1、1关于岩溶地区铁路桥梁桩基的设计问题分析摘要：由于岩溶地址极复杂, 尽管做了大量的地质勘测及钻探工作, 但代表的范围还很小, 为此施工单位亦应备有钻探设施, 在施工期间, 只有设计与施工单位密切配合, 随着工程进展, 对地质情况逐步的了解, 随时补钻, 即时变更设计,才能确保桥基质量。本文探讨了岩溶地区铁路桥梁桩基的设计。 关键词：岩溶地区；铁路；桥梁；桩基；设计 Abstract: Due to the karst address very complicated, although to do a lot of geological exploration and drilling wor
2、k, but represent the scope is small, therefore the construction unit should also be equipped with drilling facilities, in construction period, only the design and construction units closely, along with the project progress, the geological situation gradually understand, at any time for drill, instan
3、t change design, to ensure that the quality of abutment. This paper discusses the karst area railway bridge pile foundation design. Key words: Karst area; Railway; Bridge; Pile foundation; design 中图分类号：S611 文献标识码：A 文章编号： 2在有些地区修建铁路、公路, 不可避免地会遇到岩溶地基。对于岩溶发育地区的桩基, 如何准确确定桩基持力层高程, 如何在桩基设计、施工过程中确保桩基工程质量,
4、如何采用安全、经济、合理的桩基设计及溶洞处理方案, 是桩基设计人员普遍关注的问题。 一、岩溶形成机理 岩溶又称喀斯特, 为石灰岩、白云岩、石膏、岩盐等可溶性岩层因常年受水流侵蚀作用, 逐渐溶蚀形成的溶槽、溶沟或溶洞。岩溶现象的出现, 是因渗入可溶性岩层的水中含有游离二氧化碳分子, 当其与岩层中的碳酸钙或碳酸镁起化学作用时, 产生可溶解的重碳酸盐, 再经水流的剥蚀和搬运, 形成了溶洞。因此, 溶洞的形成主要取决于岩层的可溶性、溶剂的性质和溶剂的补给与循环通道。 岩层的可溶性速度与岩石的性质及其成分有关。在一般情况下, 氯化盐岩层可溶性速度最快; 硫酸盐层(如硬石膏)次之; 碳酸盐岩层(如石灰岩)
5、较慢。从岩石成分分析可知, 岩性越单纯 , 岩溶发育速度越快, 反之越慢。因此, 在氯酸盐和硫酸盐岩层上的建筑物, 岩溶的病害发展很快, 而在碳酸盐岩层的建筑物则相对比较稳定。溶剂的性质主要是水中游离的二氧化碳或硫酸根离子、氯离子、碳酸根离子的含量多少, 含量越高, 溶蚀性越大。水的补给与循环道路, 则与所在地区的降雨量, 地下水的活动情况, 以及岩层的层理、裂隙、断层、褶皱等多种因素有关。二、工程案例 3某东岸大桥位于某市西北方向, 设计墩台 7 个, 基桩 48 根, 1 500 延米。桩孔采用冲击成孔。大桥所处地质条件复杂, 岩溶发育, 斜岩各桩均有分布。现场钻掘揭露为灰岩, 变质灰岩,
6、 强度高, 从施工漏浆来看裂隙发育。大桥桩孔施工 9 个月, 才完成基桩 38 根, 1 130 延米。因桩基地质条件复杂, 1 号 3 号桩基因地质条件复杂, 施工难度大,故施工进度慢, 当钻至高程 20. 6 m, 离设计标高 8. 29 m 时仍有 10 余米, 而日成孔仅 20 cm, 按此进度难以达到区间按时开通的要求, 故施工单位提出能否提前终孔且该桩也能满足使用要求。 三、岩溶地区铁路桥梁桩基的设计要点 1、岩溶地区桥梁地质勘探。由于岩溶地区地质的复杂多变性, 为保证设计的准确、合理, 地质资料的准确性是重要的前提。要求查明岩溶的发育情况、稳定性以及溶沟、溶槽、溶洞的分布、大小等
7、。勘探的方法有很多, 如钻探法、物探法、遥感勘探法等。岩溶复杂地段桥基勘探应不少于 2 次,第 1 次是依据桥梁墩台位置, 进行了逐墩勘探, 第 2 次对桥梁钻孔中溶洞、溶沟、溶槽发育的逐桩勘探, 不发育的(没发现上述情况的)在桩位上增加 1 孔, 没发现溶洞、溶槽便不再加孔。要求钻孔深进入完整基岩不少于 5-10m。 2、 充分研究地勘资料，对岩溶状况有清晰的了解，合理优化初步设计的基础形式，尽量采用大而短的群桩基础，发挥上部地层的承载力，留有顶板最小安全厚度，以免触碰溶洞，扰动经过多年地质作用已趋于稳定、平衡土体的应力状态，免于岩溶与地基处理时对周边环境及原有岩土体产生新的问题，从而增加施
8、工难度，拖延工期，增加投资。 43、结合地质资料和桩基受力大小，按摩擦桩预估桩基长度（预估时遇溶洞不计其侧摩阻力） ，根据预估桩长确定的桩底标高和持力层仔细分析桩基受力性状，如果溶洞埋深大，桩底位于岩土层，距溶洞较远，桩侧摩阻力占总的承载力比重大，则正常按摩擦桩计算桩长，选择容许承载力较高的岩土作为持力层，这种设计与一般地质桩基设计毫无差异，应当没有什么困难。在岩溶地质中两种常见的情况，一是桩基预估时桩底必须进入某一层溶洞，溶洞埋深浅，溶洞顶板薄，不能保证桩基足够的嵌岩深度，二是溶洞密集且呈串珠状分布，足够厚的稳定完整基岩埋置又很深，设计桩基无法到达稳定基岩。这两种情况下桩基都可采用摩擦桩设计
9、，但应注意必须对溶洞进行压浆或抛填片石处理，使其密实且具有一定强度，计算时不应考虑所穿过的岩层顶板的侧摩阻力，因其受力不明确，溶洞填充物的土层参数指标按打折取用，并适当提高安全系数，以策安全，另外还须考虑基础不均匀沉降和负摩擦力的影响。 4、如果预估桩底标高已到达稳定的、饱和单轴抗压强度至少 8MPa 的基岩（已有把握探明岩层安全范围内无溶洞） ，则桩基按嵌岩桩设计，并根据岩层的倾斜度，考虑至少 3D 的嵌岩深度。当桩底位于溶洞顶板或穿过多层溶洞后还无法穿过所有溶洞必须置于某一较厚溶洞顶板上时，若溶洞顶板裂隙发育则按摩擦桩计算；若顶板完好则桩基按嵌岩桩设计，设计时不应考虑穿过的岩溶层的侧摩阻力
10、，把其视作安全储备，且考虑到裂隙水的后期溶蚀作用对岩层稳定性和岩溶裂隙的影响使桩底清孔无法彻底、岩层整体承载力低等实际情况，岩石强度必须折算成 70%以下，并控制桩端支撑力比例较小；穿过的小溶洞必须压浆加固处理，大溶洞5无法处理的，施工时采用内护筒穿越，不考虑其摩阻力，此外也必须考虑至少 3D 的嵌岩深度， 并按相关文献方法验算溶 洞顶板的稳定性，并根据顶板倾斜情况（如果桩底岩芯层理方向接近荷载方向时，桩基必须穿过本顶板） ，保证桩基不出现桩底半边受力来选择最小的溶洞顶板厚度，且不小于 3D 和 5m，还建议按摩擦桩检验其容许承载力，综合上述因素后确定桩长和桩底标高。 5、同一承台下桩基避免桩
11、长相差过大，尤其是柱桩与摩擦桩混合使用， 造成桩基相对刚度差异大，受力差异大，以防一桩因受力太大而突然破坏，桩基受力调整，其他桩基相继破坏而引发事故，最终桩长、桩底标高确定除上述原则外还应结合相邻钻孔情况，地质纵横断面逐桩分析确定。 6、施工图说明必须写明施工前进行超前钻、加钻、补钻并与设计资料对比，必须控制桩基沉渣厚度，必须采用可靠方法探明桩底以下 8m 范围的桩底岩层状况，并由专业人士验证桩底岩石质量，如有异常及时告知设计单位，以便调整。还应写明大面积施工前必须试桩检测，验证设计时采用的计算参数是否合理，承载力是否与设计相符，同时为选择合适施工方法和施工工艺做准备，另要求施工先进行桩长较大
12、的桩，以对较短桩施工时起到支护作用。另外，根据施工过程中出现的状况，及时调整设计参数，实行动态设计，对确保工程建设质量也是必要的。 通过应用上述勘探设计原则, 结合施工实际情况及时对桩基进行了设计变更, 经过多方努力, 较顺利地完成了岩溶地区的桩基施工。 参考文献： 61 刘梦泽. 岩溶地区桩基钻孔施工J. 铁道标准设计. 2004(08) 2 丘斌. 岩溶地区桥梁桩基设计J. 铁道建筑. 2004(05) 3 李吉先,莫一星. 岩溶地区桥梁桩基的设计与施工J. 铁道运营技术. 2003(04) 4 刘印生. 岩溶地基钻孔桩施工技术J. 铁道标准设计. 2003(10) 5 李聪林. 桥梁岩溶地基的处理方法J. 铁道标准设计. 2003(01)
