岩溶地区桥梁桩基设计和施工技术

赖宁兴

(福建建工集团总公司，福建福州 350003)

1 概述

龙坊高架桥是某高速公路的一座跨越一个水电站引水渠的特大型桥梁，大桥全长1 183 m，引桥为40 m先简支后结构连续T梁，主桥为57 m+3×100 m+57 m的刚构—连续组合箱梁。由于受到实际地形及跨越引水渠的限制，桥梁15号～18号四个主墩，14号过渡墩和1号～13号引桥墩均位于溶洞区;再加上桥梁桥高较高，最大桥高为59 m。因此此桥对我们桥梁的地质勘查、下部结构设计计算、桩基础施工都提出了一些特殊的要求。文章结合本桥梁的勘察、设计、施工阐述岩溶发育区的桥梁工程地质勘察、设计和施工的一些措施，望能给类似工程的勘查、设计、施工有一定的指导意义。

2 岩溶区桥梁地质勘探

为了能够全面了解本桥的工程地质情况，本工程在工程可行性研究及初勘的地勘基础上综合采用物探和逐桩钻孔的方法进行地质勘查，得出地质柱状图、地质纵剖面图、地质横剖面图，从而全面、综合的探索清楚此桥梁的地质情况。

3 岩溶区桩基的设计

下面以龙坊高架桥主桥的17号桥墩为例阐述溶岩地区桥梁桩基设计。此主墩桩基的设计单桩顶承载力为23 150 kN，桩基采用4根直径2.8 m接承台的群桩设计。由地勘资料的柱状图可知桥墩处的粘土和碎石土较厚，且其摩阻力系数不高，并且主桥跨径为100 m，跨径大对桩基承载力要求高，但桥梁桩基所处的地质柱状图显示中风化白云质灰岩埋深不是很深，强度达到50多兆帕，故设计时考虑主要按嵌岩桩设计。但地质柱状图中描述中风化白云质灰岩厚层状构造，裂隙发育，溶蚀发育，顶部、底部均见溶蚀面，岩芯破碎，呈块状，如纯粹按嵌岩桩设计基岩不完整，桥墩高度较高，桩基嵌岩深度提出了较高的要求，要求在3倍桩径以上，且要求溶洞顶板厚度在3倍桩径以上，不能完全满足承载力要求。但由于桩基的溶洞呈串珠状分布且高度较大，个别桩基在40多米的深度范围内均难以形成满足设计要求的完整中风化岩层。因此，综合考虑按照JTG D63-2007公路桥涵地基与基础设计规范［2］第5.3.4条关于支承在基岩上或者嵌入基岩内的钻(挖)孔桩，单桩轴向承载力容许值(公式中各符号物理意义详见规范)。对于溶洞较发育且大直径桩基，桩基基岩完整性难以明确的桩基，以公式中第二项的桩周基岩及第三项桩周围土体摩阻力来提供桩基承载力而计算得到桩基长度，将桩端的支撑力作为安全储备来考虑。而上述桩基设计的基本条件是桩底2倍桩基范围内不存在大溶洞;对于较小的桩内溶洞及能基本明确的桩底小溶洞，在桩基设计过程中可以考虑大部分桩端承载力，从而达到减少桩长的目的，以实现桩基设计的经济性和安全性。

4 岩溶区桩基处理措施

为使溶洞桥梁桩基在施工期间能顺利成孔、成桩，保证桩基在施工期间的安全和桩基质量;为使溶洞区桥梁桩基在营运使用阶段安全、保证地基承载力能满足使用要求［1，3］。基于以上两点龙坊高架桥的桩基进行了一定的溶洞处理措施。

在溶洞发育区进行桩基施工前期应进行足够、完整的地质勘查，然后认真、科学的分析地质勘查报告，做到对溶洞发育心中有数、溶洞处理心里有预处理方案。避免给溶洞区桥梁桩基的施工带来意外，尽可能降低岩溶对桩基施工和使用阶段的不利影响。施工过程中遇溶洞可采取如下几种方法进行处理:

1)对于小溶洞，施工过程中漏浆量少，可采取抛片石、碎块加粘土块、袋装水泥或者灌注混凝土等方法，填堵溶洞，形成人工护壁;

2)对大溶洞(溶洞洞高大于5 m)或者多层(串珠状)溶洞可采用双层护筒护壁，护筒之间应注浆处理，以确保施工安全。但不建议采用护筒跟到桩底的方法，那样会大幅度减少桩基跟孔周围土体或者岩体的摩阻力，从而降低了桩基使用阶段的安全性;

3)对桩基单边有溶洞及溶洞顶板极薄的桩基，在施工中可按3∶1比例抛填片石和粘土并反复冲击成孔，从而达到密实溶洞的效果;

4)对于特别复杂溶洞地区，应在桩基施工时进行一定的预处理，如化学注浆法、喷射混凝土注浆，保证桩基施工时溶洞区有足够密实的填充物。这种处理方式不仅保证了施工期间的安全，还可以确保桩基使用阶段的可靠性。

5 结语

由于我国地质环境复杂，在岩溶发育区修建桥梁是难免的，而溶洞区的桥梁桩基的设计和施工都有一定的特殊性及复杂性。文中所阐述的一些设计方法和施工措施对岩溶区桥梁桩基设计和施工能有一定的借鉴和参考意义。

［1］JTJ 041-2000，公路桥涵施工技术规范［S］.

［2］JTG D63-2007，公路桥涵地基与基础设计规范［S］.

［3］何鹏祥.岩溶区桥梁桩基施工技术及设计方法研究［D］.长沙:湖南大学，2002.