陡坡段桥梁桩基嵌岩深度问题研究

许志勇

摘 要：随着我国交通网络的不断完善，山区公路的发展也越来越迅速。由于山区地形复杂、高差起伏大，对桥梁工程要求也越来越高，尤其是山区陡坡段桥梁桩基嵌岩深度的问题，直接影响到整个桥梁基础施工工程质量的高低。本文将通过分析当前桥梁基础施工工程的现状，进而探讨陡坡段桥梁桩基嵌岩深度问题对于整个桥梁基础施工工程的重要意义，旨在为工程实施提供参考。

关键词：陡坡段;桥梁桩基;嵌岩深度

在桥梁基础施工开展之前，必须要进行相应的准备工作，主要包括桥梁基础施工场地的勘察、施工方案等内容的制定，进而保证整个施工工作顺利开展，而不会因为施工方案、工艺的失误使桥梁基础工程的建设收到阻碍，甚至严重的情况下还会对现场施工人员的安全造成一定的威胁，不利于桥梁基础施工工程的建设。另外，在桥梁基础施工工程开展之前，除必须要通过施工场地进行相应的勘测，还需要了解陡坡段桥梁桩基的大概嵌岩深度，进而分析嵌岩段的承载力度，保证施工的顺利进行，避免在施工的过程中由于基桩嵌岩问题导致自己的桥梁基础施工出现嵌岩不足、嵌岩过深等问题，使得桥梁基础工程建设进度受到影响。本文以G0612西宁至和田高速公路湟源至西海段公路工程及桩基计算软件的编制工作为依托，对陡坡段桥梁桩基嵌岩深度问题从以下几个方面进行研究。

一、陡坡段桥梁桩基工程存在的问题

（一）施工严重破坏生态环境，环保意识差

目前，陡坡段桥梁基桩施工过程中，并没有足够重视工程施工对周边环境的影响。为了为陡坡段桥梁桩基施工提供作业场地，往往需要对周边山体进行适当刷坡处理。而在刷坡过程中，一方面对周围的地形、地质环境造成了破坏，影响地质构造的稳固性，不利于长期保障桥梁基础工程建设的稳固性[1]。另一方面由于对山体表面的开挖，对周围的植被造成了一定的破坏，对整个生态环境造成了较为严重的破坏，不符合当前我国政府极力倡导的环境保护理念。面对这样的形势，企业需要对陡坡段桥梁桩基的设计、施工进行全面的优化，力求将环境破坏程度降到最低。

（二）桥梁桩基安全性与稳固性有待提高

对于整个桥梁基础工程建设来说，首先要保障的就是桥梁桩基的安全性与稳固性。由于缺少对于承载段、嵌岩段等不同的部位受力的深入分析，导致相关工程技术负责人没有了解到整个工程过程中的漏洞与弊端，进一步影响到整座桥梁工程的桩基施工，加上大部分施工企业在建设的过程中处于经济利益的考虑，使得很多企业没有充分考虑陡坡段桥梁基桩深度的受力问题，盲目增加桩基的嵌岩深度，不仅对于其承载能力提高没有益处，反而会增加施工过程中的耗费。且在整个施工过程中由于内外因素的影响，使得桥梁基桩的成桩质量存在缺陷，故在当前基础建设的大环境中，桥梁桩基安全性与稳固性有待提高。

（三） 浪费现象严重

目前桥梁基础工程建设过程中，存在较为严重的浪费现象，并且在施工过程中，并没有足够重视整个桥梁基础工程的施工质量。通过总结一些项目的相关数据，我们了解到，在进行桥梁基础工程的建设过程中，为了能够保证整个工程的顺利进行及施工质量，相关企业并没有充分地意识到嵌岩段的深度达到一定临界点的时候，盲目增加嵌岩深度只会使得整个工程耗费更多，造成资源的浪费，且对于整个工程建设并没有实质性的提升。在施工进行过程中，一旦企业的生产成本投入过多，必然会使得企业的核心竞争力不断下降，不利于企业实现可持续发展。

二、现存问题研究

基于上述存在的严峻形势，必须要对陡坡段桥梁桩基嵌岩深度进行深入分析、合理计算，通过有效的方式得到较为准确的数据，避免桥梁桩基存在的现状问题屡次出现，进而实现企业在发展的过程中实现利益最大化。根据相关的文献资料分析，我们了解到目前常用的方法有两种：数值分析方法和数值流形方法。数值分析方法优点是可以提供整个施工环境的全面分析，并且重复性强，相关數据可以为施工企业反复利用[2]。但是在分析陡坡段的过程中，由于环境较为复杂，无法顺利分析非线性大变形，岩体的不连续性使得目前很多工程在发展过程中没有办法顺利应用数值分析方法。而数值流形方法则是根据两套分析网络，也就是数学覆盖与物理覆盖，在整个桥梁基础工程建设的过程中为处理工程过程中的开挖、模拟变形以及应力不连续等问题提供了体统的数据支撑，对于施工指导有着十分重要的作用。

（一）接触分析数值流形方法的实现

利用数值流形方法分析陡坡段桥梁桩基嵌岩深度，需要将整个陡坡段桥梁桩基模拟成两个流形单元的接触，并且在接触的过程中可以考虑成两种情况：角与边的接触和角与角的接触。通过在边界的法向和切向施加弹簧，在每一计算步骤中寻找接触而进行迭代，用刚性接触弹簧计算不连续变形。

首先，相关人员需要确定接触关系。接触关系对于计算陡坡段桥梁桩基嵌岩深度来说是一个十分重要的过程，通过了解两个流形单元的接触关系，可以为后续的计算工作奠定坚实的数据基础，确保相关人员可以找准自己计算陡坡段桥梁基桩嵌岩深度的方向。

其次，陡坡段桥梁桩基嵌岩深度计算需要收集桩周参数。主要包括桩身直径、成孔方式、中风化层以上的岩层及之上的各土层参数。通过收集以上数据，可以使得相关人员为陡坡段桥梁桩基嵌岩深度进行计算做好铺垫。

最后，相关人员在计算陡坡段桥梁桩基嵌岩深度的时候，首先需要了解嵌岩分为由上而下两个阶段，上面是中风化岩层，下面是微风化岩层。随着嵌岩深度的不断增加，我们可以了解到其桩端承载力占总承载力的比重逐渐降低，桩尖进入新鲜岩面较小时桩端承载力占总承载力比例要大一些，这是因为随着荷载的不断增大，桩土间出现间隙，削弱了桩周土的摩擦力作用。当桩尖进入新鲜岩面达到 1倍桩径时，桩端承载力所占比例为Cp/Q=47% -60%，当桩尖进入新鲜岩面为2 ～3倍桩径时，桩端承载力所占比例为Cp/Q=18% -35%，而桩尖进入新鲜岩面达到5倍桩径时，桩端承载所占比例只有6%左右，在8倍桩径，桩端承载力几乎不发挥承载作用。

通过上述分析，我们了解到嵌岩达到一定的深度以后，继续增加其深度对于加强桥梁桩基稳固性没有实质的意义，所以在施工过程中只需要根据实际情况衡量嵌岩深度的临界值，选择2-3倍的桩径即可，不仅仅可以帮助企业降低生产成本，减少对环境的破坏力度，最重要的是同样能保证陡坡段桥梁桩基嵌岩稳固性与安全性，还可以让企业在发展的过程中不断地提高自身工程项目的施工质量，使得桥梁基础工程建设顺利进行。

三、结语

综上所述，陡坡段桥梁桩基嵌岩深度分析十分重要，并且对于整个施工进度保障来说有着十分重要的意义。当前目前施工安全已经成为了中国乃至全世界人民都十分关注的问题，每年在施工中发生的安全事故数不胜数，轻微时会造成人员受伤或者财产损失，但是严重的时候会使得施工人员生命受到威胁。并且目前陡坡段桥梁桩基嵌岩在达到2-3倍的桩径以后对于其承载力的增加没有实质性的作用，基于桥梁的施工质量及自身的利益分析，相关企业就需要在施工前对陡坡段桥梁桩基嵌岩深度进行充分的分析、足够的了解。所以相关企业在施工过程中，一方面要考虑自己的经济效益，建设高质量的桥梁，另一方面更要保障施工人员的生命安全。我们要积极地利用新时代的新技术，不断的对陡坡段桥梁桩基嵌岩问题进行充分、详细的分析，了解陡坡段桥梁桩基嵌岩的深度临界值，保障施工安全、质量。

参考文献：

[1] 戴国亮，邓会元，高鲁超，竺明星，龚维明.山区公路桥梁基桩嵌岩深度计算方法研究[J].岩土工程学报，2018，40（S2）：225-229.

[2] 赵明华，张玲，刘建华.公路桥梁嵌岩桩嵌岩深度计算[J].中南公路工程，2007（01）：1-4+36.