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(guó)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(guò)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(wèn)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(guò)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(guò)什么勘察技術(shù)方法和措施來(lái)處理其所遭遇的技術(shù)難題。能夠說(shuō)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(wú)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(zhǎng)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?shī)W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?、地質(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(guò)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(wèn)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(zhǎng)度依照摩擦樁預(yù)估，依據(jù)預(yù)估樁長(zhǎng)確定樁底標(biāo)高與持力層來(lái)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(zhǎng)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(méi)有什么差異，應(yīng)該沒(méi)有什么困難。在巖溶地質(zhì)中2種常見(jiàn)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(wèn)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(guò)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(guò)幾層溶洞后還不能穿過(guò)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(guò)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(guò)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(lái)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(zhǎng)與樁底標(biāo)高進(jìn)行確定。施工圖說(shuō)明一定要寫(xiě)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(shuō)明中寫(xiě)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(zhǎng)相對(duì)長(zhǎng)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(guò)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(yǔ)

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(lái)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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