基于巖溶地區(qū)的橋梁施工技術(shù)

王 琳 李潤梅

（中交二公局第四工程有限公司 河南洛陽 471013）

基于巖溶地區(qū)的橋梁施工技術(shù)

王 琳 李潤梅

（中交二公局第四工程有限公司 河南洛陽 471013）

本文以益陽市岳家橋鎮(zhèn)段的巖溶地區(qū)的橋梁施工為背景，對橋梁的地質(zhì)進(jìn)行勘探，探究了巖溶地區(qū)橋梁技術(shù)的處理措施，如明挖基礎(chǔ)巖溶的施工技術(shù)、樁基基礎(chǔ)的巖溶處理等，旨在對同類施工提供參考。

橋梁基礎(chǔ)；巖溶地區(qū)；地質(zhì)勘探；設(shè)計；施工

巖溶，指可溶性巖石，特別是碳酸鹽類巖石（如石灰?guī)r、石膏等），受含有二氧化碳的流水溶蝕，有時并加以沉積作用而形成的地貌。巖溶地區(qū)地質(zhì)很復(fù)雜，很容易坍塌。益陽市岳家橋鎮(zhèn)位于赫山、寧鄉(xiāng)、桃江三縣（區(qū)）交界處，屬山區(qū)丘陵地貌，石灰石礦藏豐富，地下溶洞分布廣泛，活動頻繁。該鎮(zhèn)巖溶塌陷地質(zhì)災(zāi)害自1979年以來多次大范圍發(fā)生巖溶塌陷。1979年10月臨近寧鄉(xiāng)煤炭壩礦區(qū)的高聯(lián)、同光兩個村出現(xiàn)地表裂痕數(shù)十條，導(dǎo)致40多棟民房嚴(yán)重開裂。1985年8月，巖溶塌陷導(dǎo)致庫容量達(dá)100多萬立方米的松塘水庫一夜干涸；同年12月，六家壩水庫又因巖溶塌陷引發(fā)壩基缺口。2002年10月～2011年11月，該鎮(zhèn)大泉、岳家橋等村先后多次出現(xiàn)大范圍的巖溶塌陷，部分塌陷溶洞深不見底，最大坑圍達(dá)200多平方米；造成地表河流斷流。巖溶主要分布在西南，西北地區(qū)，地質(zhì)比較疏松給鐵路和公路的建設(shè)造成很大的不利，尤其是橋梁的建設(shè)，對施工具有很高的要求。

1 橋梁的地質(zhì)勘探

由于巖溶地區(qū)地質(zhì)比較疏松，也很復(fù)雜，在建設(shè)橋梁的時候要特別去進(jìn)行地質(zhì)考察，要對橋的位置進(jìn)行仔細(xì)的勘探。首次對巖溶地區(qū)的勘探，要了解巖溶的發(fā)育形態(tài)和在橋位置附近的分布，要準(zhǔn)確勘探清楚熔巖的溶洞和暗河，根據(jù)測定的數(shù)據(jù)來確定橋梁的位置和跨度及橋的路線。定測階段要詳細(xì)繪制鉆孔的位置，多次鉆探，并分析巖溶的地質(zhì)，以此來確定橋墩的位置和深度，要滿足橋梁的承載能力和汽車或火車通過的承載能力。在勘探清楚巖溶的地質(zhì)成分時，要與橋梁的各個單位和工種進(jìn)行交流溝通，要經(jīng)過一定的研究和考慮，來商定橋梁的位置和線路走向。同時對橋墩位置的確定要進(jìn)行嚴(yán)格的計算，確定橋墩的具體位置，結(jié)合地質(zhì)專業(yè)的鉆孔坐標(biāo)，嚴(yán)禁出現(xiàn)橋梁的位置變化和橋墩位置的調(diào)整出現(xiàn)鉆孔資料缺失或者資料數(shù)據(jù)不能作為參考。要避免出現(xiàn)對橋梁位置進(jìn)行補(bǔ)充鉆孔的，這樣對影響橋梁的造價，也是對資金的一種浪費(fèi)，避免出現(xiàn)橋梁位置與樁位的不對應(yīng)避免在橋梁的設(shè)計中出現(xiàn)因?yàn)閿?shù)據(jù)不足導(dǎo)致橋出現(xiàn)問題或事故，對橋位置要充分的做好地質(zhì)勘探，數(shù)據(jù)要具有可靠性和實(shí)用性，對數(shù)據(jù)要準(zhǔn)確這樣才能保證橋梁在施工中不會出現(xiàn)問題，不會對變更橋梁的設(shè)計，要重視對橋梁位置附近的勘探工作，只有把勘探工作做得很好才能保證后期的施工不會出現(xiàn)問題，保證橋梁具有很好的地基基礎(chǔ)，保證橋梁不會出現(xiàn)質(zhì)量問題，要做好施工前的準(zhǔn)備工作，良好的開端是成功的一半，沒有前期的準(zhǔn)備，很難進(jìn)行接下的施工，不能保證橋梁的安全性和可靠性。

2 地基形式的選擇

要根據(jù)巖溶的結(jié)構(gòu)和分布，巖面上的土質(zhì)結(jié)構(gòu)和厚度，充分考慮橋梁的跨度和橋墩的位置，確定橋梁地基基礎(chǔ)的持力方式，要經(jīng)過嚴(yán)密的計算和慎重的研究。一種是采用鉆或挖孔技術(shù)，達(dá)到一定的深度，穿過巖洞。另一種是不去管巖溶的地基，巖溶一下深度地質(zhì)比較堅固，有著一定的強(qiáng)度?？梢岳眠@些堅硬的地質(zhì)作為地基基礎(chǔ)，同時也要進(jìn)行一定的修筑，加強(qiáng)地基的穩(wěn)定性。

2.1 明挖基礎(chǔ)

明挖基礎(chǔ)就是對巖溶的覆蓋層很淺，溶洞具有很深的深度，頂板的厚度很厚并且是一塊完整的巖石，或者熔巖僅是一部分的溶槽，比較淺，寬度不是很大，可以采用在土層上進(jìn)行地基的設(shè)計和施工。第一步要清楚溶槽的物質(zhì)，一般溶槽里的物質(zhì)比較疏松，沒有一定抵抗外力載荷的能力，要把混凝土進(jìn)行回填，可以設(shè)置一層鋼筋安全網(wǎng)，增加混凝土的結(jié)合力防止塑性的混凝土流出溶槽，同時也增加了地基的強(qiáng)度，對基礎(chǔ)是一種很好的加固作用。

2.2 樁基礎(chǔ)

對于溶洞的發(fā)育程度很好，埋藏在很深的地方，在幾十米的深度。頂板的厚度有比較薄時，不能拿來直接去作為持力層，就應(yīng)該采用樁基礎(chǔ)。樁基礎(chǔ)是巖溶地區(qū)常見的一種形式，也是最有效地一種形式。要根據(jù)地址的勘探情況和和受力方式確定樁基礎(chǔ)的形式，一般可分為摩擦樁和柱樁。

摩擦樁又可分為兩種情況：一種情況為巖溶的覆蓋層很深，無法進(jìn)行打鉆，樁尖不能進(jìn)入巖洞內(nèi)，摩擦力可以支撐樁基，并能提供縱向的承載力，另一種是樁基礎(chǔ)要打進(jìn)溶洞內(nèi)但是樁尖處在溶洞比較薄的頂板上或者處在填充區(qū)。第一種要充分注意樁尖和溶洞的距離，太遠(yuǎn)了，不能保證一定的承載能力，太遠(yuǎn)了浪費(fèi)樁基，如果接近溶洞，要采用加長樁基的方式。第一種比較復(fù)雜，考慮的因素很多，具有一定的不確定性，溶洞里面的混凝土的頂板的摩擦力和樁底部土的承載力很難去把握好，不能準(zhǔn)確的計算。穿過溶洞的頂板和樁基的摩擦作用也和土壤與樁基的摩擦作用也不一樣，因此在實(shí)際的設(shè)計施工要充分的考慮和研究，才能使用摩擦樁。

柱狀具有很好的安全性，和高的穩(wěn)定性，在一般的橋梁設(shè)計中都采用柱狀。柱狀的條件是：①溶洞的層板厚度要大于6m，而且還是一塊完整的巖石，可以采用柱狀。②對于鉆孔深度達(dá)到40～50m還沒有找到一定厚度的頂板時，樁側(cè)巖壁的厚度不小于5m，樁尖穿過頂板厚度大于3m的巖石上，可以采用柱樁基礎(chǔ)。

3 巖溶地區(qū)采用不等長樁

巖溶地區(qū)的地質(zhì)很復(fù)雜，溶洞低面的高度很不一樣，很難找到相等長度的樁基。為了確保樁基的穩(wěn)定性和安全性，采用不等長的樁基成為不等長樁。不等長樁在于巖溶地區(qū)具有廣泛的應(yīng)用。要根據(jù)鉆孔的數(shù)據(jù)資料來設(shè)計和計算不等長樁的長度，但是在鉆孔時，所采用的鉆孔的直徑很小，巖溶的發(fā)育程度也不能確定，有時候很難預(yù)想樁基穿過巖溶的地質(zhì)情況，因此要對照鉆孔的展示圖來進(jìn)行鉆孔的設(shè)計，同時要考慮相鄰鉆孔的地質(zhì)特點(diǎn)，判斷溶洞的大小，從而可以準(zhǔn)確計算樁基的長度。

4 巖溶地區(qū)橋梁技術(shù)的處理措施

4.1 明挖基礎(chǔ)巖溶的施工技術(shù)

對于位于持力層以上能保證橋梁樁基穩(wěn)定，覆蓋層很薄的溶洞，溶槽時，可以采用直接清除填充物，采用填充混凝土的方式替換原來的填充物。也可以對填充物進(jìn)行干燥處理，來增加地基的穩(wěn)定性，提高地基的強(qiáng)度，同時這樣可以節(jié)省原料，降低開支，增加工程的經(jīng)濟(jì)效益。對于混凝土進(jìn)行填料可采用一定的安全網(wǎng)進(jìn)行加固。

4.2 樁基基礎(chǔ)的巖溶處理

樁基基礎(chǔ)要保證樁孔壁的強(qiáng)度和安全性，重點(diǎn)是保證孔內(nèi)水頭的穩(wěn)定，防止在施工中出現(xiàn)塌孔漏漿還有斷樁，一旦發(fā)生漏漿就會造成混凝土原料的浪費(fèi)。出現(xiàn)斷樁更是會發(fā)生一定的安全事故，造成一定的損失和人員傷亡。要根據(jù)巖溶地質(zhì)結(jié)構(gòu)和類型，可以采用以下的處理方式：

（1）對于溶洞很小，溶槽很淺，石灰?guī)r蜂窩狀巖溶時，可以采用填入粘土、片石的方法，應(yīng)用沖擊鉆頭把填料壓嚴(yán)實(shí)，以此達(dá)到保證護(hù)壁的效益。應(yīng)該要有充足的填料材料，防止出現(xiàn)漏漿，一旦漏漿要及時填充。

（2）對于溶洞很小并且封閉的情況下，可以把混凝土直接注入到溶洞里，增加地基的老牢固性，對于是通風(fēng)的溶洞，可以先填充一定量的沙石，后片石，然后填充一定的混凝土。保證樁基的牢固和穩(wěn)定性。填充如果是疏松的物質(zhì)，如：軟塑、流塑狀態(tài)，也可以直接進(jìn)行注漿，澆筑一定量的混凝土。

（3）對于溶洞高為3～10m，洞內(nèi)沒有任何填充物，漏水相關(guān)嚴(yán)重時要采用加入一定的鋼護(hù)筒，進(jìn)行施工，鋼護(hù)筒要有一定的強(qiáng)度，長度一般在5～13m之間。鋼護(hù)筒與溶洞的底板直接要用一定的填充物進(jìn)行填充，保證沒有縫隙，沖擊嚴(yán)實(shí)，這樣做可以防止鋼護(hù)筒不會出現(xiàn)漏漿現(xiàn)象。

5 結(jié)語

由于該鎮(zhèn)大泉、岳家橋等村先后多次出現(xiàn)大范圍的巖溶塌陷，因此在施工時會遇到比較多問題。因此在施工時一定要做好勘察工作，根據(jù)所勘察的結(jié)果來明確施工方案，只有這樣才能提升施工的質(zhì)量、速度。

[1]衛(wèi)啟陽，劉海平.巖溶地區(qū)橋梁基樁施工技術(shù)[J].橋梁建設(shè)，2010（4）：84～87.

[2]陳仁芳.巖溶區(qū)公路橋梁基礎(chǔ)設(shè)計與施工技術(shù)[D].長安大學(xué)，2009.

[3]陳杰，潘曉策.巖溶地區(qū)橋梁鉆孔樁施工技術(shù)[J].科技資訊，2011（19）：119～120.

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1004-7344（2016）15-0135-02

2016-5-10