巖溶地區(qū)橋梁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)與處理
2016-09-26
1、概述
宜州至河池段高速公路是西部開發(fā)省際公路通道阿榮旗至北海公路的重要組成部分，也是《國(guó)家高速公路網(wǎng)規(guī)劃》中第十七橫汕頭至昆明高速公路的一部分，同時(shí)又是廣西高速公路“四縱六橫三支線”網(wǎng)中橫三線的組成部分。項(xiàng)目位于廣西壯族自治區(qū)河池市境內(nèi)，處于云貴高原與廣西盆地的過渡地帶。項(xiàng)目所在區(qū)沿線地形屬低山、丘陵地形。丘陵與低山交錯(cuò)，地面高程在145m～718m之間。形多為孤峰或峽谷，區(qū)內(nèi)多為石灰?guī)r地區(qū)，巖溶地貌發(fā)育，路線區(qū)巖溶地貌以峰叢洼地為主，巖性有灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r及白云巖等。中、上石炭統(tǒng)和上泥盆統(tǒng)碳酸鹽巖最純，巖性結(jié)構(gòu)均一，為巖溶發(fā)育最強(qiáng)的巖組，二疊系次之，再次為東崗嶺組，余者巖溶不甚發(fā)育。主要表現(xiàn)為溶蝕溝槽、溶蝕洼地、漏斗、溶洞、落水洞、地下暗河等形式。
2、地基處理與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)
溶洞為巖溶的主要形態(tài)之一，項(xiàng)目區(qū)所見溶洞規(guī)模一般不大，開口一般2-3m。主要呈層狀分布于峰（叢）林中。在形成初期，巖溶作用以溶蝕為主，隨著孔洞的擴(kuò)大，水流作用加強(qiáng)，機(jī)械侵蝕作用也起了很大作用，巖溶洞壁時(shí)?？梢娛C、水痕等侵蝕痕跡。在構(gòu)造裂隙交叉點(diǎn)，溶蝕及侵蝕作用更易于進(jìn)行，并時(shí)常產(chǎn)生崩塌作用，形成高大的廳堂，洞穴中存在著溶蝕殘余堆積。路線區(qū)碳酸鹽巖分布區(qū)溶洞分布較多，大多數(shù)溶洞規(guī)模大，對(duì)路線影響相對(duì)較大，是影響橋梁設(shè)計(jì)的主要不良地質(zhì)，對(duì)橋涵地基處理、基礎(chǔ)設(shè)計(jì)影響較大，在路基處理后不能達(dá)到設(shè)計(jì)要求的，采用橋涵構(gòu)造物跨越。宜州至河池高速公路，橋梁基礎(chǔ)有溶洞的占60%以上，大多為隱伏型溶洞。初步設(shè)計(jì)期間才用了鉆探、物探等方式確定。設(shè)計(jì)中，根據(jù)地質(zhì)情況，結(jié)合橋跨式樣、荷載大橋、橋梁基礎(chǔ)形式等進(jìn)行綜合研究，選擇最佳方案。通常基本方案為兩種：一種是不擾動(dòng)巖溶地基，利用其下臥層的固有強(qiáng)度，修筑基礎(chǔ)；另一種是采用鉆、挖孔樁穿過溶洞，支承于有一定厚度的穩(wěn)固巖層。
①對(duì)于深巖溶洞穴較小，且?guī)r面以上土層均勻、厚度較大（≥5m）承載力足夠設(shè)計(jì)要求的，巖溶可不做處理。
②巖溶較發(fā)育，基礎(chǔ)局部有容槽且呈收斂狀的及淺藏或狹窄的，采用清除巖溶覆土及淤泥、然后灌注混凝土，或設(shè)置蓋板于溶縫上跨過。對(duì)多條溶縫的，采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土墊層或基礎(chǔ)。在溶縫、溶槽里采用填塞片石并壓注水泥砂漿等進(jìn)行處理。
③對(duì)巖溶較發(fā)育、地下水較大的，其溶洞直徑較小（≤1m）埋藏深度淺（8m內(nèi)）充填物較少或?yàn)榭斩磿r(shí)，利用鉆孔向溶洞灌填砂卵石、片石、碎石土等后，壓入水泥漿液處理。
④對(duì)巖溶極發(fā)育，覆蓋層較薄且覆蓋層為砂卵石、碎石土或粘土等，采用高壓注漿加固地基，設(shè)計(jì)采用擴(kuò)大基礎(chǔ)等。
?、輰?duì)巖溶較發(fā)育、發(fā)育，基礎(chǔ)局部有溶洞或多層溶洞，溶洞深度在5m以上，或多層小溶洞總深度在18m以下，地下水不發(fā)育，則可采用挖孔樁處理。
?、迣?duì)巖溶較發(fā)育、發(fā)育，基礎(chǔ)局部有溶洞或多層溶洞，大廳式溶洞或多層溶洞總深度在18m以上，地下水發(fā)育，則可采用鉆孔樁處理。
⑦對(duì)巖溶極發(fā)育，覆蓋層為不穩(wěn)定地層，可采用沉井加鉆孔樁基礎(chǔ)。對(duì)于深水基礎(chǔ)，還可考慮采用管柱樁。
?、鄬?duì)于個(gè)別較大的大廳式溶洞，首先應(yīng)以避開為主，處理為輔。
3、鉆孔樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)及處理
?、賹?duì)于較大較深的溶洞或多層串珠溶洞，對(duì)穿透巖溶的鉆孔樁基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)應(yīng)滿足下列要求：
a、對(duì)穿透巖溶的樁基礎(chǔ)，樁尖需置于完整巖層頂板要求大于6m，或頂板厚與溶洞孔徑之比大于2。
b、對(duì)于多層串珠式空溶洞，樁側(cè)需穿透累計(jì)巖層厚度大于等于5m（僅計(jì)大于1m以上的巖層），且樁尖置于下層巖層上，支承頂板厚度不小于3m。
c、對(duì)同一橋墩位分布于兩側(cè)溶洞距離相差較大的，可按不等長(zhǎng)樁設(shè)計(jì)。除了按其穿透累計(jì)巖層厚度大于等于5m，且支承頂板厚度不小于3m外，考慮不均勻沉降影響，同一橋墩的樁基中，其樁底標(biāo)高不可太懸殊，一般按3～5m控制。
?、阢@孔樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)，對(duì)一般溶洞按下列措施處理：
a、采用拋填片石、碎石土或粘土坯方法，用以堵塞洞內(nèi)填充物的活動(dòng)通道、填充空洞。
b、對(duì)于有淤泥及流沙、松散砂卵石層或較大的空洞的巖溶，鉆孔樁基礎(chǔ)采用長(zhǎng)護(hù)筒護(hù)壁法施工。
4、鉆孔灌注樁基礎(chǔ)計(jì)算時(shí)、取值
鉆孔灌注樁承載力計(jì)算公式中及值的取值是宜州至河池高速路巖溶地區(qū)橋梁設(shè)計(jì)中經(jīng)常碰到的難點(diǎn)問題之一。、這個(gè)兩個(gè)數(shù)值是根據(jù)樁底清底情況和巖石破碎情況決定。鉆孔清孔效果好壞，直徑影響樁的承載力。由于、兩值的大小對(duì)計(jì)算較敏感，設(shè)計(jì)中視地質(zhì)情況、樁的大小及樁的長(zhǎng)度等因素合理選用。
?、賻r溶較發(fā)育，樁長(zhǎng)較長(zhǎng)者，可按較差情況考慮或只考慮樁周受力作用而忽略樁底的承載力作用。
?、?～18m長(zhǎng)的樁，溶洞發(fā)育而地下水不豐富時(shí)，通?？砂赐诳讟对O(shè)計(jì)。挖孔樁施工清底容易，設(shè)計(jì)時(shí)可根據(jù)巖石情況選用良好及一般情況的、值。
?、蹖?duì)于較深的鉆孔樁，巖溶較發(fā)育，地下水發(fā)育或地質(zhì)情況不好時(shí)，采用較差情況的、值。
?、艿刭|(zhì)情況惡劣，巖溶極發(fā)育，地下水較豐富，施工清底難以保證時(shí)，可考慮忽略樁底的承載力作用。如果不滿足設(shè)計(jì)要求，亦可采用增加樁嵌入巖層的深度或增加樁的根數(shù)等辦法解決。
5、結(jié)束語(yǔ)
對(duì)于地質(zhì)條件較復(fù)雜路段加大地質(zhì)勘察工作力度，達(dá)到必要的深度。采用每墩、每樁對(duì)位鉆孔的鉆探方法，使得地質(zhì)資料完整、可靠，為確保設(shè)計(jì)質(zhì)量奠定良好的基礎(chǔ)。
