巖溶地區(qū)橋梁基礎(chǔ)設(shè)計與處理
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。項目所在區(qū)沿線地形屬低山、丘陵地形。丘陵與低山交錯，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
溶洞為巖溶的主要形態(tài)之一，項目區(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，隨著孔洞的擴大，水流作用加強，機械侵蝕作用也起了很大作用，巖溶洞壁時常可見石窩、水痕等侵蝕痕跡。在構(gòu)造裂隙交叉點，溶蝕及侵蝕作用更易于進行，并時常產(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，對路線影響相對較大，是影響橋梁設(shè)計的主要不良地質(zhì)，對橋涵地基處理、基礎(chǔ)設(shè)計影響較大，在路基處理后不能達到設(shè)計要求的，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)計期間才用了鉆探、物探等方式確定。設(shè)計中，根據(jù)地質(zhì)情況，結(jié)合橋跨式樣、荷載大橋、橋梁基礎(chǔ)形式等進行綜合研究，選擇最佳方案。通?；痉桨笧閮煞N：一種是不擾動巖溶地基，利用其下臥層的固有強度，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。
?、賹τ谏顜r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)計要求的，巖溶可不做處理。
?、趲r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行處理。
?、蹖r溶較發(fā)育、地下水較大的，其溶洞直徑較?。?le;1m）埋藏深度淺（8m內(nèi)）充填物較少或為空洞時，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。
?、軐r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)計采用擴大基礎(chǔ)等。
?、輰r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。
⑥對巖溶較發(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。
?、邔r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)。對于深水基礎(chǔ)，還可考慮采用管柱樁。
?、鄬τ趥€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)計及處理
?、賹τ谳^大較深的溶洞或多層串珠溶洞，對穿透巖溶的鉆孔樁基礎(chǔ)，設(shè)計應(yīng)滿足下列要求：
a、對穿透巖溶的樁基礎(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、對于多層串珠式空溶洞，樁側(cè)需穿透累計巖層厚度大于等于5m（僅計大于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，可按不等長樁設(shè)計。除了按其穿透累計巖層厚度大于等于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。
②鉆孔樁基礎(chǔ)設(shè)計，對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)填充物的活動通道、填充空洞。
b、對于有淤泥及流沙、松散砂卵石層或較大的空洞的巖溶，鉆孔樁基礎(chǔ)采用長護筒護壁法施工。
4、鉆孔灌注樁基礎(chǔ)計算時、取值
鉆孔灌注樁承載力計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)計中經(jīng)常碰到的難點問題之一。、這個兩個數(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、兩值的大小對計算較敏感，設(shè)計中視地質(zhì)情況、樁的大小及樁的長度等因素合理選用。
?、賻r溶較發(fā)育，樁長較長者，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長的樁，溶洞發(fā)育而地下水不豐富時，通常可按挖孔樁設(shè)計。挖孔樁施工清底容易，設(shè)計時可根據(jù)巖石情況選用良好及一般情況的、值。
③對于較深的鉆孔樁，巖溶較發(fā)育，地下水發(fā)育或地質(zhì)情況不好時，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，可考慮忽略樁底的承載力作用。如果不滿足設(shè)計要求，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
對于地質(zhì)條件較復(fù)雜路段加大地質(zhì)勘察工作力度，達到必要的深度。采用每墩、每樁對位鉆孔的鉆探方法，使得地質(zhì)資料完整、可靠，為確保設(shè)計質(zhì)量奠定良好的基礎(chǔ)。
