陡坡段橋梁樁基嵌巖深度問題研究

許志勇

摘 要：隨著我國交通網絡的不斷完善，山區公路的發展也越來越迅速。由于山區地形復雜、高差起伏大，對橋梁工程要求也越來越高，尤其是山區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施工工程質量的高低。本文將通過分析當前橋梁基礎施工工程的現狀，進而探討陡坡段橋梁樁基嵌巖深度問題對于整個橋梁基礎施工工程的重要意義，旨在為工程實施提供參考。

關鍵詞：陡坡段;橋梁樁基;嵌巖深度

在橋梁基礎施工開展之前，必須要進行相應的準備工作，主要包括橋梁基礎施工場地的勘察、施工方案等內容的制定，進而保證整個施工工作順利開展，而不會因為施工方案、工藝的失誤使橋梁基礎工程的建設收到阻礙，甚至嚴重的情況下還會對現場施工人員的安全造成一定的威脅，不利于橋梁基礎施工工程的建設。另外，在橋梁基礎施工工程開展之前，除必須要通過施工場地進行相應的勘測，還需要了解陡坡段橋梁樁基的大概嵌巖深度，進而分析嵌巖段的承載力度，保證施工的順利進行，避免在施工的過程中由于基樁嵌巖問題導致自己的橋梁基礎施工出現嵌巖不足、嵌巖過深等問題，使得橋梁基礎工程建設進度受到影響。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行研究。

一、陡坡段橋梁樁基工程存在的問題

（一）施工嚴重破壞生態環境，環保意識差

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境的影響。為了為陡坡段橋梁樁基施工提供作業場地，往往需要對周邊山體進行適當刷坡處理。而在刷坡過程中，一方面對周圍的地形、地質環境造成了破壞，影響地質構造的穩固性，不利于長期保障橋梁基礎工程建設的穩固性[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，對整個生態環境造成了較為嚴重的破壞，不符合當前我國政府極力倡導的環境保護理念。面對這樣的形勢，企業需要對陡坡段橋梁樁基的設計、施工進行全面的優化，力求將環境破壞程度降到最低。

（二）橋梁樁基安全性與穩固性有待提高

對于整個橋梁基礎工程建設來說，首先要保障的就是橋梁樁基的安全性與穩固性。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，導致相關工程技術負責人沒有了解到整個工程過程中的漏洞與弊端，進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在建設的過程中處于經濟利益的考慮，使得很多企業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。且在整個施工過程中由于內外因素的影響，使得橋梁基樁的成樁質量存在缺陷，故在當前基礎建設的大環境中，橋梁樁基安全性與穩固性有待提高。

（三） 浪費現象嚴重

目前橋梁基礎工程建設過程中，存在較為嚴重的浪費現象，并且在施工過程中，并沒有足夠重視整個橋梁基礎工程的施工質量。通過總結一些項目的相關數據，我們了解到，在進行橋梁基礎工程的建設過程中，為了能夠保證整個工程的順利進行及施工質量，相關企業并沒有充分地意識到嵌巖段的深度達到一定臨界點的時候，盲目增加嵌巖深度只會使得整個工程耗費更多，造成資源的浪費，且對于整個工程建設并沒有實質性的提升。在施工進行過程中，一旦企業的生產成本投入過多，必然會使得企業的核心競爭力不斷下降，不利于企業實現可持續發展。

二、現存問題研究

基于上述存在的嚴峻形勢，必須要對陡坡段橋梁樁基嵌巖深度進行深入分析、合理計算，通過有效的方式得到較為準確的數據，避免橋梁樁基存在的現狀問題屢次出現，進而實現企業在發展的過程中實現利益最大化。根據相關的文獻資料分析，我們了解到目前常用的方法有兩種：數值分析方法和數值流形方法。數值分析方法優點是可以提供整個施工環境的全面分析，并且重復性強，相關數據可以為施工企業反復利用[2]。但是在分析陡坡段的過程中，由于環境較為復雜，無法順利分析非線性大變形，巖體的不連續性使得目前很多工程在發展過程中沒有辦法順利應用數值分析方法。而數值流形方法則是根據兩套分析網絡，也就是數學覆蓋與物理覆蓋，在整個橋梁基礎工程建設的過程中為處理工程過程中的開挖、模擬變形以及應力不連續等問題提供了體統的數據支撐，對于施工指導有著十分重要的作用。

（一）接觸分析數值流形方法的實現

利用數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行迭代，用剛性接觸彈簧計算不連續變形。

首先，相關人員需要確定接觸關系。接觸關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系，可以為后續的計算工作奠定堅實的數據基礎，確保相關人員可以找準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。主要包括樁身直徑、成孔方式、中風化層以上的巖層及之上的各土層參數。通過收集以上數據，可以使得相關人員為陡坡段橋梁樁基嵌巖深度進行計算做好鋪墊。

最后，相關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，上面是中風化巖層，下面是微風化巖層。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，這是因為隨著荷載的不斷增大，樁土間出現間隙，削弱了樁周土的摩擦力作用。當樁尖進入新鮮巖面達到 1倍樁徑時，樁端承載力所占比例為Cp/Q=47% -60%，當樁尖進入新鮮巖面為2 ～3倍樁徑時，樁端承載力所占比例為Cp/Q=18% -35%，而樁尖進入新鮮巖面達到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揮承載作用。

通過上述分析，我們了解到嵌巖達到一定的深度以后，繼續增加其深度對于加強橋梁樁基穩固性沒有實質的意義，所以在施工過程中只需要根據實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降低生產成本，減少對環境的破壞力度，最重要的是同樣能保證陡坡段橋梁樁基嵌巖穩固性與安全性，還可以讓企業在發展的過程中不斷地提高自身工程項目的施工質量，使得橋梁基礎工程建設順利進行。

三、結語

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度保障來說有著十分重要的意義。當前目前施工安全已經成為了中國乃至全世界人民都十分關注的問題，每年在施工中發生的安全事故數不勝數，輕微時會造成人員受傷或者財產損失，但是嚴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到2-3倍的樁徑以后對于其承載力的增加沒有實質性的作用，基于橋梁的施工質量及自身的利益分析，相關企業就需要在施工前對陡坡段橋梁樁基嵌巖深度進行充分的分析、足夠的了解。所以相關企業在施工過程中，一方面要考慮自己的經濟效益，建設高質量的橋梁，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，不斷的對陡坡段橋梁樁基嵌巖問題進行充分、詳細的分析，了解陡坡段橋梁樁基嵌巖的深度臨界值，保障施工安全、質量。

參考文獻：

[1] 戴國亮，鄧會元，高魯超，竺明星，龔維明.山區公路橋梁基樁嵌巖深度計算方法研究[J].巖土工程學報，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.