橋梁基礎設計與施工分析

1、橋梁基礎設計與施工分析當前，我國河川橋梁目前面臨主要問題有橋梁各部結構老化、橋梁平安性不符耐震設計規(guī)范規(guī)定及橋梁基礎因沖刷而暴露等問題，其中又以橋梁基礎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，使得我國橋梁基礎暴露情形甚為嚴峻。近年來極端氣候導致時有超乎預期超大豪雨，原已嚴峻暴露橋墩基礎經(jīng)此豪雨洪水沖刷，在封橋或交通管制的反應時光不及狀況下，極可能立刻發(fā)生對民眾生命財產(chǎn)傷害。一、基礎型式選用分析常用橋梁基礎型式有(1)直接基礎、(2)樁基礎、(3)沉箱基礎（井筒基礎）及(4)繼續(xù)壁基礎，其選用原則除考慮地層條件（有時以地質(zhì)觀點作周延思索）及

2、橋梁上構傳至基礎載重條件外，尚須考慮下列因素：1(一)施工性、經(jīng)濟性及工期例如(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，其施工便道或構臺費用高，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施工性，及(5)基礎施工對整體工期影響等。(二) 沉陷問題檢驗基礎沉陷可能影響結構使用性、平安性，尤其基礎加載后，地層中應力增量影響深度范圍內(nèi)具壓縮性土層時，應檢驗基礎沉陷問題。(三) 環(huán)境條件轉變例如河流沖刷、開辟行為造成基礎覆土轉變，影響基礎承載能力，設計時應慎選基礎型式或預作特殊考慮。目前國內(nèi)河川橋常面向河床下

3、降及臺風帶來豪雨的沖刷，因此若無特殊考慮，樁基礎為優(yōu)先采用基礎型式，而直接基礎較少采用。至于沉箱基礎在某些地層條件下，其施工品質(zhì)與工期較難把握，加上沖刷問題日趨嚴峻，因此也漸少采用。二、河川沖刷分析橋梁防洪工程設計應依據(jù)相關規(guī)定辦理，設計時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)移動層厚度、長期沖刷深度四項總和。沖刷深度為確定基礎高程重要依據(jù)，以國內(nèi)某河川橋為例，按國內(nèi)外相關研究計算沖刷深度。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，加上基礎版厚度，未來基礎開挖深度將達16

4、m（EL.209mEL.196m+橋墩基礎版厚度3m=16m）以上。因在本工址地層條件下，按以往工程閱歷，基礎開挖16m擋土壁施工確有困難，申請跨河建筑物設置留意事項雖有墩柱底高程應低于河川斷面最低點及規(guī)劃河床高規(guī)定，但地形環(huán)境特別，橋墩底部埋設有實際困難者，得由申設單位在維護橋梁平安，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際河川斷面最低點部分不作為支承摩擦樁使用或適當局部庇護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，并實行加深基樁方式處理。三、基礎施工存在問題及其成因分析河川深槽區(qū)因沖刷深度深，其所衍生基礎施工、基礎開挖擋土施工益形困

5、難，其改建或基礎補強時，實務上常常面向下列施工問題。(一)基礎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，常因沖刷設計考慮，導致基樁施工(1)采用大口徑基樁、(2)樁長增強、(3)樁孔鉆掘簡單發(fā)生坍孔、(4)樁孔鉆掘貫入困難、(5)機具設備或功率不足、及(6)采全套管機具施工時簡單發(fā)生套管拔除困難、套管變形、底管磨損、機具設備因此障率高等現(xiàn)象，施工困難度增強，往往造成工程無法如期完工通車。按照國內(nèi)較大口徑（150300cm）全套管機具設備數(shù)量（98年）調(diào)查結果，可知目前國內(nèi)大口徑全套管基

6、樁驅動設備數(shù)量合計約110部，其中200設備數(shù)量約占70%。(二)基礎開挖擋土設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擋土壁方式開挖構筑基礎版（因明挖或降挖將使得既有橋梁基礎四周土壤側向解壓或部分基礎因開挖而外露，危及既有基礎承載能力）。沖刷深度較大的橋址基礎版埋深往往挑戰(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)基礎開挖施工，因基礎埋深大，開挖擋土施工挑戰(zhàn)度也高；因為開挖面內(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難，嚴峻者造成開挖擋土設施潰敗，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鄰近施工顧慮。于設計階段即應詳加考慮凈高受限狀況下機具設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施工施工平安風險與工期，施工期間應嚴格落實相關設計及圖示規(guī)定，以利有效掌控工進及維護施工平安。結論隨著我國交通事業(yè)的不斷迅速進展，橋梁的施工水平和基礎設計直接確定了整座橋的質(zhì)量，惟獨能夠把握橋梁的基礎分類和詳細特點以及橋梁基礎的詳細使用范圍，惟獨做到這些才干使得專業(yè)設計人員能夠在施工過程當中發(fā)揮各自的長處，使得建立出更合適的基礎，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，橋梁維護管理過程應首先分析橋梁生命周期，由客觀預估每個階段橋梁狀況，