樹根樁托換技術在高速公路巖溶地基中的應用

蔣余靜

湖南省長沙市湖南交通職業技術學院（410132）

樹根樁托換技術在高速公路巖溶地基中的應用

蔣余靜

湖南省長沙市湖南交通職業技術學院（410132）

高速公路建設中巖溶地基的處理一直是難題，本文通過分析以往處理方法的不足，提出樹根樁與原位托換技術相結合的一種新方法，并通過在張花高速公路巖溶地基中的應用，證實其是有效可行的。

巖溶；樹根樁；托換

隨著國民經濟的發展，特別是西部大開發戰略的實施，位于我國西部，與貴州、重慶、廣西等接壤的巖溶發育地區越來越引起重視。上世紀末，相關科研院所、高校在國家有關單位組織下對該區域進行了大量現場調查和專項工程地質、水文地質研究。受項目支持與來源的影響，雖然開展了大量的區域研究和實驗研究工作，但主要成果是服務于區域發展規劃、地質防災防治、水利建設和旅游產業，結合工程建設的專門研究存在局限性,主要是變形破壞機制方面的研究成果較多。適合于公路建設，特別是高速公路建設需要的路基病害處置方面的研究成果還遠遠不夠,研究深度還不盡完善。

1 巖溶地基處理常用技術及局限性

在巖溶路基的處置技術上,國內外采用的技術基本相似，主要采取的方法是:跨越、加固、換填與堵塞。跨越處理有橋跨越、涵跨越。加固方法主要有洞內支撐加固、打樁加固等。換填與堵塞方法主要是采用片石填充。這些處置方法都存在一定的局限性。

采用換填和堵塞法處理巖溶,不可避免的會要改變地下水系,因此產生的影響一方面表現在巖溶水會產生靜水壓力、動水滲透力影響路基穩定，另一方面會破壞一個區域的生態平和與生態穩定。在廣西、貴州地區一些溶洞處置中，多次發現溶洞填塞后，地下水沖毀路基的事例。另外也發現了一些區域的巖溶按這種方式處理后,引起河流干涸或河水泛濫，甚至引起區域滑坡、泥石流等地質災害。

采用洞內支撐、樁基（包括高壓旋噴樁、靜壓注漿成樁、CFG樁、鋼管樁等）等方式加固巖溶，不會破壞巖溶區域的水系，但這種支撐和柱體必須找到穩定的持力層，從很多地區的巖溶調查情況來看，巖溶底部一般覆蓋較厚的軟塑土體，部分深度達到10～20 m甚至20 m以上。同時，下臥基巖并非完全基巖，存在大量的節理、裂縫、空洞等。顯然，這些加固處置法要實現穩定的基腳支撐存在較大難度，另外，施工時必須采用大型機械施工，施工工藝復雜，其應用范圍也有很大的局限性。

從技術上講，橋、涵跨越法是解決巖溶路基的最優方法之一，其中橋跨越用于流量大的暗河、大型冒水洞、消水洞和坍陷坑以及巖溶極為復雜的路段;涵洞跨越用于一般巖溶泉。但是在具體實施過程中，為了實現對橋梁、涵洞等上部結構的有效支撐，其基礎部分必須遠離溶洞區域，使整個處置費用大大增大，在經濟指標上，并不一定是最優方案。

2 樹根樁托換技術的特點

樹根樁是一種小型鉆孔灌注樁，直徑為13～30 cm，樁長5～25 m。它是利用小型鉆機按設計直徑，鉆進至設計深度，然后放入鋼筋籠，同時放入灌漿管，用壓力灌注水泥漿或細石混凝土，邊灌、邊振、邊拔管而成樁。樹根樁根據需要，可以是單根的，也可以是成束的，可以是端承樁，也可以是摩擦樁。制樁時可豎向也可斜向，并在各個方向上可傾斜任意角度，因而形成的樁基形狀如同“樹根”。

但對于復雜的路段，如巖溶地區，單一的樹根樁處理方法無法滿足高速公路日益發展的需求,因此將原位加固與樹根樁梁板托換等技術結合使用。該技術有以下特點:

1）該項新技術處理巖溶地區具有施工簡單,機具振動小，對不穩定的地基幾乎不產生擾動,樹根樁托換時不改變基礎的傳力途徑,通過樹根樁將上部荷載直接傳至基礎下的較堅硬的土層或基巖,對路基基礎的托換起到了良好的加固作用。

2）采用樹根樁梁板托換基礎，由于樁距相對較小，通過二次壓力灌漿，可增大樹根樁本身樁周的摩擦阻力，并使樁土形成相對較為剛性的整體復合地基形式。

3）采用原位樹根樁托換加固替代傳統的人工挖孔抗滑樁處理邊坡，樹根樁不僅起到抗滑樁作用，漿液充填滑動面裂隙，有效地增大原有滑動面的摩擦系數，而且對地基土也起到防滲加固作用。

3 樹根樁托換技術在張花高速公路的應用

湖南省張家界至花垣高速公路建設在典型的喀斯特地區，尤其是張家界路段屬不良地質，該地段存在大量的巖溶區域且沿線分布廣泛的軟土地質。通過勘探，地下水極為豐富，主要類型有松散堆積層孔隙水、基巖裂隙水、構造裂隙水、巖溶地下水，如何對其進行有效的處理為目前亟待攻克的一大難題。

3.1 路堤部分

張花高速公路K86+340～K86+800地段為巖溶地段，路線范圍內巖溶強烈發育，地表形態主要有巖溶漏斗、巖溶洼地、落水洞、天窗、溶溝（槽）、溶洞等巖溶形態，地下分布有溶洞、地下巖溶通道、地下洞等。根據地質調查與勘察結果，在路線范圍內淺層巖溶以垂向發育為主,連續、貫通性一般，巖體中存在多層水平巖溶通道，巖溶發育帶都沿巖層層面、裂縫面及多組裂隙交叉部位發育,構造帶周圍巖溶強烈發育。

對于非巖溶地段，采用原位加固法進行夯實處理；對于巖溶地段，為保證地下水系不受破壞，采用單根樹根樁壓力灌漿與梁板托換技術的原位托換加固法處置。

3.2 路塹部分

通過地質調查，裸露于地面的石芽、溶溝、溶槽主要分布于 K131+000-K131+540、K132+520-K133+500等地段，地表裸露的石芽發育區由于石芽之間溶溝底部的紅粘土，一般含水量較大，土質較軟，造成軟硬相間，對填方路基易產生路基的不均勻沉降，影響路基的穩定性。

采用受壓網狀結構抗滑樹根樁進行加固,根據地勘資料在局部地區采用錨桿或錨索進行補強。

4 結論

通過利用超聲波檢測技術測試樁身完整性與樁身質量，動力觸探技術檢測地基承載能力，深層測斜檢測邊坡路塹穩定性,發現采用樹根樁托換技術加固的路基完全能夠滿足使用要求,因此證實了該項技術對于高速公路巖溶路基的處治是有效可行的。

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