巖溶地區(qū)橋梁工程勘察與設(shè)計(jì)分析

邰昌智

摘要：中國人多地廣，巖溶分布也相對(duì)普遍，當(dāng)橋梁基礎(chǔ)項(xiàng)目屬于巖溶區(qū)時(shí)，一定要在施工前把地質(zhì)勘察工作做好，為施工設(shè)計(jì)、施工安排提供可靠、安全的地質(zhì)資料和設(shè)計(jì)根據(jù)。本文經(jīng)過對(duì)巖溶地區(qū)橋梁項(xiàng)目地基的繁雜狀況實(shí)施分析，提出了巖溶地區(qū)橋梁項(xiàng)目勘察和設(shè)計(jì)中的一些實(shí)用有效的技術(shù)措施。

關(guān)鍵詞：地質(zhì)勘察；巖溶區(qū)；橋梁；設(shè)計(jì)

1 巖溶區(qū)地質(zhì)勘察

通常而言，調(diào)查與評(píng)價(jià)巖溶地區(qū)項(xiàng)目建設(shè)條件的項(xiàng)目地質(zhì)勘察，能分為4個(gè)階段：首先，選址階段：對(duì)巖溶與土洞的發(fā)育情況與產(chǎn)生條件進(jìn)行初步的查明，對(duì)其危害程度與發(fā)展趨勢(shì)作出判斷，初步評(píng)價(jià)場(chǎng)地的穩(wěn)定性與建筑適宜性。其次，初步勘察階段：對(duì)巖溶與土洞的分布、發(fā)育程度與規(guī)律進(jìn)行查明，依照?qǐng)龅胤€(wěn)定性與建筑適宜性實(shí)施項(xiàng)目地質(zhì)分區(qū)，為建筑物總平面布置供應(yīng)根據(jù)。再次，具體勘察階段：對(duì)建筑場(chǎng)地內(nèi)或?qū)ㄖ镉杏绊懙牡囟胃黝悗r溶與土洞的部位、形態(tài)、埋深、大小、洞隙中充填物的物理力學(xué)特點(diǎn)、地下水條件等進(jìn)行查明，對(duì)地基穩(wěn)定性進(jìn)行評(píng)價(jià)，為設(shè)計(jì)、施工與地基處理供應(yīng)參數(shù)。最后，施工勘察階段：針對(duì)某一地段或還要查明的問題實(shí)施補(bǔ)充勘察評(píng)價(jià)。

2 巖溶地區(qū)橋梁項(xiàng)目的勘察技術(shù)措施

勘察技術(shù)方法的關(guān)鍵內(nèi)容就是項(xiàng)目勘察的技術(shù)人員經(jīng)過其本身的知識(shí)深度與廣度，和其對(duì)于項(xiàng)目勘察每一個(gè)專業(yè)之間技術(shù)交流、內(nèi)部溝通的了解狀況，還有對(duì)于本身的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)與技術(shù)服務(wù)目標(biāo)的熟悉程度，從而在巖溶地區(qū)遭遇到重大或繁雜的橋梁項(xiàng)目勘察工程時(shí)可以判斷出要經(jīng)過什么勘察技術(shù)方法和措施來處理其所遭遇的技術(shù)難題。能夠說巖溶地區(qū)橋梁項(xiàng)目勘察為項(xiàng)目勘察專業(yè)也提出了許多相關(guān)的新研究課題，所以簡(jiǎn)單死抱著傳統(tǒng)的項(xiàng)目勘察技術(shù)和其設(shè)備與措施已經(jīng)不能再滿足時(shí)代的要求，而項(xiàng)目勘察技術(shù)的進(jìn)步也是無法阻擋的時(shí)代趨勢(shì)。

某高速公路特大橋?yàn)榈湫偷母采w型巖溶橋梁，全長約11.5km。這特大橋橋址區(qū)上覆第四系黏性土與砂類土，相對(duì)厚的覆蓋層，下伏地層以奧陶系和寒武系石灰?guī)r、泥質(zhì)灰?guī)r、泥灰?guī)r為主，一些段落分布有第三系礫巖、泥巖和石炭系石灰?guī)r、泥灰?guī)r、泥巖等。存在可溶性巖石，為這區(qū)域巖溶的發(fā)育提供先決條件。而地下水頻繁活動(dòng)，加大了水力坡度，加快流速，對(duì)這區(qū)域巖溶充填情況和覆蓋層穩(wěn)定也有非常大的影響。巖溶區(qū)域地質(zhì)勘察使用物探測(cè)試和地質(zhì)鉆探相結(jié)合的勘探技術(shù)，地質(zhì)鉆探用物探指導(dǎo)，實(shí)施地質(zhì)鉆探與物探的互相驗(yàn)證，從而使勘察精度提高。這特大橋勘察使用了電阻率法、電磁波 CT、井中地質(zhì)雷達(dá)、全景鉆孔攝像、地震波CT 等幾種方法實(shí)施測(cè)試研究，對(duì)場(chǎng)區(qū)巖溶的規(guī)律性有必然反映。因?yàn)槭艿匦巍⒌刭|(zhì)特點(diǎn)的限制，一些巖溶段落地面物探探測(cè)采電阻率法、地震法不能實(shí)施或不理想的物探結(jié)果。這橋巖溶勘察在物探測(cè)試基礎(chǔ)上，使用地質(zhì)鉆探，部分輔以鉆孔攝像和鉆孔雷達(dá)測(cè)試的形式，實(shí)施了幾種方法的互相驗(yàn)證，提升了巖溶勘察精度，對(duì)橋址區(qū)巖溶發(fā)育的特征與分布狀況進(jìn)行查明。參照表1分析，這特大橋巖溶發(fā)育以中等～強(qiáng)發(fā)育為主，一些弱～微弱發(fā)育。

3 巖溶地質(zhì)橋梁樁基設(shè)計(jì)原則與要點(diǎn)

對(duì)地勘資料進(jìn)行充分研究，對(duì)巖溶情況有清晰的認(rèn)識(shí)，科學(xué)優(yōu)化初步設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)方式，盡量使用大而短的群樁基礎(chǔ)，防止觸碰溶洞，擾動(dòng)通過幾年地質(zhì)作用已趨于穩(wěn)定、平衡土體的應(yīng)力狀態(tài)，避免巖溶和地基處理時(shí)對(duì)四周環(huán)境和原有巖土體形成新的問題，從而使施工難度增加，使工期拖延，投增加資。

結(jié)合地質(zhì)資料，樁基受力大小，樁基長度依照摩擦樁預(yù)估，依據(jù)預(yù)估樁長確定樁底標(biāo)高與持力層來對(duì)樁基受力性狀進(jìn)行認(rèn)真分析，假如溶洞埋深大，樁底位于巖土層，離溶洞間距遠(yuǎn)，樁側(cè)摩阻力占總的承載力比重大，那么正常樁長依照摩擦樁計(jì)算，正常選取容許承載力相對(duì)高的巖土作為持力層，這種設(shè)計(jì)和普通地質(zhì)樁基設(shè)計(jì)沒有什么差異，應(yīng)該沒有什么困難。在巖溶地質(zhì)中2種常見的狀況是，預(yù)估樁基時(shí)，樁底一定要進(jìn)入某一層溶洞，溶洞埋深淺，溶洞頂板薄，不可以確保樁基充足的嵌巖深度，或者，密集的溶洞，而且呈串珠狀分布，足夠厚的穩(wěn)定完整基巖埋置又非常深，設(shè)計(jì)樁基不能到達(dá)穩(wěn)定基巖，這2種狀況，樁基能使用摩擦樁設(shè)計(jì)，這時(shí)要關(guān)注的問題是一定要對(duì)溶洞實(shí)施壓漿或拋填片石處理，并讓其密實(shí)而且具備一定的強(qiáng)度，計(jì)算時(shí)不能思考所穿過的巖層頂板的側(cè)摩阻力，由于其受力不清楚，溶洞填充物的土層參數(shù)指標(biāo)依照打折取用，并合理的提升安全系數(shù)，以策安全。

假如預(yù)估樁底標(biāo)高已經(jīng)到達(dá)穩(wěn)定的飽和單軸抗壓強(qiáng)度最少8MPa的基巖時(shí)，樁基依照嵌巖樁設(shè)計(jì)，并依據(jù)巖層的傾斜度，思考最少3D 的嵌巖深度。樁底位于溶洞頂板或穿過幾層溶洞后還不能穿過全部溶洞一定要置于某一相對(duì)厚的溶洞頂板上時(shí)，假如溶洞頂板裂隙發(fā)育，依照摩擦樁計(jì)算； 假如頂板完好，樁基依照嵌巖樁設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)時(shí)不能考慮穿過的巖溶層的側(cè)摩阻力，把其視作安全儲(chǔ)備，而且思考到裂隙水的后期溶蝕功能對(duì)巖層的不穩(wěn)定性與巖溶裂隙的影響讓樁底清孔不能徹底、巖層整體承載力低等現(xiàn)實(shí)狀況，巖石強(qiáng)度一定要依照低于7折取用，并控制樁端支撐力比例相對(duì)小； 穿過的小溶洞一定要壓漿加固處理，大溶洞處理不了的，施工時(shí)使用內(nèi)護(hù)筒穿越，不思考其摩阻力，除此以外，也一定要思考最少3D的嵌巖深度，并依照有關(guān)文獻(xiàn)的方法驗(yàn)算溶洞頂板的穩(wěn)定性，并且要依據(jù)頂板傾斜狀況，確保樁基不發(fā)生樁底半邊受力來選取最小的溶洞頂板厚度，并確保不小于3D而且不小于5m。還建議依照摩擦樁檢驗(yàn)其容許承載力，綜合這些原因后，對(duì)樁長與樁底標(biāo)高進(jìn)行確定。施工圖說明一定要寫明施工前實(shí)施超前鉆、加鉆、補(bǔ)鉆并和設(shè)計(jì)資料比較，對(duì)樁基沉渣厚度進(jìn)行控制，使用可靠方法探明樁底以下8m區(qū)域的樁底巖層情況，并要由專業(yè)人士驗(yàn)證樁底巖石質(zhì)量，如果有異常及時(shí)告知設(shè)計(jì)單位，便于調(diào)整； 說明中寫明大面積施工前一定要試樁檢驗(yàn)，驗(yàn)證使用的計(jì)算參數(shù)是不是合理，承載力是不是符合設(shè)計(jì)，同時(shí)為選取合適施工方法與施工工藝做準(zhǔn)備，此外，需要施工先實(shí)施樁長相對(duì)長的樁，以對(duì)相對(duì)短的樁施工時(shí)起到支護(hù)作用； 依據(jù)施工經(jīng)過中發(fā)生的情況，對(duì)設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行及時(shí)調(diào)整，進(jìn)行動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)，對(duì)保證項(xiàng)目建設(shè)質(zhì)量也是必要的。

4 結(jié)語

總體而言，在實(shí)施巖溶區(qū)橋梁項(xiàng)目施工以前，針對(duì)橋梁地質(zhì)實(shí)施超前鉆探，以詳細(xì)的地質(zhì)勘察數(shù)據(jù)來保證巖溶區(qū)橋梁的可靠性，所以，在巖溶地區(qū)建設(shè)橋梁項(xiàng)目時(shí)，做好施工前期的勘察和設(shè)計(jì)工作，對(duì)于確保橋梁的項(xiàng)目質(zhì)量起著非常關(guān)鍵的作用。

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