蔣余靜

湖南省長沙市湖南交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院（410132）

樹根樁托換技術(shù)在高速公路巖溶地基中的應(yīng)用

蔣余靜

湖南省長沙市湖南交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院（410132）

高速公路建設(shè)中巖溶地基的處理一直是難題，本文通過分析以往處理方法的不足，提出樹根樁與原位托換技術(shù)相結(jié)合的一種新方法，并通過在張花高速公路巖溶地基中的應(yīng)用，證實其是有效可行的。

巖溶；樹根樁；托換

隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展，特別是西部大開發(fā)戰(zhàn)略的實施，位于我國西部，與貴州、重慶、廣西等接壤的巖溶發(fā)育地區(qū)越來越引起重視。上世紀(jì)末，相關(guān)科研院所、高校在國家有關(guān)單位組織下對該區(qū)域進行了大量現(xiàn)場調(diào)查和專項工程地質(zhì)、水文地質(zhì)研究。受項目支持與來源的影響，雖然開展了大量的區(qū)域研究和實驗研究工作，但主要成果是服務(wù)于區(qū)域發(fā)展規(guī)劃、地質(zhì)防災(zāi)防治、水利建設(shè)和旅游產(chǎn)業(yè)，結(jié)合工程建設(shè)的專門研究存在局限性,主要是變形破壞機制方面的研究成果較多。適合于公路建設(shè)，特別是高速公路建設(shè)需要的路基病害處置方面的研究成果還遠遠不夠,研究深度還不盡完善。

1 巖溶地基處理常用技術(shù)及局限性

在巖溶路基的處置技術(shù)上,國內(nèi)外采用的技術(shù)基本相似，主要采取的方法是:跨越、加固、換填與堵塞。跨越處理有橋跨越、涵跨越。加固方法主要有洞內(nèi)支撐加固、打樁加固等。換填與堵塞方法主要是采用片石填充。這些處置方法都存在一定的局限性。

采用換填和堵塞法處理巖溶,不可避免的會要改變地下水系,因此產(chǎn)生的影響一方面表現(xiàn)在巖溶水會產(chǎn)生靜水壓力、動水滲透力影響路基穩(wěn)定，另一方面會破壞一個區(qū)域的生態(tài)平和與生態(tài)穩(wěn)定。在廣西、貴州地區(qū)一些溶洞處置中，多次發(fā)現(xiàn)溶洞填塞后，地下水沖毀路基的事例。另外也發(fā)現(xiàn)了一些區(qū)域的巖溶按這種方式處理后,引起河流干涸或河水泛濫，甚至引起區(qū)域滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害。

采用洞內(nèi)支撐、樁基（包括高壓旋噴樁、靜壓注漿成樁、CFG樁、鋼管樁等）等方式加固巖溶，不會破壞巖溶區(qū)域的水系，但這種支撐和柱體必須找到穩(wěn)定的持力層，從很多地區(qū)的巖溶調(diào)查情況來看，巖溶底部一般覆蓋較厚的軟塑土體，部分深度達到10～20 m甚至20 m以上。同時，下臥基巖并非完全基巖，存在大量的節(jié)理、裂縫、空洞等。顯然，這些加固處置法要實現(xiàn)穩(wěn)定的基腳支撐存在較大難度，另外，施工時必須采用大型機械施工，施工工藝復(fù)雜，其應(yīng)用范圍也有很大的局限性。

從技術(shù)上講，橋、涵跨越法是解決巖溶路基的最優(yōu)方法之一，其中橋跨越用于流量大的暗河、大型冒水洞、消水洞和坍陷坑以及巖溶極為復(fù)雜的路段;涵洞跨越用于一般巖溶泉。但是在具體實施過程中，為了實現(xiàn)對橋梁、涵洞等上部結(jié)構(gòu)的有效支撐，其基礎(chǔ)部分必須遠離溶洞區(qū)域，使整個處置費用大大增大，在經(jīng)濟指標(biāo)上，并不一定是最優(yōu)方案。

2 樹根樁托換技術(shù)的特點

樹根樁是一種小型鉆孔灌注樁，直徑為13～30 cm，樁長5～25 m。它是利用小型鉆機按設(shè)計直徑，鉆進至設(shè)計深度，然后放入鋼筋籠，同時放入灌漿管，用壓力灌注水泥漿或細石混凝土，邊灌、邊振、邊拔管而成樁。樹根樁根據(jù)需要，可以是單根的，也可以是成束的，可以是端承樁，也可以是摩擦樁。制樁時可豎向也可斜向，并在各個方向上可傾斜任意角度，因而形成的樁基形狀如同“樹根”。

但對于復(fù)雜的路段，如巖溶地區(qū)，單一的樹根樁處理方法無法滿足高速公路日益發(fā)展的需求,因此將原位加固與樹根樁梁板托換等技術(shù)結(jié)合使用。該技術(shù)有以下特點:

1）該項新技術(shù)處理巖溶地區(qū)具有施工簡單,機具振動小，對不穩(wěn)定的地基幾乎不產(chǎn)生擾動,樹根樁托換時不改變基礎(chǔ)的傳力途徑,通過樹根樁將上部荷載直接傳至基礎(chǔ)下的較堅硬的土層或基巖,對路基基礎(chǔ)的托換起到了良好的加固作用。

2）采用樹根樁梁板托換基礎(chǔ)，由于樁距相對較小，通過二次壓力灌漿，可增大樹根樁本身樁周的摩擦阻力，并使樁土形成相對較為剛性的整體復(fù)合地基形式。

3）采用原位樹根樁托換加固替代傳統(tǒng)的人工挖孔抗滑樁處理邊坡，樹根樁不僅起到抗滑樁作用，漿液充填滑動面裂隙，有效地增大原有滑動面的摩擦系數(shù)，而且對地基土也起到防滲加固作用。

3 樹根樁托換技術(shù)在張花高速公路的應(yīng)用

湖南省張家界至花垣高速公路建設(shè)在典型的喀斯特地區(qū)，尤其是張家界路段屬不良地質(zhì)，該地段存在大量的巖溶區(qū)域且沿線分布廣泛的軟土地質(zhì)。通過勘探，地下水極為豐富，主要類型有松散堆積層孔隙水、基巖裂隙水、構(gòu)造裂隙水、巖溶地下水，如何對其進行有效的處理為目前亟待攻克的一大難題。

3.1 路堤部分

張花高速公路K86+340～K86+800地段為巖溶地段，路線范圍內(nèi)巖溶強烈發(fā)育，地表形態(tài)主要有巖溶漏斗、巖溶洼地、落水洞、天窗、溶溝（槽）、溶洞等巖溶形態(tài)，地下分布有溶洞、地下巖溶通道、地下洞等。根據(jù)地質(zhì)調(diào)查與勘察結(jié)果，在路線范圍內(nèi)淺層巖溶以垂向發(fā)育為主,連續(xù)、貫通性一般，巖體中存在多層水平巖溶通道，巖溶發(fā)育帶都沿巖層層面、裂縫面及多組裂隙交叉部位發(fā)育,構(gòu)造帶周圍巖溶強烈發(fā)育。

對于非巖溶地段，采用原位加固法進行夯實處理；對于巖溶地段，為保證地下水系不受破壞，采用單根樹根樁壓力灌漿與梁板托換技術(shù)的原位托換加固法處置。

3.2 路塹部分

通過地質(zhì)調(diào)查，裸露于地面的石芽、溶溝、溶槽主要分布于 K131+000-K131+540、K132+520-K133+500等地段，地表裸露的石芽發(fā)育區(qū)由于石芽之間溶溝底部的紅粘土，一般含水量較大，土質(zhì)較軟，造成軟硬相間，對填方路基易產(chǎn)生路基的不均勻沉降，影響路基的穩(wěn)定性。

采用受壓網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)抗滑樹根樁進行加固,根據(jù)地勘資料在局部地區(qū)采用錨桿或錨索進行補強。

4 結(jié)論

通過利用超聲波檢測技術(shù)測試樁身完整性與樁身質(zhì)量，動力觸探技術(shù)檢測地基承載能力，深層測斜檢測邊坡路塹穩(wěn)定性,發(fā)現(xiàn)采用樹根樁托換技術(shù)加固的路基完全能夠滿足使用要求,因此證實了該項技術(shù)對于高速公路巖溶路基的處治是有效可行的。

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