种，管壁厚度一般在8~10 cm。钢筋混凝土沉入桩制作需满足国家《公路桥涵施工技术规范》，要求钢筋混凝土沉入桩纵向主钢筋采用对焊接头连接，螺旋筋禁锢主筋，交接位置以点焊方式或铁丝固定。其中，若混凝土纵向主筋需要焊接，应在冷拉之间以闪光方式接触焊接，混凝土灌注需从顶向桩尖连续灌注，严禁中途停止灌注。若在现场预制钢筋混凝土桩，应设置平整的制桩地，设置好模型、立模，先制作钢筋骨架，混凝土浇筑后要及时养护。（1） 锤击沉桩。若施工该区域为黏性土，则需锤击沉桩，以冲击方式将桩打入土内，控制桩入土深度超过30 m。以桩锤、桩架、动力装置锤击沉桩，以“重锤低击”为原则，桩架起到锤击导向作用，桩顶设置桩帽，承担冲击保护桩顶。施工应先对各项锤击设备检查，确保桩锤、桩帽及桩中轴线一致，控制好桩锤动能，锤击沉桩。若桩尖达到设计标高，但沉入度仍不符合要求，则需继续下沉桩，确保沉入度满足要求后停止。（2） 射水沉桩。采用射水沉桩，在插桩基过程需设置输水胶管，避免胶管脱落，桩基基本稳定后，装上桩帽，先以较小水压让桩自动下沉，控制桩下沉速度，速度不宜过快，避免射水水管堵塞。
4.2.2 灌注桩
灌注桩在施工现场由专业人员控制钻孔灌注，以钻孔机械将底层钻为指定孔径、深度，将预制成型的钢筋骨架置于孔内，之后灌入流动性混凝土，混凝土凝结后形成质量可靠的桩基。灌注桩水下操作应采取垂直导管法灌注，减轻灌注难度。相较于沉入桩的锤击方式，灌注桩施工噪声小，对周围环境影响小，且水下作业设备没有大幅度振动。此外，灌注桩的施工难度较小，对设备要求不高，可以用于修建直径在预制桩直径以上、入土深度较大、承载力要求较大的桩基。灌注桩对地基土质的要求也不高，大部分桥梁基础施工均可使用。但是，若施工区域为粉砂土质，则需注重避免孔壁坍塌导致形成流沙。采用灌注桩施工注重做好坑底沉淀处理，保证灌注的整体质量，减少坑底沉底对桩自身承载力的影响。混凝土从泥水中灌注，故其质量控制对施工极其重要，Φ＞2.5 m的桩成为大直径桩，大直径桩以其自身质量、效果优势在我国桥梁建设中应用广泛，其应用形式从实心桩发展到空心桩，施工可采取钻孔灌注、预制桩壳钻孔埋置等方式，将大直径桩做成变截面形式，提高施工质量。
4.2.3 沉井基础
桥梁基础施工中断面和刚度比桩大的筒状结构为沉井基础，施工需在现场构筑沉井基础，开挖井内土方，保证沉井基础落到指定地基位置。在岸边、潜水制作沉井，可借鉴“筑岛法”建筑。深水区域则以浮式沉井支持，将沉井以漂浮形式运送指定位置，再下沉操作。按照形状、用途等可将沉井分成不同种类，但是沉井都需遵循以下施工要点 ：沉井最佳下沉深度在10~40 m ；抗水平作用力高于其他基础形式 ；沉井刚度大、变形小，对于一些设计要求严格的拱桥、斜拉桥、吊桥等都可采用沉井支持。沉井下沉是施工难点，下沉需从井孔内除土，清楚刃脚阻力，降低沉井井内壁摩擦力，以沉井自身重量平稳下沉。除此之外，可以高压射水、压重等方式辅助，提高沉井下沉效果。
结束语
综上所述，对于公路桥梁项目而言，基础工作极为关键，若想确保工程的最终质量，就应对项目实际建设的环境、要求等加以考虑并对设计进行全面优化，并且在实际建设过程当中，严控各施工流程的技术，如此方能保证公路桥梁项目能够被有效落实。
参考文献：
[1] 马德龙，刘艳孝.建筑地基与基础工程施工技术的应用思路构架实践[J].中国标准化，2018（22）：141-142.
[2] 裴迎春.浅谈旋挖钻机成孔工艺在公路桥梁桩基础施工的应用[J].甘肃科技，2019，35（13）：101-103.
[3] 温宏平.城市道路旧水泥混凝土加铺沥青混凝土改造施工质量控制思路构架实践[J].建材与装饰，2018，552（43）：248-249.
[4] 谢明.论水利工程防渗施工处理措施思路构架实践[J].智能城市，2019，5（12）：186-187.
[5] 吴德华，田卫之.浅谈桥梁高墩建设中的翻模施工技术体会[J].智能城市，2018，4（07）：151-152.