探讨岩溶地质区域桥梁桩基施工技术研究

关键词：岩溶地质区域 桥梁桩基 施工技术  

　　 引言 

　　 我国属于多溶洞国家，尤以广西、云南、贵州地区为甚，是地下水对可溶性块状石灰岩溶蚀的结果，普遍表现为溶沟、溶槽、溶洞、落水洞、陷塘、塌陷漏斗、坡立谷、天生桥、干谷和石林等。在设计过程中，应当避免在此类地质区域施工；但由于各种因素，总是难以避免，此时应当注意选择合理的施工方法，保证工程质量。 

　　 桩基具有承载力高、沉降量小而较均匀的特点，几乎可以应用于各种工程地质条件和各种类型的工程，尤其是适用于建筑在软弱地基上的重型建（构）筑物。因此较适宜用于岩溶地质区域的桥梁基础施工中。 

　　1、溶洞处理前的预防准备 

　　 施工前，要用地质钻机对每一根桩进行钻探，通过钻探，掌握其地质状况，尤其是溶洞的分布状况、深度、高度、填充物类型，为施工方案的制定提供依据；通过土工试验，对填充物的物理力学特性进行分析，对其容重、孔隙率及含水量进行检测，为注浆参数计算提供依据。 最后根据钻探资料及填充物性质，制定相应的施工方案，每项方案都必须经过严格的计算，为保证其精确度，施工前应在桥外先溶洞注浆及钻孔试桩试验。 

　　 钻孔时，当钻到溶洞附近时，应采用小冲程冲击，慢慢地将洞顶打通，一旦孔内水位出现迅速下降时，施工人员要马上提钻，防止卡钻。 

　　 2、桩基础设计 

　　 2.1桩型、桩长和截面尺寸的选择 

　　 在选择桩型时，应当考虑荷载情况、地层条件、施工能力及环境限制噪音、振动)等因素，通常岩溶地质区域桥梁桩基应以钻(冲)孔灌注桩及人工挖孔桩为首选，当地下水位较低，施工排水方便且对周围环境无较大影响时，可优先考虑人工挖孔桩，不过由于砖护壁在清爆溶洞或桩底岩石打风钻时易垮壁，所以应采用钢筋混凝土护壁。设计桩长时，要考虑桩端持力层可能有一定起伏，另外在岩溶区桥梁桩基中，桩基础底要嵌入岩层（一般是微风化、中风化）一定深度。桩截面尺寸可根据所选用桩型的施工要求大致确定，并初步确定承台底面标高。 

　　2.2桩数确定及桩位布置 

　　 桩的根数应当依据公式确定：n≥,式中：n为桩数，F为作用在桩基上的竖向力设计值，R为单桩竖向承载力设计值。 所选桩数是否合理，应当在验算各桩受力后决定。在考虑承受水平荷载计算时，可粗略地以各桩水平承载力之和作为桩基的水平承载力。两者结果取大值作为初定的桩数。 

　　桩中心距的选择也很重要，若过大，会增加承台体积，进而使得工程总体造价被提高；若过小，不仅无法充分发挥桩的承载力，而且也不利于施工。通常在岩溶地质区域桥梁桩基础设计中，对于不扩底钻、挖孔灌注桩，其中心距可取2.5d；对于扩底钻、挖孔灌注桩，其中心距取1.5D。(d为桩身设计直径；D为扩大端设计直径)。桩位布置通常采用方形、三角形或梅花形，为使桩基中各桩均匀受力，布置时应尽可能使上部荷载的中心与桩群的横截面形的中心重合或接近。 

　　2.3桩端基岩稳定性验算及承台设计 

　　 在岩溶地质区域桥梁桩基础设计中，桩端基岩安全厚度应为桩径的3倍，且不能小于3m,不过如果溶洞的水平尺寸较大时，应进行抗弯强度验算。另外，对于在桩端应力范围内基岩存在凌空面时，应验算其向凌空面滑移及倾覆的可能性。承台设计按照一般桥梁桩基承台设计要求进行即可。 

　　 3、常规溶洞的处理方案 

　　 处理封闭较小的溶洞时，可采取注浆措施，提供成孔条件穿过溶洞。如果溶洞内没有填充物或者只有少量填充物时，可先填碎石或干砂，填时需选择一个适当的孔位，以放置固定钢套管，使之与注砂管相连，然后再注浆；如果填充物较松散，则可直接注浆；如果填充物已凝固发硬，可直接冲孔，不过需要加强泥浆护壁。在对溶沟、溶槽及一些小裂缝 进行冲孔时，可将粘土、水泥和片石投放进去，只要孔内泥浆不大量流出，能够保证钻孔顺利通过溶区即可。 

　　 岩溶地质区域的桥梁桩基成孔方法基本上与普通地质区域成孔方法无异，也是采用冲击钻冲击成孔的。成孔时应注意以下几点：1）要等浆液凝固后再行冲击成孔，通常为10天左右；2）冲孔前要做好准备，防止发生意外，一旦泥浆外泄，就要马上投放粘土、水泥和片石，使这些材料在溶区形成围护结构墙，保证冲孔工作顺利开展；3）如果现场缺少优质粘土时，可在泥浆中掺入适量的水泥、烧碱和锯末，以提高泥浆胶体率和悬浮能力；4）当岩面的倾斜较大时，可将钻头摆动撞击护筒或孔壁，然后再回填片石，当孔底出现平台后再转入正常冲孔。 

　　 4、埋钻的处理措施 

　　 埋钻有两种情况：一是沉渣埋钻，二是塌孑L埋钻。①要避免沉渣埋钻，钻头不能长时间留在孔底不动，要经常上下提拉，只要泥浆不停止地循环，这种沉渣现象不容易发生。②塌孑L埋钻，最主要是将钢丝绳保住，先回填粘土，用30em直径的小锤头冲击。至钢丝绳后，用打捞吊钩将其拉住，继续用小锤冲,至到大锤处。从周边进行，当确认将大锤周边的石块冲碎后，停止冲击。高压射水孔底，试提拉大锤。 

　　 5 结束语 

　　 虽然岩溶地基的稳定性不好，但相信只要采取合理的施工方法，提高其强度、刚度和整体稳定性，还是能保证桥梁的安全和正常使用的。  

　　参考文献： 

　　[1]刘之葵，梁全城著.岩溶区溶洞及土洞对建筑地基的影响.地质出版社, 2006.05 

　　[2]张雁，刘金波编著. 桩基手册. 中国建筑工业出版社,2009.11 

　　[3]中交第一公路勘察设计研究院编著. 公路桥梁加固施工技术规范.人民交通出版社, 2008.10 

　　[4]陈洪江编著.工程地质与地基基础.武汉理工大学出版社,2008 

　　[5]檀宗斌主编.大中型立交桥桥梁施工技术.人民交通出版社,2009.10