橋梁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)與施工分析

1、橋梁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)與施工分析當(dāng)前，我國河川橋梁目前面臨主要問題有橋梁各部結(jié)構(gòu)老化、橋梁平安性不符耐震設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定及橋梁基礎(chǔ)因沖刷而暴露等問題，其中又以橋梁基礎(chǔ)暴露為近年最被重視重要議題之一。我國的河川大多有坡陡流急特性，再加上砂石被大量盜采與超采等因素，使得我國橋梁基礎(chǔ)暴露情形甚為嚴(yán)峻。近年來極端氣候?qū)е聲r(shí)有超乎預(yù)期超大豪雨，原已嚴(yán)峻暴露橋墩基礎(chǔ)經(jīng)此豪雨洪水沖刷，在封橋或交通管制的反應(yīng)時(shí)光不及狀況下，極可能立刻發(fā)生對民眾生命財(cái)產(chǎn)傷害。一、基礎(chǔ)型式選用分析常用橋梁基礎(chǔ)型式有(1)直接基礎(chǔ)、(2)樁基礎(chǔ)、(3)沉箱基礎(chǔ)（井筒基礎(chǔ)）及(4)繼續(xù)壁基礎(chǔ)，其選用原則除考慮地層條件（有時(shí)以地質(zhì)觀點(diǎn)作周延思索）及

2、橋梁上構(gòu)傳至基礎(chǔ)載重條件外，尚須考慮下列因素：1(一)施工性、經(jīng)濟(jì)性及工期例如(1)卵礫石地層粒徑太大或樁徑太小，基樁施工鉆掘困難，(2)巖層性質(zhì)影響基樁鉆掘或貫入能力，(3)于邊坡上采用樁基時(shí)，其施工便道或構(gòu)臺費(fèi)用高，且影響景觀生態(tài)較大，可考慮采用井基，(4)地下水文條件影響基礎(chǔ)施工性，及(5)基礎(chǔ)施工對整體工期影響等。(二) 沉陷問題檢驗(yàn)基礎(chǔ)沉陷可能影響結(jié)構(gòu)使用性、平安性，尤其基礎(chǔ)加載后，地層中應(yīng)力增量影響深度范圍內(nèi)具壓縮性土層時(shí)，應(yīng)檢驗(yàn)基礎(chǔ)沉陷問題。(三) 環(huán)境條件轉(zhuǎn)變例如河流沖刷、開辟行為造成基礎(chǔ)覆土轉(zhuǎn)變，影響基礎(chǔ)承載能力，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)慎選基礎(chǔ)型式或預(yù)作特殊考慮。目前國內(nèi)河川橋常面向河床下

3、降及臺風(fēng)帶來豪雨的沖刷，因此若無特殊考慮，樁基礎(chǔ)為優(yōu)先采用基礎(chǔ)型式，而直接基礎(chǔ)較少采用。至于沉箱基礎(chǔ)在某些地層條件下，其施工品質(zhì)與工期較難把握，加上沖刷問題日趨嚴(yán)峻，因此也漸少采用。二、河川沖刷分析橋梁防洪工程設(shè)計(jì)應(yīng)依據(jù)相關(guān)規(guī)定辦理，設(shè)計(jì)時(shí)最大可能沖刷深度通常取局部沖刷深度、河槽束縮沖刷深度、河床質(zhì)移動(dòng)層厚度、長期沖刷深度四項(xiàng)總和。沖刷深度為確定基礎(chǔ)高程重要依據(jù)，以國內(nèi)某河川橋?yàn)槔?，按國?nèi)外相關(guān)研究計(jì)算沖刷深度。2本案例高灘地橋墩處地表約EL.209m，深槽區(qū)河床最低點(diǎn)約EL.196m，規(guī)劃河床約EL.207m，因此依規(guī)定，墩柱底不得高于EL.196m，加上基礎(chǔ)版厚度，未來基礎(chǔ)開挖深度將達(dá)16

4、m（EL.209mEL.196m+橋墩基礎(chǔ)版厚度3m=16m）以上。因在本工址地層條件下，按以往工程閱歷，基礎(chǔ)開挖16m擋土壁施工確有困難，申請跨河建筑物設(shè)置留意事項(xiàng)雖有墩柱底高程應(yīng)低于河川斷面最低點(diǎn)及規(guī)劃河床高規(guī)定，但地形環(huán)境特別，橋墩底部埋設(shè)有實(shí)際困難者，得由申設(shè)單位在維護(hù)橋梁平安，的確考慮河道擺蕩及沖刷深度影響，提出加深基樁或其橋墩底部至實(shí)際河川斷面最低點(diǎn)部分不作為支承摩擦樁使用或適當(dāng)局部庇護(hù)措施下平安評估說明，并參考規(guī)劃河床高辦理。因此最后將墩柱底訂在EL.200m，并實(shí)行加深基樁方式處理。三、基礎(chǔ)施工存在問題及其成因分析河川深槽區(qū)因沖刷深度深，其所衍生基礎(chǔ)施工、基礎(chǔ)開挖擋土施工益形困

5、難，其改建或基礎(chǔ)補(bǔ)強(qiáng)時(shí)，實(shí)務(wù)上常常面向下列施工問題。(一)基礎(chǔ)施工對于沖刷深度較大的橋址，沉箱施工比基樁施工困難，且工期與施工品質(zhì)也較難控制。因此，若無特別考慮，對有沖刷疑慮橋梁，仍以采用基樁為宜。依近年來的閱歷，常因沖刷設(shè)計(jì)考慮，導(dǎo)致基樁施工(1)采用大口徑基樁、(2)樁長增強(qiáng)、(3)樁孔鉆掘簡單發(fā)生坍孔、(4)樁孔鉆掘貫入困難、(5)機(jī)具設(shè)備或功率不足、及(6)采全套管機(jī)具施工時(shí)簡單發(fā)生套管拔除困難、套管變形、底管磨損、機(jī)具設(shè)備因此障率高等現(xiàn)象，施工困難度增強(qiáng)，往往造成工程無法如期完工通車。按照國內(nèi)較大口徑（150300cm）全套管機(jī)具設(shè)備數(shù)量（98年）調(diào)查結(jié)果，可知目前國內(nèi)大口徑全套管基

6、樁驅(qū)動(dòng)設(shè)備數(shù)量合計(jì)約110部，其中200設(shè)備數(shù)量約占70%。(二)基礎(chǔ)開挖擋土設(shè)施對于舊橋改建工程，因施工期間仍須維持車輛平安通行，常無法采用斜坡明挖或部分降挖后再打設(shè)擋土壁方式開挖構(gòu)筑基礎(chǔ)版（因明挖或降挖將使得既有橋梁基礎(chǔ)四周土壤側(cè)向解壓或部分基礎(chǔ)因開挖而外露，危及既有基礎(chǔ)承載能力）。沖刷深度較大的橋址基礎(chǔ)版埋深往往挑戰(zhàn)國內(nèi)現(xiàn)有擋土工法施工能力，或超出國內(nèi)常用工法所能適用范圍；例如于河川行水深槽區(qū)基礎(chǔ)開挖施工，因基礎(chǔ)埋深大，開挖擋土施工挑戰(zhàn)度也高；因?yàn)殚_挖面內(nèi)外水頭差大，擋土壁體易因水密性不足滲水或發(fā)生開挖底部砂涌等災(zāi)難，嚴(yán)峻者造成開挖擋土設(shè)施潰敗，致使工期耽誤或發(fā)生工程事故。(三)凈高受限

7、及鄰近施工國內(nèi)既有橋梁改建，也常面臨橋下基礎(chǔ)施工、開挖施工凈高受限問題，或因交通維持需而采半半施工時(shí)鄰近施工顧慮。于設(shè)計(jì)階段即應(yīng)詳加考慮凈高受限狀況下機(jī)具設(shè)備施工可行性及鄰近施施工平安全性，整體而言，施工凈高受限及鄰近施工問題均增強(qiáng)施工施工平安風(fēng)險(xiǎn)與工期，施工期間應(yīng)嚴(yán)格落實(shí)相關(guān)設(shè)計(jì)及圖示規(guī)定，以利有效掌控工進(jìn)及維護(hù)施工平安。結(jié)論隨著我國交通事業(yè)的不斷迅速進(jìn)展，橋梁的施工水平和基礎(chǔ)設(shè)計(jì)直接確定了整座橋的質(zhì)量，惟獨(dú)能夠把握橋梁的基礎(chǔ)分類和詳細(xì)特點(diǎn)以及橋梁基礎(chǔ)的詳細(xì)使用范圍，惟獨(dú)做到這些才干使得專業(yè)設(shè)計(jì)人員能夠在施工過程當(dāng)中發(fā)揮各自的長處，使得建立出更合適的基礎(chǔ)，從而建成越發(fā)高效美觀有用的橋梁。經(jīng)由上文分析可以看出，橋梁維護(hù)管理過程應(yīng)首先分析橋梁生命周期，由客觀預(yù)估每個(gè)階段橋梁狀況，