公路桥梁论文范文

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篇1

这种结构类似于用预制板建造的组合梁桥，由于纵向预应力的存在，需要进行修改。其中的不同阶段在于钢梁的架设，铺设长2．5m、宽21．5m的板单元，纵向预应力筋的张拉，混凝土板和钢结构的连接（通过浇筑混凝土板上的凹槽），在中间支承处应用千斤顶，最后安装非结构设备。值得注意的是，铺装层的厚度为60mm而不是110mm，这主要是用来防止普通钢筋混凝土板在支撑力作用下发生开裂。

计算分析

根据欧洲规范，截面的应力是通过正常使用状态（SLS）和承载力极限状态（ULS）来进行校核。根据欧洲规范EN1991－2里面的第三种疲劳荷载模型，已经对一个主跨为88m的小桥进行了疲劳荷载检算。结果表明：此规模的桥梁不存在疲劳问题，所以可不必再对于主跨为130m的桥梁进行疲劳检算。进行横向框架的设计主要是用来防止侧向扭转屈曲（LTB）。由于桥梁的下翼缘为不均质截面，并且承受均匀压力，所以需根据规范EN1993－1－1，6．3．4中的一般性方法进行设计。在进行侧向扭转屈曲分析时，假定横向屈曲部分（由下缘和部分腹板组成）是弹性支撑在每片横向框架上。为了防止梁的侧向扭转屈曲（LTB），在中间支承处设置了加固的支撑框架和其他一些加强措施。对于混凝土板的横向弯曲计算采用了杆单元和板单元的组合有限元模型。正是由于这种特殊的桥面板（中间板厚要比主梁上部板厚大，悬臂端较短），其内力和弯矩相比于按传统方法设计的双梁桥都有轻微的减小。用于分析桥面板上的横向弯曲荷载主要有结构自重、非结构设备自重、汽车荷载LM1（UDL和TS）。

重量比较

将这种新型桥梁与理论上用等级为S460的同性质钢梁和普通钢筋混凝土板制造的组合桥梁进行比较（表略）结构的用钢量减少了40％，意味着结构的整体重量减少了25％，直接导致工程总量和造价的降低，比如运输、墩台、基础及梁的费用减少。更重要是实现了横梁的节省。在这种新型桥梁当中，横梁间距大约为8m，用来防止桥梁在施工和使用过程中出现侧向弯扭屈曲。相比而言，传统桥面板横梁间距为4m，同时起到支撑板的作用。

造价比较

篇2

2主要病害原因分析

2．1通行车辆

该桥修建于20世纪80年代，已经运营27年。原桥梁设计为一级公路桥梁，按照交通部《公路工程技术标准》(JTJ001-97)的规定，一般能适应将各种汽车折合成小客车的年平均日交通量为15000～30000辆。免费通行前交通量已经超过了原设计交通量的60.2%，免费通行后，交通量较免费通行前又增加19.8%。按照交通部《公路工程技术标准》(JTGB01-2003)，免费通行后平均日交通量是四车道一级公路能适应将各种汽车折合成小客车的年平均日交通量上限30000辆的1.92倍，平均日交通量已经达到六车道高速公路能适应的年平均日交通量标准(45000～80000辆)。由上可见，限载前，该公路大桥车流量远超过当初设计标准，再加上超载车的数量和超载重量都越来越多，对桥面铺装、T梁、支座、盖梁、桥墩等各个承重部位均造成不利影响。

2．2T梁病害

(1)混凝土施工质量较差，施工完成后，混凝土表面出现蜂窝、麻面;保护层较薄，箍筋外露;底板混凝土剥落、钢筋外露锈蚀，翼缘板间渗水。此类病害短期内不会引起桥梁承载能力的降低，但对结构耐久性影响较大。如表层混凝土剥落导致内部钢筋锈蚀，继而引起混凝土更大面积的锈蚀开裂，长期作用会降低截面刚度、减小钢筋的有效直径，对于预应力混凝土桥梁，如果钢绞线锈蚀后果将很严重。

(2)在主梁跨中1/4L～3/4L之间，腹板产生大量由下而上的竖向、斜向裂缝和对称贯通裂缝。该裂缝的主要成因是:主梁1/4L～3/4L跨附近承受较大弯剪导致梁体腹板混凝土主拉应力超过允许值，进而产生裂缝。而在主梁支点附近，梁体腹板上产生斜向裂缝。该类裂缝的主要成因是:主梁支点附近位置承受较大剪力，当主拉应力过大或腹板抗剪能力不足时会导致斜向剪切裂缝的产生。主梁斜截面强度不足会导致结构产生剪切性破坏，该类破坏属于脆性破坏，在桥梁结构中不允许发生。

2．3盖梁病害

由于桥梁运营时间较长，伸缩缝橡胶条破损漏水，盖梁上建筑垃圾堆积，排水不畅，加上盖梁混凝土施工缺陷，环境中的水及侵蚀性介质就可能渗入混凝土内部，导致了混凝土碳化和钢筋锈胀，影响结构的受力性能和耐久性，部分盖梁的整体承载力降低。

2．4支座病害

桥梁支座已经使用27年，橡胶开始老化，钢板严重锈蚀，支座已经接近使用寿命。

3加固设计

针对此现状，考虑到原设计T梁抗裂安全储备较小，T梁间横向联系偏弱，考虑进行全面加固。除对出现病害的部位进行维修加固外，另从两个方面加强桥梁的横向联系和承载力:①对尚未出现但未来最可能出现病害的T梁进行整体性加固，提高T梁的承载能力;②对全桥T梁横隔板进行整体性加固，提高桥梁横向刚度;③将原有桥面铺装凿除，采用双层钢筋网片或并筋桥面铺装，加强桥梁的整体性。主要加固方案如下:

(1)对全桥已出现裂缝的所有T梁全部进行加固，考虑到桥梁西半幅未来通行重车的可能，有必要对西半幅未出现裂缝的部分T梁进行整体性加固，如西半幅单跨有2片及2片以上T梁出现裂缝需要加固的，则西半幅4片T梁全部加固。加固基本方案为裂缝封闭、破损修复后进行梁底粘贴钢板。腹板粘贴钢板。对梁体竖向裂缝严重的T梁增加体外预应力。本次加固中，考虑到20mT梁梁体未出现斜向裂缝，不采用腹板粘贴钢板加固;40mT梁腹板有竖向裂缝或斜向裂缝，采用腹板粘贴钢板加固，加固范围为2～6号横隔板之间的腹板，其中，跨中6.5m范围腹板粘贴水平钢板，其余粘贴斜向钢板，另1～2和6～7号横隔板间腹板出现裂缝，则对1～2和6～7号横隔板间腹板粘贴斜向钢板加固;50mT梁腹板有竖向裂缝或斜向裂缝，采用腹板粘贴钢板加固，加固范围为2～7号横隔板之间的腹板，其中，4～5号横隔板间腹板粘贴水平钢板，其余粘贴斜向钢板，另1～2和7～8号横隔板间腹板出现裂缝，则对1～2和7～8号横隔板间腹板粘贴斜向钢板加固。T梁自东向西依次为1#、2#、3#－7#T梁。腹板粘钢除116－1#、123－1#、124－1#、133－1#134－1#、135－1#梁采用方法1加固外，其余均采用方法2。而对于20mT梁、40mT梁和50mT梁梁体出现4条或4条以上竖向裂缝，或梁体出现2条或2条以上竖向贯通裂缝，则对T梁采用体外预应力加固，其余计划加固的T梁采用梁底粘贴钢板加固。

(2)对全桥未加固的所有横隔板进行加固，增大横隔板截面，加强横向联系，避免单梁受力。具体方案为对全桥尚未加固的20m、40m、50m跨T梁横隔板采取粘贴钢板加固或整体性加固，钢板材质采用Q345B，钢板厚度6mm，钢板外露表面进行防腐涂装。并对40m、50m跨T梁横隔板镂空的部分植入钢筋，浇筑快速修补料增大横隔板跨中截面。

(3)对出现裂缝和大面积锈胀的盖梁进行加固，对盖梁出现严重锈胀的部位进行处理，首先将锈胀部位混凝土凿掉，其次对发生锈胀钢筋进行除锈处理，后浇筑环氧混凝土(在破损区域过大处使用)进行修补，对病害严重或出现受力性裂缝的盖梁进行粘贴钢板加固。

4加固前后结果对比分析

经体外索加固后，虽然边梁的抗力值未变，但由于体外预应力索改善了结构的受力性能，边梁跨中弯矩值降低了4.9%。40mT梁经过粘贴钢板加固后，中梁的跨中承载能力较设计时提高了8.39%;50mT梁经过粘贴钢板加固后，中梁的跨中承载能力较设计时提高了53.2%。且加固后所有梁截面抗力R≥计算弯矩Mj，中梁、边梁的持久状况和正常使用状况的各项指标均满足《公路桥涵设计通用规范》(JTJ021-89)及《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTJ023-85)的要求。

篇3

由于钢管混凝土拱桥的施工属于劲性骨架方法，因此有多种不为相同的施工方法存在，与不同的拱桥结构类型、跨度、现场施工条件以及施工设备相比，对不同的施工方法进行选择。

1.1.1支架施工法。

传统的钢管混凝土拱桥运用较多的施工方法则是支架施工法，在桥跨位置设置支架，并在支架上对拱肋拼装或主拱圈的浇筑进行操作。因此在施工过程中，整个拱桥都处于无应力状态。该方法运用了简单的施工机械，且施工技术也相对简便，但对于跨江跨河及高山深谷的桥梁来说，若运用支架施工方法，则会进一步提升施工及临时设备的投入力度。因此，无论是施工还是工程经济，都无法在大拱桥中相适应。

1.1.2缆索吊装法。

在20世纪70年代，桥梁悬臂施工法的应用为钢管混凝土拱桥的施工提供实践依据及理论条件，悬索桥以柱缆作为承重体系对加劲梁及桥梁体系的架设方法为施工操作提供参考，拱桥的缆索吊装法则是在缆索桥的施工理念上产生的。通过相关资料表明，该方法的运用能够促使拱桥形成较大水平推力，使基础的要求得到提升，因此在良好地质的峡谷中得到有效应用，但在持续增大的跨径中，也存在较大难度。关注拱桥施工的成功经验，促使拱桥工程人员掌握到其他桥型施工方法在拱桥施工中的应用。

1.1.3转体施工法。

在一般性拱桥施工方法的基础上进行延续，进一步将钢管混凝土系杆拱桥施工技术的缆索吊装施工方法内容得到完善，在该基础上通过创新，产生较为先进的转体施工方法，同时将平面转体的施工方法进行提出，有效更新了拱桥建设的传统观念。近年来，工程人员逐渐完善了桩体质量、施工方法以及施工工艺等方面内容，继而有竖向转体施工方法、竖转、平转组合法等内容形成。

1.2施工工艺

1.2.1二级压注，一次成型。

由于构成钢管的属于扁型，与相对较远的近肋设置相结合，有较高的矢高存在，与混凝土形成的压力及扁钢管的抗变形能力相结合实施计算，在拱脚向拱顶实施混凝土的持续压至，混凝土的压力会对扁钢管的直线部分造成压弯，所以，采用“二级压注，一次成型”的方法，在设置原有拱脚底对焊接的泵管接头实施预留时，确保1/2拱高位置的两边达到对称效果，增设相同型号的泵管接头，运用长度为20cm，高度为1.5m的两根排气增压钢管在拱顶吊杆临近的位置两侧进行设置。

1.2.2观测施工中的钢管拱。

为了确保测量数据的完整性，在对混凝土实施压注时，应采用全程观测的方式，当混凝土压注至每个控制点位置时，都需对一次拱轴线及标高实施测量，按照测量结果，将实践或工况变化的曲线图实施绘制，和曲线相结合，在混凝土泵送的各阶段管拱的变化状况进行直观性的了解。

1.2.3压注及顶升施工。

在灌注施工之前，应对泵管及输送泵的各个接头进行检查，接头之间应对橡皮圈实施设置，避免有漏浆、漏气现象产生。将止回闸阀的K1、K2打开，采用和混凝土相同的标号及品种的水泥实施搅拌，将泵车和泵管进行处理，使得混凝土泵送时有效减少了摩阻力，将砂浆向钢管拱外排出。在对称进行混凝土灌注时，应由专业人员对拱外混凝土的泵送状况进行观察，尽可能控制两台灌注的速度，使其达到相互统一状态，当有不统一问题出现时，则应对其进行及时调整。作为一种实用且简单的观察方法，“锤击法”应得到有效应用，也就是对钢管拱运用铁锤进行敲击操作，当钢管拱内形成沉闷及清脆的声音交界时，即可确定混凝土压入的交界位置，该观测方法的运用确保混凝土的浇筑满足同步且对称的效果。当两侧压注速度出现不一致时，应与泵车指挥人员进行及时沟通，运用有效调整的方式进行操作。促使有效地将小部分偏载造成的钢管弹性变形问题得到恢复，促使拱轴线与设计要求相符。当排气孔内冒出混凝土时，应有效控制灌注速度，改变原有的两台同步对称泵为交替泵送，对1～2m³的混凝土实施继续压注，促使钢管拱内混凝土的压注达到密实效果。然后关闭止回阀闸，避免混凝土出现导流问题，有效清洗泵管及泵车。当混凝土灌注完成之后，应将钢管混凝土保温工作进行落实。

1.2.4钢管的防腐处理。

由于大气中的潮湿气体及雨水等腐蚀介质的作用，导致长期在大气中的钢结构桥梁会逐渐形成电化学反应，造成钢材腐蚀现象形成。所以，必须对高质量的涂料防腐体系进行运用，将钢结构的腐蚀体系得到延缓，促使钢管混凝土的使用寿命及结构安全性得到提升。现阶段，钢管拱桥中运用的则是高性能涂料、高分子复合材料防腐体系以及金属热喷涂防护技术等方法，其中运用最为广泛的则属金属热喷涂防护。

2钢管混凝土拱桥的技术要点分析

2.1优化混凝土的配合比

由于钢管混凝土对早强、缓凝、高流态、可泵性以及自密性的要求较高，其中由于钢管混凝土属于微应力混凝土，混凝土内对膨胀剂进行掺加，使补偿收缩要求得到满足，要求坍落度达到工作面的18～20cm，结合压注速度对初凝时间进行计算，使其达到超过6h即可。对微应力实施设置，有效提升构件的承载力，改变普通混凝土灌注造成的混凝土及钢管间的间隙问题。在设计配合比时，对微膨胀率的关键因素进行确定。工程结构安全受到钢管内部混凝土结构安全的较大影响，当有丝毫不当，都会导致质量问题出现，造成泵送难度增加。当其中出现空气和不饱满现象时，会产生混凝土和钢管间收缩空隙现象，因此，应通过多种实验对混凝土配合比进行操作，使膨胀率得到有效的控制。

2.2压注混凝土

在混凝土压注过程中，应采用两侧对称同步的方式实施全程观测，钢管拱线形受到混凝土自重的影响较为显著。因此应同步实施压注操作。在浇筑施工之前，由于焊接及拼装等因素导致控制点一侧高一侧低时，应采用非对称浇筑方法进行调整。应先在较高一侧压注混凝土，密切观察拱的变形现象，当拱两侧的控制点标高和设计标高相符之后，即可对两侧实施同步浇筑。逐渐调整两侧混凝土的压注量，最后向拱顶压注实施同时操作。当压注达到拱顶时，需要持续进行，使排气增压孔内有1～2m³的混凝土排除即可，当排气孔不会有冒泡现象出现时，应将压注停止，最后对混凝土止回阀进行关闭。

2.3钢管混凝土的保温处理

当钢管和混凝土之间存在空隙时，会使微膨胀混凝土的优势失去，对拱的承载力产生直接影响。空隙是导致钢管混凝土保温工作不到位的直接原因。所以，运用麻袋对钢管拱实施包裹的方式，促使内外温差得到有效减小。

篇4

2山区公路桥梁结构的选择

一座安全、经济、实用的山区公路桥梁的建成，离不开科学、合理并与之特点相符合的桥梁结构。山区由于地形地质情况比较复杂，沟深坡陡，且多为季节性深沟，因此，很多情况下公路桥梁设计不仅受地形地质条件限制，还受水文条件影响，因此最好采用高桥墩的构造形式，不宜采用路基方案[2]。山区公路桥梁大部分都要跨越山谷，如果采用高桥梁结构设计方式，不仅可以应对季节性洪水问题，利于稳定路基，还不易对周围环境产生影响，既安全又经济。

3山区公路桥梁设计策略

本文将山区公路桥梁设计分为上部结构设计和下部结构设计两部分内容，下面将具体分析上、下部结构设计策略，以及设计中应该注意的相关问题。

3.1桥梁上部结构设计

3.1.1结构形式的选择

在山区有着很多的季节性河流，为了跨越这些河流往往需要架设桥梁，使得桥梁在山区公路中占有很大的比重，无形中加大了成本投入。为了使成本投入经济又合理，施工方便，桥梁上部结构经常采用标准化的预制装配结构[3]。但是因为每个施工现场有着不同工程地质条件，设计方案也会有所不同，为此，以下将重点分析公路桥梁标准化、预制装配结构的设计内容。近几年，山区公路桥梁工程常用的预制装配结构设计方案的标准跨径基本有16m、20m、25m、30m、40m、50m等，横断面形式基本采用空心板、T梁、小箱梁等。如果桥梁跨径小于30m，可从空心板、T梁、小箱梁中任意选择一种横断面形式，但是如果跨径大于30m，最好选择T梁形式的横截面形式。山区公路桥梁一般对净空无严格限制，加上山区公路平面半径比较小，超高缓和段及竖曲线不可避免，如果选择空心板和小箱梁形式的横截面，架梁时不易调平一片梁的4个指支点。4个支点如果不在一个水平线上，可能导致支座受力不平衡[4]。所以，大跨径的桥梁应尽量选择T梁形式的横截面，条件允许时小跨径的桥梁也应该选择T梁式横截面，利于保持受力点平衡、稳定。在这里需要强调的是，由于山区受到地形限制，基本上不存在较好的运输和预制条件，但是50mT梁架设对运输和安装的要求很高，为此，山区最好不易选择跨径大于50m的桥梁结构。

3.1.2桥梁上部结构设计中需要注意的问题

（1）处理好跨径和墩高之间的关系从美学角度出发，桥梁跨径与墩高之间的比值应在0.5~1.0之间，即桥梁跨径如果是30m，墩高最好在15~30m之间。将桥梁跨径与墩高之间最佳比值固定在0.5~1.0间，原因在于这样的设计比较经济实用，既不影响桥梁外形的美观度，也能达到控制投资成本的效果。但山区公路地形变化频繁，不易根据墩高来决定跨径，应根据公路地形的变化情况选择一种跨径。但是，如果地形起伏变化非常频繁，也可以选择组合跨径。通常一个公路桥梁工程不止有一种跨径方案，这种情况下，要经过多方对比分析，选择造价低、质量有保障的方案。

（2）处理好上部结构与平面线形之间的关系若不能处理好上部结构与平面线形之间的关系，可能导致出现曲线桥。曲线桥一般表现为内外弧差和中矢高。在布置墩台径向时，内外桥梁因受到曲率半径的影响会出现梁长不等的情况，半径越小，内外梁之间长度差距越大[4]。为了有效解决这一问题，必须处理好上部结构与平面线形之间的关系，否则极容易影响到内外桥梁的等长情况，并最终导致出现曲线桥。针对内外弧差这一问题，可以采用以下两种应对措施：根据平面半径的变化适当调整梁长；不改变梁长的前提下，通过加大帽梁、封锚端或加长现浇连续段的方式以适应平面半径的变化。第一种应对措施设计简单，规格统一，但往往需要很大场地堆放预制梁，场地不仅不易寻找，而且管理起来难度较大[5]。如果采用第二种应对措施，在半径比较大时可以采用内弧长等于标准跨径布置，如果半径比较小，可以采用中线弧长等于标准跨径布置。针对中矢高这一问题，如果中矢高在10cm以内，一般可通过调整护墙内缘的方式适应平面线形。在中矢高超过10cm时，不易调整护墙，以免影响桥梁整体外形的美观度和消弱护墙功能。最好的解决方式就是按照实际曲线情况预制梁外缘，以此来适应平面线形。

（3）弯梁桥横坡设置问题在山区公路上看到的桥梁，平面上多呈扇形。为了使弯梁桥满足行车要求，要求在结构横断面上做成一个外弧侧高、向内弧侧倾斜的横坡。横坡的设置方法有两种：一种是将梁横断面上的每根梁肋做成不等高；另外一种是将梁横断面上的每根梁肋做成等高，然后将内弧侧做成倾斜，同时将桥墩盖也做成倾斜，利用支座垫石和梁底设置的楔形垫块所产生的力量使支座受力均匀，保持稳定。

（4）结构体系公路桥梁结构体系基本包括全钢构体系、全连续结构体系等几大类。全钢构体系如果应用于多跨梁桥，由于多跨桥梁的桥墩高相差很大，必须通过调整桥墩的线刚度来改善桥墩的受力情况，这样必然存在着多种桥墩尺寸，不仅影响桥梁外形的美观，也不利于施工。全连续结构体系的舒适性比较差、墩台水平位移比较大，相应的墩柱尺寸也要比较大一些，既不利于节省材料也不利于结构优化。山区地形复杂，地形起伏变化比较频繁，因此桥梁多是弯桥或坡桥。无论是弯桥还是坡桥，作为曲线桥梁中的一种类型，在弯扭耦合作用下必然沿着某一点变形。如果采用全连续结构式的桥梁，当桥梁整体沿着某一点向下滑动时，必然不能保证桥梁结构受力平衡、均匀，如再出现支座脱空或破坏的问题，桥梁必然会受到前所未有毁坏[6]。从以上分析内容可知，选择某一种结构体系作为桥梁整体的构造并不是明智的选择。为了保证桥梁结构受力均匀、平衡，使用寿命长，设计人员应适当根据地形的高低合理调整墩高，保证中间桥墩较高，然后将刚度基本一致的相邻桥墩连接在一起，满足桥墩水平受力的要求，矮一些的桥墩则可通过设置滑板支座或橡胶支座以满足桥墩水平受力的要求，这样就可形成连续梁，无论是高桥墩还是矮桥墩，其受力性能都会得到有效的改善，桥梁整体也就能更加适应地形特点。由此，山区公路桥梁可以采用连续-刚构混合体系，既能满足桥梁的受力特点，又能适应平面线形。

3.2桥梁下部结构设计

3.2.1桥墩

桥梁跨径的大小决定着桥墩的高矮，一般情况下，矮桥墩设计由强度控制，高桥墩设计时要考虑稳定性问题。山区公路桥梁经常采用柱式墩，柱式墩中又分为圆柱墩和方柱墩。从外形来看，圆柱墩的外形比较好控制，质量也比较容易控制，也便于与桩基衔接。但方柱墩因为有棱有角，在外形上没有圆柱墩看起来那么美观，质量控制上没有什么区别，只要方法得当，桥墩质量都会得到有效控制。从受力角度来看[6]，在圆柱墩和方柱墩截面积相等的情况下，方柱墩的抗弯刚度一般要大于圆柱墩，有着比圆柱墩好的受力性。至于为什么存在这样一种情况，主要原因在于当桥梁结构体系为连续钢构时，方柱墩可通过调整墩柱两个方向的刚度以达到调整墩柱受力的目的。但是，圆柱墩每个方向的刚度都是一样的，受力性的调整效果会比较差。尽管方柱墩在调整受力性上有一定的优势，但也有一定的缺点。除了外形不够美观外，墩柱与桩基之间要通过桩帽来连接，无形中增加了工程量。所以，具体设计中应根据实际情况决定选择方柱墩还是圆柱墩。如果地面比较陡，可适当采用双柱墩以增加稳定性。

3.2.2桥台

通过对大量资料分析得到，山区公路桥梁桥台一般采用U型台、肋板台、桩柱式台，其中U型台最常用。U型台的设计要根据施工现场的地形、地质条件而决定，以达到减少工程量、适应地形的目的。如果施工现场地质条件比较恶劣，可以在U型台下设置桩基，维持桥台结构的稳定性。

3.2.3基础桩

基础是山区公路桥梁最常用的基础，除此之外，扩大基础也是比较常见的方式。在地形地质条件比较好的情况下，适宜采用扩大基础，桩基础适用于地质情况比较恶劣的情况。地质条件非常恶劣，则可采用摩擦桩[7]。如果桥梁架构在斜坡上，无论采用扩大基础还是桩基础，在设计时都应考虑基础扩散角和覆盖层厚度，以及在施工过程中可能出现的问题。桩基础的施工方法多为挖孔桩和钻孔桩。尽管挖孔桩造价比较低，但是由于其不适用于地下水位比较高、易形成塌孔的地质条件，为此，是否选择挖孔桩应根据实际情况来决定。