东南亚地区桥梁桩基础设计经验及思考

唐 涛

(中铁第四勘察设计院集团有限公司 湖北武汉 430061)

1 引言

在中国桥梁工程技术“走出去”过程中，发现境外项目往往属地化特点鲜明[1]，东南亚地区有些国家有较为完善的规范[2]，有些国家存在当地标准和国际标准同时采用的情况。这些地区规范与中国规范存在一定差异，且在多个项目实践中，相同的地质条件按照不同国家规范其桩基设计结果也有较大差异。随着“一带一路”的推进，中资企业在东南亚地区承揽项目将随着中国与东南亚国家的合作继续走向深入[3]，作为工程技术人员，应结合东南亚地区工程实践和适用规范，因地制宜地选用合适的设计方案和设计方法。

2 东南亚地区桥梁桩基础设计情况调研

笔者重点调查了马来西亚东海岸铁路等项目，同时收集了东南亚多个国家桥梁工程项目情况，对该地区桥梁基础设计情况进行了汇总。

(1)马来西亚东海岸铁路:双线电气化铁路，设计速度160 km/h。桥梁设计应符合马来西亚当地规范和英国规范。以上规范不适用时，应采用适当的国际标准、中国标准或者其他同等标准。该项目桥梁基础一般采用明挖扩大基础、钻孔灌注桩、打入预应力管桩基础三种类型，其他基础类型应根据工点设计情况具体研究确定。桩基础直径优先采用ϕ1.0 m，必要时可采用ϕ1.20 m。

(2)马来西亚南部铁路:双线电气化铁路，设计客运速度160 km/h、货运速度90 km/h。桥梁基础设计主要参考英国标准，并结合马来西亚当地情况。桥梁基础主要采用打入桩、钻孔灌注桩，优先采用钻孔灌注桩，采用桩径多为0.9 m或1.2 m。

(3)泰国曼谷既有机场连接线(ARL)项目:双线电气化轻轨，设计速度160 km/h。本项目设计规范以美国规范为主，同时参考英标、欧标和UIC标准。桥梁基础采用钻孔桩基础，桩径从0.35 m至1.5 m不等，区间高架桥基础主要采用的桩径为1.2 m、1.5 m。

(4)东南亚地区其他项目情况:除以上铁路项目外，笔者整理了东南亚地区一些公路项目资料。通常而言，除了活载及与活载相关的内容，国际上铁路工程和公路工程设计方法、规定无太大差异。该地区其他项目桥梁基础设计情况见表1。

表1 东南亚地区其他项目桥梁桩基础情况

(5)东南亚地区桥梁基础设计情况总结:该地区桥梁基础广泛采用承载力高、施工简单、设计理论完善的桩基础。此外，东南亚许多地区岛屿众多、表层覆土较厚，不适合大规模采用扩大基础。桩基础形式有打入桩和钻孔灌注桩，钻孔灌注桩直径一般在1 m以上，尤以1.2 m和1.5 m居多。常用规范主要有以下几种:①地区规范。该地区基础设施和技术条件虽较为落后，但大部分国家仍有一些本地区规范，以建筑规范居多，含部分桥涵规范。②美国规范。美国AASHTO和ACI规范在东南亚项目中应用较为广泛。③欧洲/英国规范。欧洲规范因其适用范围较广、体系完整、理念先进，近些年在国际上影响力逐渐增加，许多业主都可以接受欧洲规范。④日本/印度/中国规范。日本、印度和中国均在东南亚地区有承揽的工程项目，有采用这些国家规范的情况。

3 东南亚某项目桩基础设计对比分析

3.1 项目情况

某中资企业承揽了东南亚某电气化铁路项目设计，设计速度160 km/h，标准轨距，双线，UIC71活载。该项目某桥墩高度17.5 m，墩顶为两跨32 m直线标准简支T梁。拟采用6根直径1 m钻孔灌注桩，承台高2 m，承台顶埋入地面以下0.5 m。试根据①欧洲规范＋英国BS8004、②美国AASHTO和③中国《铁路桥涵地基和基础设计规范》(TB 10093—2017)计算桩长。

恒载作用下，单桩最大竖向荷载为3 416 kN；列车活载作用下，单桩最大竖向荷载为1 028 kN。

该桥墩位置地质参数见图1。

需要说明的是:在境外工程实践中，勘察单位勘探成果常以标准贯入次数(SPT)形式提供给设计方。如本项目，其岩土性能即是按照未修正的SPT所提供，用于土体参数法计算的地质参数，是在地质专业协助下转换而来。尽管英国和美国规范中，有直接按照标准贯入次数进行桩基承载力计算的公式，但因根据SPT计算的各经验方法离散性较大，且国内规范未见此计算方式，因此此处选择土体参数法进行桩长计算和对比。

3.2 计算结果

针对该案例，按照中西方规范计算出的桩长结果见表2[4-8]。

表2 东南亚某桥按不同规范计算桩长

3.3 结果分析

(1)中西方规范采用土体参数和计算方法不同，导致计算结果离散性较大。欧洲、英国和美国规范计算方法相近，主要用到的参数包括不排水抗剪强度、有效竖向压应力等；中国规范体系下，主要用到的参数是桩侧极限摩阻力、地基容许承载力等[9]。

(2)中西方规范用于桩基设计计算的桩顶荷载计算方式不同。中国规范、美国规范是将上部结构及桥墩荷载组合结果直接作用于基础顶部[10]，欧洲规范基础检算不采用上部结构荷载组合结果[11]，而是重新考虑上部荷载、岩土作用等不确定性，对作用和抗力按不同的系数进行组合验算。

(3)中西方规范中关于桩侧摩阻力、桩底端承力考虑范围不同。如美国规范规定，桩顶5 ft(约1.5 m)范围内不计侧摩阻力，其他规范无此规定，这是导致按美国规范桩长计算结果略长于按英国规范计算结果的原因之一[12]。

(4)西方规范和中国规范计算的桩侧摩阻力结果相差不大，但中粗砂地层的端承力相差较大。中国铁路规范中，摩擦桩的端承力占总承载力较小，而端承桩的侧摩阻力占比较小；英美规范对于摩擦桩和端承桩，均需按照公式计算侧摩阻力和端承力[13]。但通过马来西亚东海岸铁路实践，根据马来西亚当地规范，摩擦桩的端承力不应超过总承载力的20%，若按此规定，按照欧洲＋英国规范计算桩长约为23 m，与其他规范桩长计算结果相近。

(5)值得注意的是，英美规范中对于支(嵌)于岩石中的桩体端承力折减较多(岩石破碎程度)。根据马来西亚东海岸铁路实践，对于嵌入风化破碎程度较为明显基岩的端承桩，英美规范计算桩长可能略长于中国规范计算桩长。

4 结论与思考

通过调研可知，钻孔桩基础在东南亚地区是应用最多的基础形式。桩直径一般在1 m左右，以1.2 m和1.5 m居多。东南亚地区大部分国家规范体系不健全，由中、日等国家承包商主导的项目，在设计规范选择上有一定的主动权；国际援助和地方自有资金项目，欧洲规范、英国标准和美国标准在该地区市场认可度较高。西方规范采用的设计输入、桩基础计算方法、抗力计算范围等与中国规范存在不同点。

通过实际案例的对比分析，按中国规范计算摩擦桩的桩长较西方规范长(另根据东南亚地区项目经验，按中国规范计算柱桩的桩长较西方规范略短，因为西方规范考虑岩石破碎系数对端承力有所折减)。此外，东南亚地区有些国家自己在桩基础设计方面所总结出的经验，是国际规范在东南亚地区应用时的重要补充(如马来端承力的规定)。总体而言，中外规范在同一地质条件下、同一荷载输入情况下，计算桩长不会有太大差别。

通过本文研究，我国工程师在参与应用这些规范的项目时，应注意以下情况:

(1)桩基础设计作用力计算采用的荷载组合方法不同，应参考相关规范计算确定桩基础设计荷载。

(2)桩基础设计输入不同。西方规范采用的土体参数法其相关参数与中国规范相差较大，且直接采用SPT贯入次数(或修正值)进行设计的方法应用同样广泛；英美规范中均出现基岩承载力折减情况，嵌岩桩端承力计算结果会与中国规范相差较大。此外，国内设计者习惯于采用中国规范进行验证计算，则应请地质专业根据现场情况提供相对应的国内规范所需要的地质参数[14]。

(3)中西方规范中关于桩侧摩阻力、桩底端承力考虑范围不同。如美国规范规定，桩顶5 ft(约1.5 m)范围内不计侧摩阻力，而其他规范无此规定；中国规范不计岩石中桩侧摩阻力，而英美规范均需计算桩基在岩石中的侧摩阻力。此外，英美规范中，嵌岩桩的端承力需乘一岩石破碎系数，使得计算所得端承力有所折减，这一点与中国规范差异也较大，应当引起注意。

(4)注重西方规范与东南亚所在国经验相结合。东南亚地区均无桥梁专业设计规范，部分国家有一些建筑设计规范或设计指南，应将地方相关规范和经验指南作为设计的重要参考。