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公路桥梁基础设计与施工技术问题探究李英帅

发表时间：2021/6/4 来源：《基层建设》2021年第2期作者：李英帅

[导读] 摘要：公路桥梁作为区域发展中的基础设施在经济快速发展的今天发挥着越来越重要的作用，在国民经济综合运输体系中的重要性也日益明显。

        天津市市政工程设计研究院
        摘要：公路桥梁作为区域发展中的基础设施在经济快速发展的今天发挥着越来越重要的作用，在国民经济综合运输体系中的重要性也日益明显。交通流量的日益增大对公路桥梁的运输能力、承载能力、使用年限甚至是环保能力都提出了更高的要求。公路桥梁的基础设计是一项工程的基础，而施工技术的选择则决定了公路桥梁的质量。因此，在公路桥梁的建设过程中要十分注意从规划到设计、施工、运营等各个阶段的问题，充分考虑公路桥梁长远发展的各种问题，力争把公路桥梁设计建设成真正的利民之路。
        关键词：公路工程；桥梁基础；设计要点；施工技术
        1、公路桥梁基础设计应遵循的原则
        1.1安全性原则
        公路桥梁是社会发展中重要的基础设施之一，其质量好坏直接影响着人们的生命财产安全，因此，在公路桥梁设计建设中要把握安全性原则。安全性原则体现在两个方面：一是公路桥梁本身的安全，包括设计方案合理、施工材料质量过关、监督管理严格等，从而保障公路桥梁质量安全；二是施工人员的人身安全，公路桥梁建设会遇到未开发过的区域，如山区等危险地区，因此要保障施工人员的人身安全。
        1.2生态环保的原则
        近几年来，对于生态环境的保护越来越重视，在修建公路桥梁时不仅要求快速、安全、舒适，还要求对于生态环境进行一定的保护。过去在进行道路工程建设时，受环保意识、技术条件等多重因素的影响，一些多余的或不科学的土石方工程也随之产生，使得地质结构发生改变，道路周边环境受到破坏。因此，在进行最初的基础设计时要高度重视公路桥梁等周围环境的的视觉建设和生态发展的平衡，树立环保意识，遵循可持续发展原则，避免对环境造成污染，加强公路绿化的发展脚步，尽量将公路桥梁在修建过程中对生态环境的破坏及影响降到最低点。
        1.3“以人为本”原则
        人、车、路构成了公路交通系统。这3个要素之间并不是简单的叠加，而是相互依赖、相互制约、相互补偿的。公路桥梁的设计者不仅要满足人们对交通本身的需求，更要满足不断美感需求、舒适度需求等。这就要求设计者不断更新设计理念，不断地学习和交流，大胆采用新工艺、新桥型，避免千篇一律的模式出现，使公路和桥梁成为一道风景。
        2、公路桥梁的分类
        对于公路桥梁工程，根据其结构体系不同，可将其分为五种类型，具体包括拱式桥、悬索桥、梁式桥、钢架桥以及斜拉桥。在当前的公路桥梁工程施工中，主要施工材料为混凝土、钢筋材料等等，而在一些景区桥梁工程建设中，一般采用木质桥梁工程或者石板桥梁工程。在公路桥梁工程设计建设中，首先需要了解桥梁工程建设要求以及各类桥梁工程的特点。拱式桥的跨度较大，结构形式简单，并且外形美观，所需施工材料数量比较少，但是，作为一种推力结构形式，拱式桥对于地形条件的要求比较高。因此，如果在平原地区建设拱式桥，则应结合实际情况适当抬高桥面标高。悬索桥的应用并不常见，一般在大型桥梁工程或者超大型桥梁工程项目建设中可采用这一结构形式，施工难度较大，并且施工成本较高。梁式桥的适应性比较强，耐久性好，并且外形美观，但是，其只能被应用于中小跨径桥梁工程施工中，跨越能力比较差。钢架桥的结构尺寸比较小，混凝土用量较少，但是钢筋用量多，因此造价比较高，高架桥、立交桥均属于钢架桥。斜拉桥的梁体尺寸比较小，跨越能力大，可被应用于无支架施工中，但是，其对于施工技术的要求比较高，因此主要被应用于大型桥梁工程以及中等桥梁工程施工中。
        3、桥梁桩基础设计要点
        3.1地勘测量
        在完成前期道路整体线路走向勘定及桥梁选址后，进行初步设计以确定桥梁平面位置及桥梁整体结构形式，根据桥梁上部结构及其他荷载数据确定桩基数量及桩位。在正式开展桥梁结构设计工作前，应提前进行详尽的地质勘探，并调阅选址当地历年的水文气象资料，特别是历年极端水文气象案例。根据实际需要进行相关测量工作，用以确认桥梁通过河流的河水流量、流速、历史最高水位及最低水位等基础信息，为后期桥梁结构设计提供准确的参考资料，保证设计的严谨性和安全性。根据选址处详尽的地勘资料，确定桩基础所在部位岩土的类别。根据岩石或土壤类别进行相关岩土试验，准确测量岩土的承载力及其他特性指标数据，为后期精确设计提供数据支持，保证设计方案的安全性和经济性。

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        3.2桩基础形式选择
        根据前期地勘资料显示的岩土地质情况选择桩基形式，一般情况下，桩基可分为摩擦桩、端承桩及摩擦端承桩三种。摩擦桩是通过桩基周围与岩土接触，并且受到岩土包裹及横向挤压，在桩基顶部受到上部结构传导向下的竖向荷载时，周围岩土发生剪力形变而对桩周产生一个向上的摩擦力。摩擦桩一般搭配扩大桩头施工；端承桩又称支承桩、嵌岩桩，是通过桩基的钢筋混凝土结构直接着力在下部坚硬岩石中；摩擦端承桩则是在特殊地质状况下使用的兼顾摩擦桩和端承桩特点的桩基形式。
        3.3桩径、桩长的确定
        桩基础桩径、桩长的设计，应建立在对桩基极限承载力、竖向承载力、抗震及桩身结构等相关数据验算结果之上确定单桩荷载，并考虑相应安全系数和结构系数后，计算出桩基的直径和长度，确定适宜的长径比。在桩基设计过程中，要充分考虑桩基施工时，由于碰到遇水膨胀的软土、黏土及探头石、泥浆过稠等原因影响，造成桩基缩径的情况。摩擦桩则要防止扩径，进而削弱桩基的竖向承载力和水平抗剪力。
        4、公路桥梁基础施工技术
        4.1支架搭设施工
        在进行桥梁工程基础结构施工中，在墩柱搭设方面，需要满足垂直运输要求。为了保证现浇梁不发生变形，要求严格控制支架体的强度以及刚度，同时，在支架的纵、横、斜向上，还需要设置连接杆，保证支架结构整体稳定性。
        4.2桩基土层选择设计和施工分析
        在公路桥梁桩基基础的设计和施工过程中，针对一些地区的土层比较潮湿和具有粘性，受到地下水或是气候条件的影响，使得土层的载重力较小。因此，我们就需要增加地基基础的强度，减少土层的沉降，可以使用强度较高、稳定性能好的土进行代替处理。为了将地基的强度进一步的提高，我们可以使用夯实碾压的办法，来增强地基的强度，进而达到对地基中的松软的土进行夯实或是碾压的目的。使用这类方法可以最大化的减少工程完成后的地基沉降，保证工程质量。一般来说，采用化学的处理方式主要是往土体里面加人水泥浆、丙烯酸按、碱液凝固剂等等这些可以固化的化学物质，在桩基土层的设计施工过程中，把这些可以固化的化学物质加入之后，可以和水或是土层发生化学反应，使得土壤变得较为坚硬，可以很好的改善土壤的硬度，使得原本不可以施工或是不达标的施工基础得到改善。
        4.3钢筋工程施工
        在钢筋笼制作方面，可在施工现场制作成型，然后采用吊车进行吊装，同时采用分节入孔的方式进行施工。在第一节骨架入孔后，要求采用支撑将其规定在中心位置，然后再将另一节骨架吊起，与上一些骨架进行连接，并应用电焊进行连接。在焊接施工中，可综合考虑实际情况选用多台电焊设备。在钢筋笼吊装过程中，必须保证对准孔位，避免偏差过大对孔壁造成破坏。
        4.4围堰基坑开挖施工
        在围堰基层开挖施工中，首先需要做好降水处理，可向基坑中进行注浆止水，根据土质实际情况确定注浆厚度。如果基坑周边有渗水或者渗泥的情况，则应选择位置较远的区域进行注浆止水。在围护桩施工过程中，如果遇到硬度较大的物体，则可能会造成有些围护桩发生位移或者渗漏，影响桥梁工程基础结构稳定性，对此，可利用土体加固处理施工方式。
        5、结束语
        综上所述，公路桥梁是现代交通基础设施中的重要组成部分，为给施工作业提供可靠的指导，合理的设计方案尤为关键。本文结合公路桥梁工程实例，围绕其基础设计工作展开分析，提出一些设计要点。在类似的公路桥梁工程中，也应注重对基础工程的设计，兼顾建设要求、现场作业条件等多方面因素，加强对技术的控制，以便给全桥的施工作业创造良好条件。
        参考文献：
        [1]浅析公路桥梁建设的现状及安全对策[J].罗小刚，陈森林.科学之友.2020（24）
        [2]公路桥梁存在的问题及管理措施[J].卿勇.价值工程.2020（04）
        [3]公路桥梁建设的现状及发展趋势[J].雷志永.交通世界（运输.车辆）.2019（10）