吳紅兵

摘 要：分析了巖溶地區(qū)地基地質(zhì)構(gòu)造及工程特點并提出設(shè)計應(yīng)密切結(jié)合地質(zhì)情況采用有針對性、有特色的基礎(chǔ)設(shè)計方法及處理方案?？偨Y(jié)出一套有效的巖溶地區(qū)端承樁設(shè)計及施工的方法、處理措施與樁基質(zhì)量控制技術(shù)。為今后實際工程中節(jié)約基礎(chǔ)投資，縮減工期降低施工難度，杜絕設(shè)計和施工隱患，提高橋梁工程的安全性提供借鑒參考。

關(guān)鍵詞：橋梁工程 巖溶 樁基 設(shè)計

1.概述

巖溶問題是巖溶地區(qū)工程建設(shè)的突出問題，如果處理不當(dāng)將造成工程不必要的浪費，往往會給橋梁修建以及日后的運營埋下安全隱患。結(jié)合工程設(shè)計實踐經(jīng)驗探討巖溶地區(qū)樁基礎(chǔ)設(shè)計的優(yōu)化方案。

2.巖溶區(qū)樁基設(shè)計一般原則

2.1地質(zhì)勘察及溶洞處置

當(dāng)溶洞規(guī)模較小時設(shè)計及施工中要根據(jù)工程實際采用鋼護筒跟進法或粘土片石回填法進行施工來有效保證樁基的施工質(zhì)量；采取一鉆孔一橋墩的控制技術(shù)措施往往是應(yīng)用在當(dāng)溶洞發(fā)育程度較低時；當(dāng)溶洞強發(fā)育時為了確?；A(chǔ)布置的安全及可靠性通常采取的技術(shù)措施是一個鉆孔一個樁位進行控制同時鉆孔的底面標高至少應(yīng)達到溶洞不發(fā)育地層的一定深度的位置處的標高為宜。

2.2樁基類型選擇

設(shè)計中樁基類型選擇按照《公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》選用，橋梁工程設(shè)計中采用摩擦樁及端承樁這兩種樁基礎(chǔ)類型最為常見。

2.3 研究內(nèi)容和技術(shù)路線

結(jié)合地區(qū)巖溶工程地質(zhì)條件全面總結(jié)并研究巖溶地區(qū)橋梁樁基的地質(zhì)綜合勘察技術(shù)和物探方法，以提高巖溶地質(zhì)條件勘察的精確性。以彈性力學(xué)理論為基礎(chǔ)，結(jié)合數(shù)值模擬方法，研究巖溶地區(qū)樁基的嵌巖深度及樁基下溶洞頂板的穩(wěn)定性建立考慮溶洞影響的樁基設(shè)計承載力確定方法。結(jié)合理論分析和數(shù)值模擬研究溶洞、巖體、樁基三者之間的關(guān)系開展樁基承載力實驗方法研究。此外，依托在建路橋梁樁基的設(shè)計與施工，應(yīng)用已取得的研究成果指導(dǎo)巖溶地區(qū)的樁基設(shè)計，并開展適合巖溶地區(qū)的各種樁基處理方法及適用范圍的研究，總結(jié)不同工況情況下樁基施工發(fā)生施工質(zhì)量事故和質(zhì)量隱患的可能性及其應(yīng)對措施與應(yīng)急預(yù)案。

3.溶洞頂板穩(wěn)定性研究

3.1溶洞頂板穩(wěn)定性

溶洞頂板穩(wěn)定性取決于溶洞圍巖的各項力學(xué)指標有時甚至成為決定性因素，巖溶地區(qū)橋梁樁基穩(wěn)定性問題影響因素眾多其中頂板的穩(wěn)定性的影響因素主要有：①結(jié)構(gòu)面之間的粗糙度②頂板的裂隙發(fā)育程度③溶洞的高度④溶洞的跨度⑤樁基上部荷載的大?、迬r層結(jié)構(gòu)面分布狀況⑦基樁的樁徑。目前作為公路路基溶洞的樁基處理及評價主要從兩個方面考慮：①以結(jié)構(gòu)強度破壞作為依據(jù)②以地表的變形控制為依據(jù)。因此，溶洞穩(wěn)定性研究具有十分重要的作用和實際工程意義，工程中也通常采用結(jié)構(gòu)強度破壞作為巖溶地區(qū)橋梁樁基穩(wěn)定性的評價標準。

3.2巖溶地區(qū)樁基承載特性

當(dāng)頂板厚度增加到3d時，頂板的抗沖切能力顯著提高，同時也能達到樁土側(cè)摩阻力發(fā)揮所需的相對滑移距離。當(dāng)溶洞跨度為6d時，當(dāng)偏心距離在0～3d范圍內(nèi)時，樁基的各項承載力特性參數(shù)都沒有太大變化，同時樁側(cè)摩阻力也基本完全發(fā)揮。當(dāng)隨著偏心距離的增加其偏心距離達到4d時主要表現(xiàn)為其端承力大大增加同時樁基極限承載力也相應(yīng)地顯著提高。當(dāng)溶洞的洞壁位于樁端應(yīng)力擴散角外樁基軸線距離大于3d時且溶洞中心偏離時壓應(yīng)力顯著減少，因此樁端承力在向下擴散時主要由基巖承擔(dān)溶洞破壞不明顯。基本不用考慮溶洞對樁基極限承載力的影響的條件是當(dāng)偏心距離達到5d以上時。因此，在實際工程中提高樁基的極限承載力技術(shù)措施通常采用對樁端周圍的溶洞進行選擇性的壓漿處理以及樁基的合理定位。

4.巖溶地區(qū)端承樁設(shè)計優(yōu)化分析

4.1設(shè)計參數(shù)指標控制

4.2溶洞洞高對樁基承載力的影響

當(dāng)溶洞形態(tài)復(fù)雜時可對部分溶洞壓漿處理應(yīng)避免不規(guī)則形溶洞在受力作用下的應(yīng)力集中效應(yīng)設(shè)計中可不考慮溶洞洞高對樁基承載力的影響。巖溶地區(qū)端承樁嵌巖深度可根據(jù)基巖的特點在1d～3d范圍內(nèi)取最優(yōu)化值確定應(yīng)遵循“宜淺不宜深，優(yōu)先保證頂板安全厚度”的原則盡量減小泥皮的不良影響發(fā)揮最大的樁身側(cè)摩阻力，當(dāng)頂板厚度接近臨界值時可適當(dāng)保留樁底一部分沉渣以減小樁端承力。

4.3表層土洞處理方法

鋼護筒跟進法是處置淺層溶洞，特別是土洞的主要方法。對基樁處于單層或?qū)訑?shù)不多淺層溶洞區(qū)且洞高小于3m的淺層溶洞，當(dāng)鉆孔至距溶洞頂1m左右時，應(yīng)減小沖程，通過短沖程快速沖擊方式逐漸將洞頂擊穿，防止因沖程過大導(dǎo)致卡鉆。在鉆至地表以下、地下水位以上范圍內(nèi)的淺層溶洞頂前，預(yù)先準備充足的小片石（片石直徑為10～20cm）、黏土（黏土做成球狀或餅狀，直徑為15～20cm）和水泥。根據(jù)溶洞的大小，回填片石和黏土的混合物，進行反復(fù)沖砸補漏，片石和黏土混合物的比例為4：1。

4.4深部溶洞處理方法

4.4.1埋深大于10m且洞高小于5m的溶洞

溶洞為單個情況下，可以采用片石加黏土的反復(fù)沖孔，或灌注一定的低標號混凝土，然后進行沖孔。串珠狀溶洞情況下，可提前在樁基中心周邊0.5～1.Om的范圍內(nèi)采用溶洞壓漿技術(shù)或旋噴帷幕施工工藝。

4.4.2埋深大于10m且洞高大于5m的溶洞

在有充填物情況下，拋填片石與黏土。當(dāng)充填物為石質(zhì)時，回填物以填土為主；當(dāng)充填物為土?xí)r，回填物以片石為主。如果漏漿情況嚴重，拋填片石、黏土、水泥至孔底，并灌注C20水下混凝土加固孔壁。在單個溶洞無充填物情況下，可回填片石和黏土，以片石為主，或填充砼、壓漿。

4.4.3溶洞預(yù)處理endprint