浅析岩溶地区桥梁桩基施工技术

发布时间：2022-10-05 10:06 热度：

　　摘要：简单分析了岩溶地区桩基研究现状、岩溶地区桥梁施工技术中的注意问题及施工步骤，最后提出了岩溶区桩基设计处理几种特殊方法。供同类工程借鉴。

　　关键词：岩溶地区;桥梁桩基;施工技术

　　岩溶(又称喀斯特)，是指水对可溶岩石(碳酸盐岩、硫酸盐岩、卤化物盐等)，进行以化学溶蚀作用为主要特征(包括水的机械侵蚀以及物质的运移与再沉淀)的综合地质作用，以及由此产生的各种现象的总称。岩溶广泛分布于我国广东、广西、云南、四川、湖北、湖南、山西、山东等省，根据其发育强度，可分为强烈发育，中等发育，弱发育，微弱发育4种，在岩溶强烈发育区，主要表现为大型暗河，廊道及较大规模的溶洞。岩溶地基对建筑工程危害极大，因此在岩溶地区桥梁施工技术中，需要对这些高度重视。本文就其施工技术进行简要分析。

　　1岩溶地区桩基研究现状

　　岩溶地区桩基的设计理论与施工方法的研究是现在桩基技术的一个特殊问题，也是当前桩基技术研究的热点之一。但从已有文献来看，岩溶地区桩基的设计理论、施工方法、检测方法研究还未形成一个较完整独立的体系，多数文献也只是涉及到部分内容。一些学者，在设计理论和计算方法方面进行了探讨，但他们的结论相差甚远，且实际设计中，过于保守和过于冒进的两种倾向同时存在。

　　2岩溶区桥梁桩基施工技术注意问题

　　(1)对整个场地岩溶的发育规律、埋藏条件和岩溶的分布、形状、大小、延伸方向，基岩的完整性，风化程度、岩溶水情况和岩溶填充物等都要通过详细勘测彻底查明，设计时才能心中有数。其中，要特别注意建筑场地内是否有大型溶洞，另外，应特别注意岩溶的主要延伸方向和路线，因为该路线上的溶洞、裂隙石芽分布最多，使岩体的承载力偏低。设计时，要加大这条路线上各桩的底面积，以提高桩的承载力。成孔后做基岩检查时也要特别注意这条路线上的桩底岩溶发育情况。

　　(2)岩溶地区的桩基一般宜用钻孔桩或人工挖孔灌注桩。当单桩荷载较大且岩层埋深较浅时，宜采用嵌岩桩口。

　　(3)岩溶区桥梁桩基孔底施工检查时，应加布钻孔，桩径1.0m以下布置两个，1.0m以上应布置3个，呈正三角形分布。勘探孔深至少需在桩底以下3倍桩径且不少于3.0m，以保证在此范围内无软弱层、断裂带、溶洞分布，保证基岩的承载力和稳定性。

　　(4)桩端应力扩散范围内应无岩体凌空面，否则，应验算基底岩体向凌空面滑动、倾覆的可能性。

　　(5)因岩溶地基普遍存在溶蚀裂隙而使基岩不完整，将降低岩石的整体承载能力。设计时建议桩底面积在按国家规范公式计算的基础上增大10%~20%，以保证桩的承载力。

　　(6)若采用人工挖孔桩，宜采用钢筋混凝土护壁，因砖护壁在清爆溶洞或桩底岩石打风钻时易垮壁。

　　(7)嵌岩深度在可能条件下宜浅不宜深。嵌岩深度对于硬质岩石，宜控制在50±20 cm，对于软质岩石，宜控制在80±20 cm。否则井孔过深，劳动条件差，工作面狭窄，钻深十分困难，如采用爆破，对整个场地及桩本身都极有影响。根据规范：当岩面较为平整且上覆土层较厚时，嵌岩深度宜采用0.2d或不小于0.2m岩溶区桩基承载力取决于三个方面：①桩本身的材料强度;②岩土层的支承能力;③上部结构的容许变形值。

　　3岩溶区桩基施工步骤

　　3.1桩型、桩长和截面尺寸的选择

　　充分掌握建筑场地地质条件，并考虑到打桩设备、施工条件等因素，合理选择桩型。通常岩溶区桥梁桩基优先考虑钻(冲)孔灌注桩和人工挖孔桩两类桩型，如果地下水位较低，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。桩长主要取决于桩端持力层的选择。岩溶区桥梁桩基一般应嵌岩，但嵌岩深度也不宜过深。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。

　　3.2桩数确定及桩位布置

　　(1)桩的根数

　　式中：F为作用在桩基上的竖向力设计值，kN;G为承台及承台上土的重力，kN;R为单桩竖向承载力设计值，kN。

　　偏心受压时，对于偏心距固定的桩基，如果桩的布置使得群桩横截面的形心与荷载合力作用点重合时，桩数仍按以上公式确定。否则，应将上式所求桩数增加10%~20%，所选桩数是否合适，尚须待验算各桩受力后决定。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。

　　(2)桩中心距

　　桩的间距过大，承台体积增加，造价提高;间距过小，桩的承载力不能充分发挥，而且给施工造成困难。一般岩溶区桥梁桩基对于不扩底钻、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)。

　　(3)桩位布置

　　桩在平面内可布置成方形、三角形或梅花形。为使桩基中各桩受力均匀，布置时应尽可能使上部荷载的中心与桩群的横截面形心重合或接近。

　　3.3桩端基岩稳定性验算

　　对岩溶区桥梁桩基，桩端基岩安全厚度为3倍桩径且不小于3.0m，但对于水平尺寸较大的溶洞，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。

　　3.4承台设计

　　承台设计按照一般桥梁桩基承台设计要求进行即可。

　　4岩溶区桥梁桩基特殊施工技术

　　4.1“吊篮式结构”加固法

　　在岩溶区桥梁桩基设计中，若持力层中存在较大溶洞，但挖孔桩或钻孔桩全部穿越此溶洞又非常困难时，可采用Sliwinski和Fleming(1984)等人提出的。吊篮式结构”。其方法是在判断可能有岩溶空穴处，钻(或挖)孔并放入钢筋笼，桩的坡脚段长为600～800mm，然后放置吊篮。吊篮上设有二根直径300 mm的管子，吊篮内装有粗砂砾(起着灌浆成形和分配压力的作用)。然后浇筑混凝土并抽去吊篮，再在每个管子位置钻孔并至少达到岩溶空穴下面1.00m深处。再在从钻孔底部到桩坡脚以上至少1.00m处放置一个带帆布模套的圈梁，接着灌浆和浇筑混凝土，同时使空腔内的模套充气直至直径约为600 mm。模套起着围封的作用，以防止浆液漫流。

　　4.2桩底及桩侧后压桨

　　桩底及桩侧后压浆技术是中国建筑科学研究院地基研究所于1993年、1994年开发出的桩基新技术，主要是为了弥补严重削弱泥浆护壁灌注桩承载力的桩底沉渣及桩侧泥皮的缺陷，可大幅度提高承载力。这种桩基新技术应用于岩溶区桩基设计与施工，可以处理桩端持力层岩溶较为发育且存在局部溶隙的情况。对于岩溶地区桩基设计可采用如下作法：在挖孔桩或灌注桩施工中，在桩身钢筋笼内设置两根直径20mm的注浆钢管，直通桩底，与桩底径同径隔离钢板相通，在桩底混凝土达到50%强度后，用泥浆泵通过注浆管向桩底压入水泥浆或水泥砂浆。压浆充填钢板下的空间以及桩周空隙而使桩底形成包裹式扩大头，使扩大头抗压与抗剪切强度提高。且应压浆渗入岩溶裂隙后，持力层基岩得到加固。

　　4.3钢管桩的处理

　　岩溶区桩基设计中，若根据地质资料得知桩底基岩中发育有成层溶洞且不易清除时，可应用钢管桩将桩基底部荷载传至溶洞底板坚实基岩上。

　　岩溶地区施工主要取决于当地地质条件，若无覆盖层或覆盖层很浅时，宜采用先下钢围堰后成桩方案。若覆盖层较厚，且覆盖层较软承载力较小，则宜采用先成桩后下钢围堰方案。

　　5结语

　　岩溶地区桥梁施工工序繁多，质量要求高。但是，只要我们认真学习有关标准，切实贯彻执行施工技术的各种规程规范，坚持开展，全员、全过程的质量控制，切实把好施工技术这一关，就一定能抓出成效来。

　　参考文献：

　　[1] 何家政.岩溶地区桥梁桩基施工技术研究[J].中国水运，2011.

　　[2] 张俭.广西喀斯特地区公路桥梁深水桩成桩工艺及其要点分析[J].广西质量监督导报，2008.

　　[3] 谢琪.广州地铁在岩溶地区溶洞治理方案的实施与探讨[J].中国高新技术企业.2008.

　　[4] 韦清江，刘根.大型桥梁深水基础类型及其特点[J].四川建筑，2008.

　　[5] 谢义宝.岩溶地基桥梁桩基施工技术探讨[J].中国高新技术企业，2009.