复杂地质条件下的桥梁基础设计与施工

胡国斌

（浙江易通特种基础工程股份有限公司，浙江宁波 315800）

0 引言

在当今社会，进行桥梁的建设时，设计和施工技术都需要根据各个不同的类型进行适当的选择。而根据不同的桥梁类型，桥梁建设的基础结构也会出现变化，因而，为了能够科学的对桥梁结构进行设计，工作人员需要对各种桥梁的应用特点进行详细和深层的了解，并且在施工中重视施工技术的运用。

1 公路桥梁的基本类型

由于经常在困难的地形上进行高速公路的建设，因此，公路桥梁建设作为至关重要的基础设施工程具有重要意义，高速公路的建设可能会对经济发展产生惊人的影响。目前，由于社会经济的快速发展，从而逐步促进了交通流量的增加，新的公路桥梁应能应对现阶段不断增加的交通流量，经过长时间的作业后保持相对稳定。在此基础上，开展以公路桥梁为中心的设计和施工工作势在必行。

通过对桥梁工程的分析得出，由于结构体系的不同，可分为几种基本类型，如斜拉桥、钢桥、梁桥、悬索桥、拱桥等。在当前开展的大多数公路桥梁的实体施工中，重点使用的施工材料是钢筋、混凝土等，但石板桥梁和土桥的施工重点是在旅游景点建造一些桥梁项目。关于公路桥梁的设计和施工，主要是确定各种类型桥梁的特征及其施工要素等问题。这种基础、少量的建筑材料、外部美和复杂性都是由它的性质和优势承担的，但拱桥对周围环境的要求较高，我们需要在平坦的区域才能安装一座拱桥，以便根据当地实际对其标高进行适当调整。悬索桥通常仅适用于大型桥梁建设项目或大型桥梁建设项目，在这些项目中，由于其造价过高，施工过于困难，故非常罕见。尽管梁式桥具有好看的外观、极强的耐久性和良好的适应性的独特优势，但它仅适用于具有中小型桥梁功能的建筑，因为其跨越能力较弱。钢架桥施工不需要大量混凝土，并且结构较小，但需要使用大量钢材，从而增加了项目的总成本。虽然斜交桥具有卓越的越界能力，但由于其尺寸较小，最有可能出现在一些无支架的施工中，但由于其高施工技术标准，斜交桥仅用于中大型桥梁工程[1]。

2 在桥梁基础设计中应遵循的基本原则

2.1 技术创新原则

在桥梁施工中引入合适的数字化和信息化施工技术，可以取得更合理和准确的成果。例如，在道路桥梁设计中引入数字地图技术，不仅可以产生三维的路线效果，还建立了道路横向纵向剖面，还可以使道路和桥梁的设计更加复杂，优化道路设计。作为公路桥梁建设现代化的必然趋势，具有更先进的自动化、更精确的精度和更多样的图形信息的优势。

2.2 生态环保原则

现在，随着绿色环境概念的发展，目前公路桥梁的建设已不再是传统的稳定安全需要，在环境保护领域，新的标准正在制定中，但在公路桥梁的实际工程建设中，导致建筑工地周围的土壤侵蚀，可能造成植被和生物量损失，并可能对景观造成无法修复的损害。因此，在实际的公路桥梁设计中，要确保生态稳定、环境保护领域的协调和安全稳定的关系，避免进一步的环境污染，无论是道路绿化工程的道路建设，还是投入使用后，都要尽量减少人类活动对沿线环境的不利影响。

2.3 安全性原则

在社会经济的发展中，桥梁是占据去重要位置的基础设施，其质量直接关系到生命和财产的安全，因此，安全原则应始终处于其概念和建设的前沿。在桥梁设计和施工中，安全原则明确地表达在以下两点上。

（1）在公路和桥梁建设中，施工人员的人身安全始终受到山区和危险地区等不发达地区的影响，因此必须始终优先考虑。

（2）公路桥梁的自我安全，充分保证公路桥梁质量的先决条件是严格监督和管理建筑材料以及合理的设计施工方案[2]。

3 公路桥梁基础设计

3.1 提升工程构造配筋率

在当前社会的桥梁基础施工中，混凝土材料的应用范围非常普遍，但在施工中出现裂缝病害也是很常见的，并且裂缝间隙会由于缺乏科学合理的管理方法而出现越来越大的情况，并破坏了桥梁的安全。面对这些问题，设计人员在进行钢筋混凝土层的设计时，需要保证设计的科学性和合理性，并且在设计时要满足施工要求的前提下，设计符合标准的钢筋混凝土的厚度，并根据增加配筋的构造方法，有效地缓解外部环境的侵蚀，并且能够对工作效率和质量的提高产生促进作用[3]。

3.2 降低公路桥梁的超载率

在使用公路桥梁时，过载的可能性很大，这会对桥梁构成相当高的威胁。并且，随着社会经济的不断发展，桥梁超载问题日益严重，与桥梁本身的性能密切相关。主要有3点原因。①桥梁施工比较短，其综合性能将在长期工作中下降。②在其发展的现阶段中，原设计没有得到充分的调整，适应性下降，实际通行量高于先前的设计估算。③有效地缓解外部环境的侵蚀从根本上提高工作效率和质量。并且桥梁的超载损伤是持续存在，难以及时发现，考虑到这一点，认为在短时间内，公路桥梁的设计过程需要与公路车辆的需求完全兼容，并对未来车辆流量的增加进行了更深入的研究，从而对公路桥梁的超载情况进行准确的确定。

3.3 加强表面铺装层的防水设计

任何一个工程设计过程，在道路和桥梁中都有着至关重要的作用，在对桥梁进行铺装时，对混凝土有很高的要求，因此，我们在进行道路混凝土桥梁的设计时，混凝土的铺设需要我们建立在相关的实际钢结构，设置网格以避免混凝土结构的老化，从而对整体质量和工程产生影响。关于路面防水层的设计，不仅需要设计防水层，而且还需要考虑实际荷载。在设计道路和桥梁排水管时，应考虑管道本身的结构，并改善其废水排水的性能。

4 桥梁建设基础工程施工技术的发展现状

气压沉箱法是传统桥梁基础施工中的常见技术。在施工过程中，将气压式沉箱的压缩空气送入上部沉箱系统内部排水，在桥梁基础结构中，根据所选择的适当开挖方式进行挖掘，当沉箱逐渐下沉时，由科学家、施工技术人员对混凝土桥梁的建材进行规划和设计，并进行桥梁施工。钱塘江大桥桥墩施工是茅以生先生发明的一种桥梁基础施工方法。在桥梁建设中，广泛使用了钢板桩，在整个施工过程中，单个桩体被平滑在一起，并最终整合到一个能够有效阻挡地面外表面的封闭组件中。用于外部地形建设的槽钢不是专门作为筑坝设备使用的，也很难相互放置，施工防护一般采用拉森式钢板桩，被称为拉森钢板桩大坝。随着桥梁施工技术的不断进步，我们的整体强度得到了很大的加强[4]。

5 桥梁水上基础施工技术

就桥梁施工技术而言，我国将当前的工程技术分为深部施工技术和浅部施工技术两种类型。浅基础施工主要是指在浅水地区修建桥梁。在河流覆盖面积相对较小、水流相对稳定的浅滩地区进行桥梁建造，因此，基础施工难度相对较小。建筑部门可以根据早些时候调查的地点情况，制定设计合理、系统的施工方案。先修建钻机平台和钢桁架桥，然后是将单臂钢沿钻孔周边进行设置，并且在围堰施工过程中采用一定的方法抽水，保证了施工条件的满足。

5.1 管柱基础

在桥梁的基础结构组成中，管柱基础是一个大直径的内里填筑钢筋混凝土的圆桩，因而，在桥梁基础施工中，水文地质条件下桥梁施工的安全性得到有效加强。而管柱基础是能够在深水区和岩石地带进行应用的桥梁基础结构，并且能够在不同土层中进行穿梭。因此，桥梁施工的安全和可靠性在管柱基础建设中得到加强，并且，管柱基础能够在地下达到的深度是气压力沉箱无法披靡的，它在水文地质条件下进行应用，能使损失最小化，创造出不受洪水影响的经济效益，并且施工便捷，不受季节限制，管柱基础的应用价值在桥梁基础施工中得到了有效体现。

5.2 桩基础

桩基础的应用是上层必须通过桩传递，然后将力层传递到地面，并延伸到地面地壳，桩基础主要在其较深的土壤层中进行建设。挤密桩基础主要是通过挤密桩的挤密作用使地基受压，因此，挤密树桩压缩的核心是性能较低，荷载在支撑地面和层间地面之间共享。因此，根据各自的压缩模量进行土抗力的分配。

6 复杂水文条件下桥梁基础施工技术研究

桥梁项目的施工会产生很多的因素，对其施工进程产生影响，如涉及的专业人员较多、覆盖面广、施工难度大等，因此，桥梁施工是一项综合性很强的工程。而在建造水上桥梁时，会受到各个方面因素的影响，对其桥梁基础施工技术的应用产生很大的影响，例如，气象条件、设备条件、工程造价、施工人员素质、水文条件等[5]。

6.1 土围堰以及钢围堰

由于其独特的优势，围堰被广泛用于建造桥梁。围堰分为两种，一种是钢围堰，另一种是土围堰，尽管材质不同，但其建筑理念基本上是相同的，主要是使用各种方式将水进行分隔，从而建立更安全的建筑面。然而，土围堰和钢围堰之间存在着巨大的差异，后者比土围堰具有更多的性能和实用性，但它的缺点是不能广泛使用，因为钢围堰的建造成本非常昂贵，技术上的要求高。虽然在土壤中筑堤的成本并不高，但其性能相当低，因此不适用于高质量和高要求的桥梁[5]。

6.2 具体施工工艺选择技术研究

通过对其施工技术在建设过程中的实际应用的研究分析，得出了在桥梁建造中施工技术的具体应用。

（1）钢吊箱围堰箱是一种能有效分水、便于基底结构施工的装置，主要应用方法是通过吊箱围堰及其侧板和挡水板与底板连接，为无水施工及取水台结构的操作提供方便。钢吊箱围堰与钢围堰相比，具有通航方便、水流阻力小、施工方便、不需进入河床、施工难度小、混凝土用量小的特点，因此，通因此通常用于深水桥梁。能够在深水区域进行建造，如有必要，增加一个倾斜的支架，使之成为一个具有良好的防水性能的笼子；这些区域可酌情形成各种外部屏障，可以以多种方式重复使用，适用范围广泛。此外，相对较低的成本和较短的施工时间可以满足建造大量桥梁的需要，因此应合理选择这种办法。

（2）浅水区或水量稀少的区域可选择建造筑岛围堰，这样可以节省必要的费用，并满足施工技术要求的同时提高施工效率。

（3）在深水区或水域较大的地区，可选择采用钢围堰施工技术，如果某些水域的水流很大、潮汐强烈，则建议首先在这些地区建造桩基，然后在这些地区建造钢围堰，从而让围堰强度得到保证。然后进行施工，以确保施工安全和工程进度。在脆弱的地质环境中，需要建造钢板桩围堰。

7 复杂条件下钻孔桩施工技术研究

钻孔桩技术是桥梁施工过程中非常普遍的施工技术，可以在大多数部门的工作环境中实施，并且外面条件没什么阻碍。当根据桥梁在不同合理直径的钻孔上施工时，钻孔技术在桥梁施工中有很大的优势，尽管钻井技术应用广泛，但在某些特殊的地质环境中，钻孔技术是一种不符合技术和安全要求的技术，其后果是对建筑工人的使用构成重大影响[6]。

因此，深砂地区的施工过程需要高度重视，以减低工程出现故障的风险，从而提高施工的安全性。①由于砂体较深，所以很难实现垂直，地下地址条件相对不稳定，且桩长越长，保证其垂直阻力就越困难，因此坑内无法填充混凝土，导致桩强度降低。②由于成孔引起的特殊地质条件，容易产生大量的泥浆杂质等奇异现象，无法保证桩身的受力。针对这些困难，在严格控制污泥和材料的纯度的同时，必须采取有效的污泥质量控制措施，遵守泥浆使用条件，方可施工。

8 结语

综上所述，在当前的社会发展中，我国的交通业迎来了发展的高速时期，对现代社会形态产生了巨大的影响，在这种情况下，道路桥梁的建设正在加强。只有这样，才能提高我国公路桥梁建设的总体水平，有效保障公路桥梁的安全稳定，避免随之而来的安全问题，从而导致信任危机和安全事件的出现。在施工过程中，综合应用和监控施工技术，工作人员必须全方位管理，从质量意识、责任意识和安全意识出发，在任何情况下都不能放弃细节管理，有效地保障公路桥梁建设质量，推动公路事业的发展，有效促进国民经济建设。