淺析溶洞群地區(qū)橋梁樁基設(shè)計(jì)與施工中的若干問題

張淼

摘 要：隨著我國(guó)橋梁建設(shè)技術(shù)的發(fā)展，橋梁建設(shè)的范圍在不斷地增大。該文以貴陽(yáng)地區(qū)的牛郎關(guān)互通立交橋梁的施工實(shí)踐為研究對(duì)象，對(duì)溶洞群地區(qū)的其阿亮樁基設(shè)計(jì)和施工中存在的問題進(jìn)行分析和探討，為相類似的工程設(shè)計(jì)和施工提供一定的參考。

關(guān)鍵詞：溶洞群地區(qū)橋梁樁基 設(shè)計(jì)與施工 問題

中圖分類號(hào)：U443.15 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2014）09（a）-0099-01

牛郎關(guān)互通立交橋位于貴陽(yáng)環(huán)城高速公路南環(huán)線，采用了436根直徑1.8 m的橋樁，總長(zhǎng)71465 m。其中有162根鉆孔樁，最淺的7 m，最深的62 m；274根挖孔樁，最淺的9 m，最深的27 m。在該橋處于溶洞群地區(qū)，巖溶非常發(fā)育，巖溶分布非常廣不規(guī)律，并且被埋藏很淺，溶腔內(nèi)有復(fù)雜的填充物并且多樣[1]。雖然進(jìn)行了專業(yè)的鉆探研究，但仍對(duì)諸多方面存在不可預(yù)知性。

1 橋所處地區(qū)的地質(zhì)情況

牛郎關(guān)互通立交橋位于貴州的牛郎關(guān)。該地區(qū)屬于構(gòu)造溶蝕型地貌，地質(zhì)結(jié)構(gòu)方面以上覆殘坡積層亞粘土為的露地層，下伏白云巖，層間夾雜著鈣質(zhì)泥巖和泥線。白云巖受到了不同程度的風(fēng)化，一些地段的巖溶非常發(fā)育，溶洞多樣且多數(shù)含有黃色黏土，灰?guī)r、白云巖碎塊以及角礫等填充物，溶洞涌水量大，深度不規(guī)律。

2 橋樁設(shè)計(jì)

2.1 橋樁位地質(zhì)鉆探

（1）鉆孔數(shù)量。按照相關(guān)地質(zhì)勘查規(guī)范的要求，在樁直徑為20 m時(shí)鉆探中可以一樁一孔。但是由于溶洞群地區(qū)的地質(zhì)復(fù)雜性在實(shí)際施工中，在溶洞發(fā)育區(qū)的樁基中心和樁位周邊的1～1.5 m處等地質(zhì)復(fù)雜的區(qū)域進(jìn)行三角補(bǔ)鉆。

（2）鉆孔深度。根據(jù)地質(zhì)勘查規(guī)范的規(guī)定，在溶洞地區(qū)進(jìn)行鉆孔時(shí)，柱底應(yīng)在整體巖層的深度不少于5 m。從實(shí)際鉆探情況分析，此地區(qū)的溶洞發(fā)育情況存在很大的差異，所以柱底應(yīng)該在整體巖層的深度不小于8 m。

（3）鉆探工期計(jì)劃。在此項(xiàng)目的鉆探中，是一邊設(shè)計(jì)一邊施工，設(shè)計(jì)倉(cāng)促并且缺少有效地設(shè)計(jì)審查工作[2]。

2.2 橋樁嵌巖深度和持力層厚度

現(xiàn)行的樁基嵌入完整基巖的深度的計(jì)算模式有兩種。第一種，只對(duì)完整基巖端的阻力進(jìn)行計(jì)算，并按照構(gòu)造要求對(duì)嵌巖深度進(jìn)行確定。但是需要滿足深度大于0.5 m，樁底應(yīng)力擴(kuò)散范圍內(nèi)均為巖體面，柱底以下3倍于樁直徑的范圍內(nèi)不存在洞隙、斷裂帶、軟弱夾層情況。另一種則考慮側(cè)阻力和嵌巖段端阻力。持力層應(yīng)該大于5 m，應(yīng)有效利用樁側(cè)嵌固力。

3 橋樁基的成孔工藝的選擇

牛郎關(guān)互通立交橋隨處溶洞地區(qū)。結(jié)合其復(fù)雜的地質(zhì)情況，筆者認(rèn)為橋樁基的成孔工藝最好采用回旋鉆孔工藝。如果人工挖孔條件成立，則優(yōu)于機(jī)械鉆孔工藝。而該項(xiàng)目的施工則正是采用了人工挖孔和機(jī)械沖孔兩種工藝。針對(duì)于樁基深度在20 m以內(nèi)的并且?guī)r層完整，溶洞涌水量小沒有填充物則用人工挖孔，能有效的節(jié)省電力、縮短工期，尤其是能夠?qū)驑兜撞康娜芏辞闆r進(jìn)行清晰地掌握，有效確保橋基的安全性[3]。對(duì)回旋鉆機(jī)來(lái)說巖層分布非常不均勻是一個(gè)致命的弱點(diǎn)。針對(duì)于該項(xiàng)目所處地質(zhì)存在大量不規(guī)則分布的溶洞情況，則采用了機(jī)械沖孔工藝。但是這種工藝存在沖擊的孔徑較大，耗費(fèi)混凝土資源的弱點(diǎn)。鑒于這一點(diǎn)，在施工是通常會(huì)采用的沖擊鉆頭的外徑要比設(shè)計(jì)時(shí)的橋樁直徑小5～10 cm，其具體值，應(yīng)施工中巖層的強(qiáng)度和施工者的施工經(jīng)驗(yàn)結(jié)合來(lái)定。

4 橋樁底部沉渣的清除

根據(jù)相關(guān)的規(guī)范，嵌巖樁孔底沉渣厚度應(yīng)該在5 m范圍內(nèi)，對(duì)于孔底沉渣厚度來(lái)說直接受到?jīng)_擊成孔工藝的影響。通常情況下清孔階段置換泥漿應(yīng)該由濃到稀。當(dāng)清孔完畢并驗(yàn)孔合格后，應(yīng)該馬上下鋼筋籠進(jìn)行混凝土灌注，其沖擊力能沖起一些沉渣，一部分沉渣會(huì)被上升的水位帶出孔外。

采用灌注成樁的樁基，不能確保每一根樁底沉渣的厚度都進(jìn)行取芯檢查。往往都用事先埋好的3根超聲波檢查器對(duì)橋樁底部的沉渣厚度進(jìn)行檢測(cè)[4]。如果沉渣厚度大，則用鉆機(jī)取芯沖孔，注入高壓水，對(duì)沉渣進(jìn)行沖洗，當(dāng)沖洗干凈時(shí)，再注入泥漿。這種方法在實(shí)際施工中簡(jiǎn)單可行，成本低。此外，對(duì)于樁基處有暗河穿過并且樁孔較深的情況，應(yīng)該加大泥漿濃度，增加一臺(tái)換漿機(jī)并放在暗河位置稍下方處與橋柱底部的換漿機(jī)同時(shí)進(jìn)行沉渣清理。此種方法經(jīng)濟(jì)適用，效果好。

5 施工中采用的處理方法

在施工中為防止溶洞頂在鉆孔時(shí)被擊穿而出現(xiàn)塌孔的情況，應(yīng)該事先對(duì)空溶洞進(jìn)行補(bǔ)水。在處理卡鉆、斜孔以及溶洞等問題時(shí)，對(duì)其反復(fù)的回填片石、黏土是一種簡(jiǎn)單有效的方法。針對(duì)溶洞孔內(nèi)漏漿漏水嚴(yán)重的情況，應(yīng)投入袋裝的粘土和水泥并反復(fù)沖擊以使兩者拌和均勻，等膠體凝固后，在進(jìn)行沖擊施工。地表突然下陷在項(xiàng)目建設(shè)中存在非常大的安全隱患。針對(duì)于孔口表塌陷的情況，唯一的預(yù)防措施是根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的地質(zhì)鉆探報(bào)告對(duì)巖層強(qiáng)度和溶洞頂厚度進(jìn)行仔細(xì)的分析，在施工時(shí)采用較小的沖擊錐把溶洞頂板破穿并反復(fù)充填黏土、片石擠密溶洞或者放慢鉆進(jìn)的速度。針對(duì)于孔口地表可做回填片石混凝土待凝固后在沖孔的處理，

如有必要可把鋼護(hù)筒相應(yīng)的加長(zhǎng)[5]。針對(duì)于剛發(fā)現(xiàn)或者未發(fā)現(xiàn)樁底部的溶洞或者孔壁突然崩塌等危機(jī)施工人員安全的情況，應(yīng)馬上撤出施工人員，待情況穩(wěn)定后，可安排有應(yīng)驗(yàn)的人員對(duì)孔進(jìn)行清理，如果順利，可繼續(xù)施工，否則需要重新對(duì)孔口回填，并沖孔。在橋樁基關(guān)注混凝土?xí)r，應(yīng)事先結(jié)合具體的地質(zhì)鉆探情況對(duì)溶洞孔壁牢固度進(jìn)行判斷，混凝土導(dǎo)管的埋藏深度以4～6 m為佳，灌注速度應(yīng)緩慢適當(dāng)。

6 結(jié)語(yǔ)

在溶洞群地區(qū)進(jìn)行橋梁樁基設(shè)計(jì)和施工時(shí)，應(yīng)該把給地區(qū)的地質(zhì)情況和設(shè)計(jì)施工相結(jié)合。樁基嵌入完整巖石的深度應(yīng)以2.5～3 d為佳，充分利用樁側(cè)嵌固力。在本項(xiàng)目的施工中采用人工挖空和機(jī)械沖孔的工藝，在具備人工挖孔的相關(guān)條件下，人工挖孔工藝經(jīng)濟(jì)，項(xiàng)目安全質(zhì)量高。當(dāng)樁基位置處有暗河或者溶洞時(shí)，應(yīng)該在暗河附近增加一臺(tái)換漿機(jī)，與樁底部的另一臺(tái)同時(shí)進(jìn)行沉渣清除，能有效提高清理效果。此外，闡述了在樁基施工中處理溶洞情況的一些方法。在工程有一定的使用價(jià)值，以供參考。

參考文獻(xiàn)

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[4] 高川川.探討橋梁樁基的設(shè)計(jì)與施工[J].城市建設(shè)理論研究（電子版），2013（14）.

[5] 劉冠營(yíng)，韋景宇.淺談溶洞群地區(qū)橋梁樁基設(shè)計(jì)與施工中的若干問題[J].中小企業(yè)管理與科技，2011（4）：206-207.endprint