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中外公路
第２８卷第６期２ＯＯ８年１２月
文章编号：１６７１—２５７９（２００８）０６一０１５２一０３
山区桥梁基础的设计与研究
王
航
ｌｏ００８８）
（北京市市政工程设计研究总院，北京市
摘要：该文就山区桥梁常常需要在山坡上设置墩台的情况，详细论述了如何对不利的’地理、地质条件进行有效避让、如何选择与地理地质、水文条件相适应的基础形式，对山区桥梁经常遇到的地质地理条件提出了相应的基础解决方案和设计注意事项。
关键词：山区桥梁；山坡上设置墩台；扩大基础；桩基础
山区桥梁最重要的特点在于基础条件的复杂，在山坡上设置墩台基础是桥梁设计的一大难题。基础的设计不仅要考虑所在基底山坡的土质状况、墩台荷载的大小，而且还与周围地质构造、基底以下坡体和基底以上墩台身侧面山坡的稳定性、当地降雨量的多少以及墩台施工方法是否会扰动山坡现状等因素密切相关。１
３×３５＋４０＋５５＋４０＋３×３５ｍ。虽然新的跨径增加
了上部结构的工作量和投资，但比处理１４８、１５０墩处的基础所花费的代价和所承担的风险却降低很多。
山区桥梁常见的基础有扩大基础和桩基础两种形式。一般地质情况较好的山区，采用扩大基础较多。但是扩大基础的缺点在于开挖面较大，不利于环境保护；同时由于山区地面纵横向坡度往往较陡，如采用扩大基础，两侧基础埋深相差很大，易引起基底受力不均匀。因此从施工难易程度、结构安全性、工程造价和环
墩台基础位置的确定和形式的选择
要想确定墩台基础的合理位置，在桥梁分孔时就
境保护等方面综合考虑，可采用桩基础。
要充分考虑基础位置处的地质、边坡和水文条件是否
适合，若能通过改变桥梁分孔避开不利的地质，使墩台位置远离山坡坡面是设计中应该首选的方案。仅当特殊情况，迫不得已时，方可考虑在山坡上设置墩台。
目前由于人们越来越重视环境方面的因素，山区公路在高填方段，即使没有被交物的限制，也往往选择设置桥梁的形式。在这种情况下桥梁选择统一的标准跨径应该无可非议，但是山区中复杂的地质、水文条件就成为制约桥梁分孔的ｊ个重要因素。笔者参与设计的京承高速公路山区清水河１８桥右线，７＃～２３８墩段，没有被交物的限制，在初步设计阶段选择了１３×
３０
山坡
２．１
２扩大基础的位置和形式
基础位置
（１）墩台基础置于砂土、碎石土山坡上时的安全位置确定
墩台基础置于砂土、碎石土山坡上时，基础底面前缘靠近山坡坡面的安全位置口可按图１确定。
ｍ的标准跨径。但到施工图阶段，桥位处的详勘报
告显示，１４８、１５８墩位处岩体节理发育，完整性差，需首先清除上部开裂不稳的岩体，对下部较大的裂隙进行灌浆处理，而且需对东侧下部岩体进行预应力锚索加固处理。针对这种地质情况，将原标准跨径修改为
‘收稿日期：２００８一０６一０１作者简介：王
航，女，工程师．Ｅ—ｍａｉｌ：ｗａｎｇｈａｎｇ＠ｂｍｅｄｉ．ｃｎ
图ｌ
土质山坡基础底面前缘的安全距离
万方数据
６期
山区桥梁基础的设计与研究
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自山坡低凹点Ｏ处作一水平线和一与该水平线构成夹角为９（９为由地质情况决定的基坑边坡开挖稳定角度，也就是说Ｏ一０线以上的土体是不稳定的）的斜线Ｏ—ｏ，基础底面的水平线与０—０线交于Ｐ点，基础底面前缘至Ｐ点的距离应不小于口，通常口取
２～３ｍ，视基础底面压应力的大小而定，同时基底最
大压应力需要满足仃。。。≤［盯］，其中［莎］为基础底面处的地基容许承载力。
墩台基础置于粘性土山坡上时，除应满足上述要求外还应检算土坡的滑动稳定性。
’
不论墩台基础是置于砂土、碎石土山坡上还是置于粘性土山坡上，均应慎重对待，最好先对山坡设置挡土墙（图２），然后设置墩台，并对山坡坡面采取浆砌片石铺面，保证安全。
砂土或
圈２山坡护砌
（２）墩台基础嵌于岩石山坡的新鲜基岩内时的安全位置确定
墩台基础嵌于岩石山坡的新鲜基岩内时，基础底面前缘靠近山坡的安全位置可根据图３所示基础底面前缘至山坡岩面的水平距离口确定：当山坡为软质岩时，口不得小于２～３．５ｍ；当山坡为硬质岩时，口不得小于１～２ｍ。口值随节理发育程度、岩石饱和单轴抗压极限强度、岩层走向而定。
图３岩石山坡基础前缘的安全距离
值得注意的是，当墩台基础置于岩石山坡上时，应详尽了解山坡岩石层理的倾斜方向，只有对于图３所示的顺层岩石层理山坡，墩台基础底面前缘至山坡岩面的水平距离口方可参考上面所述值来确定，而对于
万
方数据图４所示的顺层岩石层理山坡，墩台基础底面不宜置于此岩石山坡上，以防山坡的岩层由于承受较大的竖向压力，沿岩石层理倾斜方向发生向前的剪切滑动，从而导致墩台基础不稳定。逼不得已时应根据具体情况
（基础底面竖向压应力的大小、山坡岩石层理倾斜坡度的大小、岩石的类别、构造和强度等）详细计算，采取有
效措施，比如加大墩台基础底面前缘至山坡岩面的距离口，且加大基础底面的面积，以降低基础底面的竖向压应力；或者对基础周围足够范围内的岩石植入一定间距的锚筋，以提高岩层和基础的稳定性。
图４需要采取处理措施的岩石基础
（３）墩台基础置于山坡的风化岩上时的安全位置墩台基础置于山坡的风化岩上时，应根据岩层的风化程度参照前面所述基础置于非岩石土山坡情况确
定基础底面前缘距离山坡面的安全位置。２．２基础形式
对于基础建于岩石陡坡上时，在验算承载力满足要求的情况下多应考虑扩大基础，且宜采用分离式扩大基础。因为分离式扩大基础适应地形横坡。扩大基础可以依照所在的地势采用台阶形，具体要求为：
（１）一般梁式桥的墩台建于节理不发育或节理较发育的硬质岩石陡坡上时，为了减少岩石开挖量和节省墩台材料，可将墩台身的底面做成台阶形，不设基础。注意墩台身底面每一台阶的长度应不小于１ｍ，高度不大于１ｍ。
（２）一般梁式桥的墩台建于节理较发育的软质岩石陡坡上时，为了减少岩石开挖量，可将墩台身的底面做成台阶形，并设置台阶形扩大基础，以降低岩石承受的压应力。注意基础底面每一台阶的长度应不小于
１．５
ｍ，高度不大于１ｍ。
有时基础处于纵桥向和横桥向双向倾斜的硬质基
岩上，可考虑纵横向均设置台阶形基础底面，但是这样会给施工带来一些困难。笔者在进行京承高速公路三期设计时就遇到过这样的情况，为了减少施工难度，尽量在纵横向间取更合适的一个方向设置台阶。
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３桩基础的形式
山区桥梁的桩基础大多与通常情况下桥梁的桩基础相同，可采用摩擦桩和端承桩，其特殊性在于所在地形地势的高低起伏，这就决定了山区桥梁桩基础还具有以下特点：
（１）多用高桩承台。当桩基础不可避免地位于山坡上，如图５所示，为了减少开挖，往往采用高桩承台。
非岩
圊５高桩承台
（２）承台半倚半支的基础形式。如图６所示，桩基承台板的一部分置放在岩石上，另一部分支承于柱桩上。应该说这不是一种很好的桩基形式。若因地形所限，必须采用这种形式的桩基时，其承台板与岩石的接触处，如何处理很难把握：若用钢筋连接起来，会使承台板和岩石之间形成刚性连接，约束了承台板的转动，对承台板受力不利；若二者间采用铰连接，又会使其连接的构造复杂，而且连接处的防水处理也比较困难。总之，这种结构体系的受力不很明确，在采用这种桩基时特别要注意桩基截面不宜太小，桩长不宜太长，尽可能地降低桩与岩石地基的刚度差值。
非
图６半倚半支的基础形式
（３）同一基础各桩不等长。《公路桥涵地基与基础设计规范》（ＪＴＧＤ６３—２００７）５．１．５条规定同一桩基中，除特殊设计外，不宜采用端承深度相差过大的桩。但是山区桥梁常常由于基础位置处岩层高低起伏
万
方数据较大，有时不得不采用同一承台下不等长桩，应将它与
通常的桩基形式进行技术上和经济上的全面比较，权衡利弊，慎重选择。
４设计注意事项
（１）同一断面处要整体考虑。对于左右墩柱高差大的桥墩，应保证相同高程处墩柱截面尺寸的一致，其余部分加大截面尺寸，以平衡墩柱剐度差别大给上部构造带来的变形不协调影响。如果一联内既有扩大基
础又有桩基础，为控制墩台的不均匀沉降，要求扩大基
础置于强度在弱风化以上的岩石上。
（２．）对于整幅的横断面、基础左右分做的情况，左右两个基础存在相互干扰的问题，若两侧存在过大的高差，一侧的开挖会造成另一侧基础落空，是设计中需要避免的。
（３）底面台阶式扩大基础底面需清理干净并保持
表面粗糙，适当做出倒坡，并在基岩中植入锚筋，保证基础与持力层岩层之间连接完好，不会发生滑动。
（４）下述几种情况不适合做台阶形基础：①基础
底面下为极软岩（饱和单轴抗压极限强度小于５ＭＰａ）或风化严重者；②岩层具有可能引起顺层滑动的节理；③基础下附近存在裂缝、断层、溶洞等不良地质构造；④墩台承受顺台阶的下降方向较大水平推力者，如台后填土较高的埋式桥台。
（５）山区桥梁常遇桥隧相接的情况，而且往往接合处居于陡峭的山坡上，在这种位置设置桥台面临很大的困难，同时面临桥梁边墩与隧道洞门如何相接的问题。此时可将桥台与洞门做成一体，若地基为较好的岩层，可考虑将桥台做成一个枕梁，既有利于结构受力，又有利于地基处理，事半功倍。
（６）对于山区桥梁的地勘需要提出更高的要求。除了通常桥梁地勘的要求外，另需提供扩大基础四个边的断面图以及岩石的节理方向和稳定程度，还有所在山坡的坡度、水文等情况，都将直接影响到桥梁墩位的选择和桥梁的寿命。
参考文献：
［１］ＪＴＧＤ６３—２００７，公路桥涵地基与基础设计规范［ｓ］．［２］顾晓鲁，等．地基与基础［Ｍ］．北京：中国建筑工业出版
社，１９９３．
［３］铁道第三勘察设计院．桥涵地基和基础——铁路工程设
计技术手册［Ｍ］．北京：中国铁道出版社，２００２．
山区桥梁基础的设计与研究
作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：
王航
北京市市政工程设计研究总院,北京市,100088中外公路
JOURNAL OF CHINA & FOREIGN HIGHWAY2008,28(6)
参考文献(3条)
1. 铁道第三勘察设计院 桥涵地基和基础--铁路工程设计技术手册 20022. 顾晓鲁 地基与基础 1993
3. JTG D63-2007.公路桥涵地基与基础设计规范
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