陡坡段橋梁樁基嵌巖深度問題研究

許志勇

摘 要：隨著我國交通網(wǎng)絡(luò)的不斷完善，山區(qū)公路的發(fā)展也越來越迅速。由于山區(qū)地形復(fù)雜、高差起伏大，對橋梁工程要求也越來越高，尤其是山區(qū)陡坡段橋梁樁基嵌巖深度的問題，直接影響到整個橋梁基礎(chǔ)施工工程質(zhì)量的高低。本文將通過分析當(dāng)前橋梁基礎(chǔ)施工工程的現(xiàn)狀，進(jìn)而探討陡坡段橋梁樁基嵌巖深度問題對于整個橋梁基礎(chǔ)施工工程的重要意義，旨在為工程實(shí)施提供參考。

關(guān)鍵詞：陡坡段;橋梁樁基;嵌巖深度

在橋梁基礎(chǔ)施工開展之前，必須要進(jìn)行相應(yīng)的準(zhǔn)備工作，主要包括橋梁基礎(chǔ)施工場地的勘察、施工方案等內(nèi)容的制定，進(jìn)而保證整個施工工作順利開展，而不會因?yàn)槭┕し桨浮⒐に嚨氖д`使橋梁基礎(chǔ)工程的建設(shè)收到阻礙，甚至嚴(yán)重的情況下還會對現(xiàn)場施工人員的安全造成一定的威脅，不利于橋梁基礎(chǔ)施工工程的建設(shè)。另外，在橋梁基礎(chǔ)施工工程開展之前，除必須要通過施工場地進(jìn)行相應(yīng)的勘測，還需要了解陡坡段橋梁樁基的大概嵌巖深度，進(jìn)而分析嵌巖段的承載力度，保證施工的順利進(jìn)行，避免在施工的過程中由于基樁嵌巖問題導(dǎo)致自己的橋梁基礎(chǔ)施工出現(xiàn)嵌巖不足、嵌巖過深等問題，使得橋梁基礎(chǔ)工程建設(shè)進(jìn)度受到影響。本文以G0612西寧至和田高速公路湟源至西海段公路工程及樁基計算軟件的編制工作為依托，對陡坡段橋梁樁基嵌巖深度問題從以下幾個方面進(jìn)行研究。

一、陡坡段橋梁樁基工程存在的問題

（一）施工嚴(yán)重破壞生態(tài)環(huán)境，環(huán)保意識差

目前，陡坡段橋梁基樁施工過程中，并沒有足夠重視工程施工對周邊環(huán)境的影響。為了為陡坡段橋梁樁基施工提供作業(yè)場地，往往需要對周邊山體進(jìn)行適當(dāng)刷坡處理。而在刷坡過程中，一方面對周圍的地形、地質(zhì)環(huán)境造成了破壞，影響地質(zhì)構(gòu)造的穩(wěn)固性，不利于長期保障橋梁基礎(chǔ)工程建設(shè)的穩(wěn)固性[1]。另一方面由于對山體表面的開挖，對周圍的植被造成了一定的破壞，對整個生態(tài)環(huán)境造成了較為嚴(yán)重的破壞，不符合當(dāng)前我國政府極力倡導(dǎo)的環(huán)境保護(hù)理念。面對這樣的形勢，企業(yè)需要對陡坡段橋梁樁基的設(shè)計、施工進(jìn)行全面的優(yōu)化，力求將環(huán)境破壞程度降到最低。

（二）橋梁樁基安全性與穩(wěn)固性有待提高

對于整個橋梁基礎(chǔ)工程建設(shè)來說，首先要保障的就是橋梁樁基的安全性與穩(wěn)固性。由于缺少對于承載段、嵌巖段等不同的部位受力的深入分析，導(dǎo)致相關(guān)工程技術(shù)負(fù)責(zé)人沒有了解到整個工程過程中的漏洞與弊端，進(jìn)一步影響到整座橋梁工程的樁基施工，加上大部分施工企業(yè)在建設(shè)的過程中處于經(jīng)濟(jì)利益的考慮，使得很多企業(yè)沒有充分考慮陡坡段橋梁基樁深度的受力問題，盲目增加樁基的嵌巖深度，不僅對于其承載能力提高沒有益處，反而會增加施工過程中的耗費(fèi)。且在整個施工過程中由于內(nèi)外因素的影響，使得橋梁基樁的成樁質(zhì)量存在缺陷，故在當(dāng)前基礎(chǔ)建設(shè)的大環(huán)境中，橋梁樁基安全性與穩(wěn)固性有待提高。

（三） 浪費(fèi)現(xiàn)象嚴(yán)重

目前橋梁基礎(chǔ)工程建設(shè)過程中，存在較為嚴(yán)重的浪費(fèi)現(xiàn)象，并且在施工過程中，并沒有足夠重視整個橋梁基礎(chǔ)工程的施工質(zhì)量。通過總結(jié)一些項(xiàng)目的相關(guān)數(shù)據(jù)，我們了解到，在進(jìn)行橋梁基礎(chǔ)工程的建設(shè)過程中，為了能夠保證整個工程的順利進(jìn)行及施工質(zhì)量，相關(guān)企業(yè)并沒有充分地意識到嵌巖段的深度達(dá)到一定臨界點(diǎn)的時候，盲目增加嵌巖深度只會使得整個工程耗費(fèi)更多，造成資源的浪費(fèi)，且對于整個工程建設(shè)并沒有實(shí)質(zhì)性的提升。在施工進(jìn)行過程中，一旦企業(yè)的生產(chǎn)成本投入過多，必然會使得企業(yè)的核心競爭力不斷下降，不利于企業(yè)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

二、現(xiàn)存問題研究

基于上述存在的嚴(yán)峻形勢，必須要對陡坡段橋梁樁基嵌巖深度進(jìn)行深入分析、合理計算，通過有效的方式得到較為準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，避免橋梁樁基存在的現(xiàn)狀問題屢次出現(xiàn)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)企業(yè)在發(fā)展的過程中實(shí)現(xiàn)利益最大化。根據(jù)相關(guān)的文獻(xiàn)資料分析，我們了解到目前常用的方法有兩種：數(shù)值分析方法和數(shù)值流形方法。數(shù)值分析方法優(yōu)點(diǎn)是可以提供整個施工環(huán)境的全面分析，并且重復(fù)性強(qiáng)，相關(guān)數(shù)據(jù)可以為施工企業(yè)反復(fù)利用[2]。但是在分析陡坡段的過程中，由于環(huán)境較為復(fù)雜，無法順利分析非線性大變形，巖體的不連續(xù)性使得目前很多工程在發(fā)展過程中沒有辦法順利應(yīng)用數(shù)值分析方法。而數(shù)值流形方法則是根據(jù)兩套分析網(wǎng)絡(luò)，也就是數(shù)學(xué)覆蓋與物理覆蓋，在整個橋梁基礎(chǔ)工程建設(shè)的過程中為處理工程過程中的開挖、模擬變形以及應(yīng)力不連續(xù)等問題提供了體統(tǒng)的數(shù)據(jù)支撐，對于施工指導(dǎo)有著十分重要的作用。

（一）接觸分析數(shù)值流形方法的實(shí)現(xiàn)

利用數(shù)值流形方法分析陡坡段橋梁樁基嵌巖深度，需要將整個陡坡段橋梁樁基模擬成兩個流形單元的接觸，并且在接觸的過程中可以考慮成兩種情況：角與邊的接觸和角與角的接觸。通過在邊界的法向和切向施加彈簧，在每一計算步驟中尋找接觸而進(jìn)行迭代，用剛性接觸彈簧計算不連續(xù)變形。

首先，相關(guān)人員需要確定接觸關(guān)系。接觸關(guān)系對于計算陡坡段橋梁樁基嵌巖深度來說是一個十分重要的過程，通過了解兩個流形單元的接觸關(guān)系，可以為后續(xù)的計算工作奠定堅實(shí)的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，確保相關(guān)人員可以找準(zhǔn)自己計算陡坡段橋梁基樁嵌巖深度的方向。

其次，陡坡段橋梁樁基嵌巖深度計算需要收集樁周參數(shù)。主要包括樁身直徑、成孔方式、中風(fēng)化層以上的巖層及之上的各土層參數(shù)。通過收集以上數(shù)據(jù)，可以使得相關(guān)人員為陡坡段橋梁樁基嵌巖深度進(jìn)行計算做好鋪墊。

最后，相關(guān)人員在計算陡坡段橋梁樁基嵌巖深度的時候，首先需要了解嵌巖分為由上而下兩個階段，上面是中風(fēng)化巖層，下面是微風(fēng)化巖層。隨著嵌巖深度的不斷增加，我們可以了解到其樁端承載力占總承載力的比重逐漸降低，樁尖進(jìn)入新鮮巖面較小時樁端承載力占總承載力比例要大一些，這是因?yàn)殡S著荷載的不斷增大，樁土間出現(xiàn)間隙，削弱了樁周土的摩擦力作用。當(dāng)樁尖進(jìn)入新鮮巖面達(dá)到 1倍樁徑時，樁端承載力所占比例為Cp/Q=47% -60%，當(dāng)樁尖進(jìn)入新鮮巖面為2 ～3倍樁徑時，樁端承載力所占比例為Cp/Q=18% -35%，而樁尖進(jìn)入新鮮巖面達(dá)到5倍樁徑時，樁端承載所占比例只有6%左右，在8倍樁徑，樁端承載力幾乎不發(fā)揮承載作用。

通過上述分析，我們了解到嵌巖達(dá)到一定的深度以后，繼續(xù)增加其深度對于加強(qiáng)橋梁樁基穩(wěn)固性沒有實(shí)質(zhì)的意義，所以在施工過程中只需要根據(jù)實(shí)際情況衡量嵌巖深度的臨界值，選擇2-3倍的樁徑即可，不僅僅可以幫助企業(yè)降低生產(chǎn)成本，減少對環(huán)境的破壞力度，最重要的是同樣能保證陡坡段橋梁樁基嵌巖穩(wěn)固性與安全性，還可以讓企業(yè)在發(fā)展的過程中不斷地提高自身工程項(xiàng)目的施工質(zhì)量，使得橋梁基礎(chǔ)工程建設(shè)順利進(jìn)行。

三、結(jié)語

綜上所述，陡坡段橋梁樁基嵌巖深度分析十分重要，并且對于整個施工進(jìn)度保障來說有著十分重要的意義。當(dāng)前目前施工安全已經(jīng)成為了中國乃至全世界人民都十分關(guān)注的問題，每年在施工中發(fā)生的安全事故數(shù)不勝數(shù)，輕微時會造成人員受傷或者財產(chǎn)損失，但是嚴(yán)重的時候會使得施工人員生命受到威脅。并且目前陡坡段橋梁樁基嵌巖在達(dá)到2-3倍的樁徑以后對于其承載力的增加沒有實(shí)質(zhì)性的作用，基于橋梁的施工質(zhì)量及自身的利益分析，相關(guān)企業(yè)就需要在施工前對陡坡段橋梁樁基嵌巖深度進(jìn)行充分的分析、足夠的了解。所以相關(guān)企業(yè)在施工過程中，一方面要考慮自己的經(jīng)濟(jì)效益，建設(shè)高質(zhì)量的橋梁，另一方面更要保障施工人員的生命安全。我們要積極地利用新時代的新技術(shù)，不斷的對陡坡段橋梁樁基嵌巖問題進(jìn)行充分、詳細(xì)的分析，了解陡坡段橋梁樁基嵌巖的深度臨界值，保障施工安全、質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

[1] 戴國亮，鄧會元，高魯超，竺明星，龔維明.山區(qū)公路橋梁基樁嵌巖深度計算方法研究[J].巖土工程學(xué)報，2018，40（S2）：225-229.

[2] 趙明華，張玲，劉建華.公路橋梁嵌巖樁嵌巖深度計算[J].中南公路工程，2007（01）：1-4+36.