李 鵬

(山西省公路局晉中分局，山西 晉中 030600)

1 工程概況

某橋梁上部結(jié)構(gòu)為預(yù)應(yīng)力連續(xù)箱梁和預(yù)制箱形板，跨徑組合為30 m+50 m+30 m，由于橋梁所在范圍內(nèi)存在溶洞，所以為了躲避溶洞，其左右兩幅分開單獨(dú)布置，每幅的寬度為8.5 m。橋梁下部結(jié)構(gòu)為柱式墩，基礎(chǔ)為挖孔灌注樁，樁徑在1.5～1.8 m范圍內(nèi)，共布置60根樁，樁長的最大值為45 m。橋梁所在地區(qū)的地質(zhì)條件比較復(fù)雜，基巖有很大的起伏，且?guī)r溶十分發(fā)育，有多處暗河與溶洞。上覆地層以第四系沖洪積層為主，下覆基巖以下二迭系灰?guī)r與第三系角礫巖為主，地層從上到下依次為：第四系沖洪積層，主要分布有人工填土層、耕植土層、粉質(zhì)粘土層、碎石土層和淤泥質(zhì)粘土層，其厚度在0.4～19.8 m范圍內(nèi)；角礫巖層，巖溶發(fā)育，可見較大的溶洞及溶孔，還分布有溶蝕裂隙，厚度在0～10 m范圍內(nèi)；灰?guī)r層，為塊狀構(gòu)造，有25°～45°的傾角，表面有很大的起伏，溶蝕現(xiàn)象較為嚴(yán)重，無論是溶溝還是溶蝕裂隙都比較發(fā)育，厚度也相對(duì)較大。通過地質(zhì)鉆探可知，該段存在一個(gè)傾角為85°的斷層，其表面傾向于西側(cè)，落差不小于5 m，處于斷層上部的巖層較為破碎。該橋梁有36根樁都處在溶洞區(qū)中，為此，在施工中還額外增加了一定數(shù)量的溶洞樁基。樁基設(shè)計(jì)在這種復(fù)雜的地質(zhì)條件下顯得尤為重要，必須引起相關(guān)人員的高度重視，保證設(shè)計(jì)的合理性與可行性，為之后的樁基施工奠定良好基礎(chǔ)，保證樁基質(zhì)量。

2 地質(zhì)勘探

對(duì)該橋梁工程的樁基開展地質(zhì)勘探時(shí)，需要在明確巖溶發(fā)育情況的基礎(chǔ)上確定巖溶形態(tài)及其空間分布規(guī)律?？碧竭^程中，先進(jìn)行物探，以物探成果為依據(jù)確定巖溶情況，然后在各基礎(chǔ)內(nèi)進(jìn)行鉆孔。針對(duì)該橋的實(shí)際情況，為每個(gè)樁基都布置了地質(zhì)孔，并充分結(jié)合了物探方法，取得了良好效果。通過實(shí)踐可知，考慮到樁基的直徑比勘探孔要大很多，某些沒有進(jìn)行物探，只采用鉆孔的方法對(duì)溶洞樁基進(jìn)行了勘探，這樣無法完全揭示出實(shí)際的巖溶發(fā)育情況及其分布規(guī)律，尤其是直徑超過1.5 m的樁基，在必要的條件下需要通過一樁三孔來確定溶洞實(shí)際分布狀況，同時(shí)在樁基孔實(shí)際施工過程中，在基巖表面出露之后，于其周圍進(jìn)行布孔，以此查明樁基所在位置范圍內(nèi)地質(zhì)地層情況。

3 樁基設(shè)計(jì)

(1)對(duì)于分布在巖溶地區(qū)的樁基，如果樁體從溶溝或溶槽當(dāng)中的填充土中穿過支立在巖層表面，則可以采用支立在普通巖層時(shí)所用的分析方法來完成樁體內(nèi)力分析和計(jì)算。對(duì)于樁體自身軸向容許承載力，需要以巖層穩(wěn)定性為依據(jù)來確定，包括巖層強(qiáng)度與縫隙分布情況等。當(dāng)溶洞頂板厚度相對(duì)較小，但溶洞當(dāng)中底面深度很大，同時(shí)溶洞中的填充土保持密實(shí)與穩(wěn)定時(shí)，由于強(qiáng)度足夠，所以樁底可以從溶洞頂板中穿過支立在填充土層當(dāng)中，無需直立在溶洞底板，按照這種設(shè)計(jì)的樁基，屬于摩擦樁。

(2)如果橋梁墩臺(tái)以下地基分布上下連接的溶洞，則要在掌握溶洞最下層實(shí)際分布情況的基礎(chǔ)上，將鉆孔樁的樁徑確定為1.5 m以上。如果在上面連接的溶洞體積都很小，但存在填充物，則可而在鉆孔到空洞部位以后，采用壓漿的方法進(jìn)行加固填充，在壓入的漿液達(dá)到凝固以后，再向下進(jìn)行鉆孔和壓漿，直到設(shè)計(jì)要求的樁長。而如果溶洞體積很大，或無法確定溶洞真實(shí)體積，并且溶洞中的填充物質(zhì)未能保持密實(shí)，或根本沒有填充物，則要先進(jìn)行鉆孔，然后通過鉆孔進(jìn)行壓漿或拋石來填充空洞，之后再采用與上述相同的方法不斷下鉆和壓漿，直到設(shè)計(jì)要求的樁長。然而，需要注意的是，此時(shí)要嚴(yán)格按照柱樁來分析計(jì)算，除非可以保證壓漿達(dá)到密實(shí)或空洞內(nèi)存在密實(shí)的填充，否則不允許對(duì)樁周摩擦力進(jìn)行計(jì)算。

(3)在設(shè)計(jì)過程中要對(duì)樁基負(fù)摩擦力可能造成的影響予以高度重視。通常情況下，地基土石一旦受到擾動(dòng)，將在自身重力持續(xù)作用下發(fā)生固結(jié)下沉的現(xiàn)象，尤其是因?yàn)閷?duì)地下水的大量開采使地基軟弱層范圍內(nèi)樁基產(chǎn)生固結(jié)下沉，會(huì)產(chǎn)生向下分布的摩擦力，這一摩擦力就是負(fù)摩擦力，該摩擦力的產(chǎn)生與作用，將使樁基受到的沿軸向分布的荷載明顯增大，嚴(yán)重時(shí)將使樁基被不同程度的破壞。對(duì)此，在設(shè)計(jì)過程中就要考慮在中性點(diǎn)的上部設(shè)置鋼套管或者是油毛氈，將其作為隔離層，用于消除或減小負(fù)摩擦力可能造成的影響。解決負(fù)摩擦力實(shí)際上和解決樁基破壞基本相同，所以采用相同的方法即可。

(4)如果樁基從多個(gè)巖溶層中穿過在堅(jiān)固巖層表面支立時(shí)，可不考慮巖溶層可能對(duì)樁側(cè)造成的作用及影響，反而可以將這種作用作為一種安全儲(chǔ)備。這是因?yàn)閹r溶層和樁側(cè)產(chǎn)生的摩阻作用從本質(zhì)上將與土體和樁側(cè)所產(chǎn)生的摩阻完全不同。若多層巖溶和樁側(cè)可以粘結(jié)成一個(gè)完整的整體，則樁身軸向荷載怎樣分配至每個(gè)單一的巖層，會(huì)使一個(gè)極其復(fù)雜的問題，極有可能在某個(gè)巖溶層和樁身之間的粘結(jié)部位，由于受力集中先產(chǎn)生摩阻破壞現(xiàn)象致使樁基被破壞。對(duì)此，在設(shè)計(jì)過程中，除了無需考慮巖溶層可以對(duì)樁側(cè)造成的作用與影響，在樁基施工過程中還要制定有效措施對(duì)巖溶層和樁壁進(jìn)行適當(dāng)?shù)姆指?，確保樁基受到的所有軸向荷載均作用在堅(jiān)固巖層表面，同時(shí)還需要按照柱樁的標(biāo)準(zhǔn)來設(shè)計(jì)。若根據(jù)實(shí)際的受力條件可知，樁基的底部表面可以直接支立在溶洞當(dāng)中存在的填充土上，則需要對(duì)溶洞當(dāng)中存在的填充土可能對(duì)樁側(cè)造成的作用及影響進(jìn)行考慮，并按照普通的摩擦樁來考慮和設(shè)計(jì)。在此過程中，需要在巖溶層和樁體之間設(shè)計(jì)合理可行的隔離措施，這樣一來就可以忽略樁體和巖溶層相互作用。

(5)樁基的承載力不能小于荷載20%～30%；樁深要在計(jì)算結(jié)果基礎(chǔ)上加樁徑的0.5倍；設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)持力層范圍內(nèi)是否存在軟弱夾層進(jìn)行核實(shí)，并注意現(xiàn)有勘探資料中對(duì)持力層巖性進(jìn)行的描述；如果計(jì)算確定的樁底標(biāo)高和下一層相對(duì)較好的巖層相接近，則可以把樁底直接放在下一層；同一結(jié)構(gòu)應(yīng)采用相同類型的樁；在同一承臺(tái)內(nèi)，兩根相鄰的樁，其樁底標(biāo)高實(shí)際差值要根據(jù)具體的巖性確定，先對(duì)樁長相對(duì)較大的樁進(jìn)行施工；對(duì)于最小樁長這一問題，要通過對(duì)樁徑、巖性、荷載與其受力形式的綜合考慮來確定。

4 結(jié) 語

綜上所述，通過對(duì)以上勘探設(shè)計(jì)基本原則的應(yīng)用，并充分考慮橋梁實(shí)際情況核對(duì)樁基實(shí)施的必要的設(shè)計(jì)變更，順利完成了該橋梁的樁基設(shè)計(jì)及施工，并在施工完成后開展了系統(tǒng)的靜載檢驗(yàn)和通車試運(yùn)營，從檢驗(yàn)及試運(yùn)營效果來看，本次設(shè)計(jì)是合理且成功的，可以為情況相類似的其它橋梁工程樁基設(shè)計(jì)工作提供參考借鑒。