淺析溶洞群地區橋梁樁基設計與施工中的若干問題

張淼

摘 要：隨著我國橋梁建設技術的發展，橋梁建設的范圍在不斷地增大。該文以貴陽地區的牛郎關互通立交橋梁的施工實踐為研究對象，對溶洞群地區的其阿亮樁基設計和施工中存在的問題進行分析和探討，為相類似的工程設計和施工提供一定的參考。

關鍵詞：溶洞群地區橋梁樁基 設計與施工 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

牛郎關互通立交橋位于貴陽環城高速公路南環線，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，巖溶非常發育，巖溶分布非常廣不規律，并且被埋藏很淺，溶腔內有復雜的填充物并且多樣[1]。雖然進行了專業的鉆探研究，但仍對諸多方面存在不可預知性。

1 橋所處地區的地質情況

牛郎關互通立交橋位于貴州的牛郎關。該地區屬于構造溶蝕型地貌，地質結構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育，溶洞多樣且多數含有黃色黏土，灰巖、白云巖碎塊以及角礫等填充物，溶洞涌水量大，深度不規律。

2 橋樁設計

2.1 橋樁位地質鉆探

（1）鉆孔數量。按照相關地質勘查規范的要求，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的地質復雜性在實際施工中，在溶洞發育區的樁基中心和樁位周邊的1～1.5 m處等地質復雜的區域進行三角補鉆。

（2）鉆孔深度。根據地質勘查規范的規定，在溶洞地區進行鉆孔時，柱底應在整體巖層的深度不少于5 m。從實際鉆探情況分析，此地區的溶洞發育情況存在很大的差異，所以柱底應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，是一邊設計一邊施工，設計倉促并且缺少有效地設計審查工作[2]。

2.2 橋樁嵌巖深度和持力層厚度

現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，樁底應力擴散范圍內均為巖體面，柱底以下3倍于樁直徑的范圍內不存在洞隙、斷裂帶、軟弱夾層情況。另一種則考慮側阻力和嵌巖段端阻力。持力層應該大于5 m，應有效利用樁側嵌固力。

3 橋樁基的成孔工藝的選擇

牛郎關互通立交橋隨處溶洞地區。結合其復雜的地質情況，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以內的并且巖層完整，溶洞涌水量小沒有填充物則用人工挖孔，能有效的節省電力、縮短工期，尤其是能夠對橋樁底部的溶洞情況進行清晰地掌握，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存在大量不規則分布的溶洞情況，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計時的橋樁直徑小5～10 cm，其具體值，應施工中巖層的強度和施工者的施工經驗結合來定。

4 橋樁底部沉渣的清除

根據相關的規范，嵌巖樁孔底沉渣厚度應該在5 m范圍內，對于孔底沉渣厚度來說直接受到沖擊成孔工藝的影響。通常情況下清孔階段置換泥漿應該由濃到稀。當清孔完畢并驗孔合格后，應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塌孔的情況，應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。針對溶洞孔內漏漿漏水嚴重的情況，應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現場的地質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的加長[5]。針對于剛發現或者未發現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，應馬上撤出施工人員，待情況穩定后，可安排有應驗的人員對孔進行清理，如果順利，可繼續施工，否則需要重新對孔口回填，并沖孔。在橋樁基關注混凝土時，應事先結合具體的地質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，灌注速度應緩慢適當。

6 結語

在溶洞群地區進行橋梁樁基設計和施工時，應該把給地區的地質情況和設計施工相結合。樁基嵌入完整巖石的深度應以2.5～3 d為佳，充分利用樁側嵌固力。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條件下，人工挖孔工藝經濟，項目安全質量高。當樁基位置處有暗河或者溶洞時，應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探討—— 以管團大橋群樁基礎施工為例[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用[J].公路工程，2012，37（2）：50-52，78.

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

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

[5] 劉冠營，韋景宇.淺談溶洞群地區橋梁樁基設計與施工中的若干問題[J].中小企業管理與科技，2011（4）：206-207.endprint