淺析溶洞群地區(qū)橋梁樁基設(shè)計與施工中的若干問題

張淼

摘 要：隨著我國橋梁建設(shè)技術(shù)的發(fā)展，橋梁建設(shè)的范圍在不斷地增大。該文以貴陽地區(qū)的牛郎關(guān)互通立交橋梁的施工實踐為研究對象，對溶洞群地區(qū)的其阿亮樁基設(shè)計和施工中存在的問題進行分析和探討，為相類似的工程設(shè)計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)計與施工 問題

中圖分類號：U443.15 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）09（a）-0099-01

牛郎關(guān)互通立交橋位于貴陽環(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)有復雜的填充物并且多樣[1]。雖然進行了專業(yè)的鉆探研究，但仍對諸多方面存在不可預知性。

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

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時鉆探中可以一樁一孔。但是由于溶洞群地區(qū)的地質(zhì)復雜性在實際施工中，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)復雜的區(qū)域進行三角補鉆。

（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)進行鉆孔時，柱底應(yīng)在整體巖層的深度不少于5 m。從實際鉆探情況分析，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）鉆探工期計劃。在此項目的鉆探中，是一邊設(shè)計一邊施工，設(shè)計倉促并且缺少有效地設(shè)計審查工作[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算模式有兩種。第一種，只對完整基巖端的阻力進行計算，并按照構(gòu)造要求對嵌巖深度進行確定。但是需要滿足深度大于0.5 m，樁底應(yīng)力擴散范圍內(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)合其復雜的地質(zhì)情況，筆者認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)于機械鉆孔工藝。而該項目的施工則正是采用了人工挖孔和機械沖孔兩種工藝。針對于樁基深度在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進行清晰地掌握，有效確保橋基的安全性[3]。對回旋鉆機來說巖層分布非常不均勻是一個致命的弱點。針對于該項目所處地質(zhì)存在大量不規(guī)則分布的溶洞情況，則采用了機械沖孔工藝。但是這種工藝存在沖擊的孔徑較大，耗費混凝土資源的弱點。鑒于這一點，在施工是通常會采用的沖擊鉆頭的外徑要比設(shè)計時的橋樁直徑小5～10 cm，其具體值，應(yīng)施工中巖層的強度和施工者的施工經(jīng)驗結(jié)合來定。

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)，對于孔底沉渣厚度來說直接受到?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。當清孔完畢并驗孔合格后，應(yīng)該馬上下鋼筋籠進行混凝土灌注，其沖擊力能沖起一些沉渣，一部分沉渣會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行取芯檢查。往往都用事先埋好的3根超聲波檢查器對橋樁底部的沉渣厚度進行檢測[4]。如果沉渣厚度大，則用鉆機取芯沖孔，注入高壓水，對沉渣進行沖洗，當沖洗干凈時，再注入泥漿。這種方法在實際施工中簡單可行，成本低。此外，對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，增加一臺換漿機并放在暗河位置稍下方處與橋柱底部的換漿機同時進行沉渣清理。此種方法經(jīng)濟適用，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被擊穿而出現(xiàn)塌孔的情況，應(yīng)該事先對空溶洞進行補水。在處理卡鉆、斜孔以及溶洞等問題時，對其反復的回填片石、黏土是一種簡單有效的方法。針對溶洞孔內(nèi)漏漿漏水嚴重的情況，應(yīng)投入袋裝的粘土和水泥并反復沖擊以使兩者拌和均勻，等膠體凝固后，在進行沖擊施工。地表突然下陷在項目建設(shè)中存在非常大的安全隱患。針對于孔口表塌陷的情況，唯一的預防措施是根據(jù)現(xiàn)場的地質(zhì)鉆探報告對巖層強度和溶洞頂厚度進行仔細的分析，在施工時采用較小的沖擊錐把溶洞頂板破穿并反復充填黏土、片石擠密溶洞或者放慢鉆進的速度。針對于孔口地表可做回填片石混凝土待凝固后在沖孔的處理，

如有必要可把鋼護筒相應(yīng)的加長[5]。針對于剛發(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)驗的人員對孔進行清理，如果順利，可繼續(xù)施工，否則需要重新對孔口回填，并沖孔。在橋樁基關(guān)注混凝土時，應(yīng)事先結(jié)合具體的地質(zhì)鉆探情況對溶洞孔壁牢固度進行判斷，混凝土導管的埋藏深度以4～6 m為佳，灌注速度應(yīng)緩慢適當。

6 結(jié)語

在溶洞群地區(qū)進行橋梁樁基設(shè)計和施工時，應(yīng)該把給地區(qū)的地質(zhì)情況和設(shè)計施工相結(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。在本項目的施工中采用人工挖空和機械沖孔的工藝，在具備人工挖孔的相關(guān)條件下，人工挖孔工藝經(jīng)濟，項目安全質(zhì)量高。當樁基位置處有暗河或者溶洞時，應(yīng)該在暗河附近增加一臺換漿機，與樁底部的另一臺同時進行沉渣清除，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值，以供參考。

參考文獻

[1] 朱克常.樁基穿越溶洞群施工技術(shù)探討—— 以管團大橋群樁基礎(chǔ)施工為例[J].交通標準化，2013（17）：62-64.

[2] 劉永貴.橋梁樁基特殊溶洞處理方法的探討與應(yīng)用[J].公路工程，2012，37（2）：50-52，78.

[3] 柏國勝.論溶洞地質(zhì)條件下橋梁樁基施工技術(shù)[J].城市建設(shè)理論研究（電子版），2013（27）.

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

[5] 劉冠營，韋景宇.淺談溶洞群地區(qū)橋梁樁基設(shè)計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