岩溶区公路桥梁基础设计与施工

宋光晟

（重庆市万州区交通设计院 重庆市万州区 404000）

岩溶区公路桥梁基础设计与施工

宋光晟

（重庆市万州区交通设计院 重庆市万州区 404000）

岩溶地基对于公路桥梁的危害非常大，因此必须对基础设计与施工予以高度重视。对此，本文首先介绍了岩溶区公路桥梁基础设计要点，然后对岩溶区公路桥梁基础施工技术进行了详细探究，以期提高岩溶区公路桥梁基础设计与施工水平。

岩溶区；公路桥梁；施工

1 引言

岩溶指石灰岩等可溶性的岩层在长期流水溶解及剥蚀作用下，产生了特殊水文地质和地貌现象。当公路桥梁建设需要穿越岩溶地区时，必须结合实际情况选用具体的基础设计方案，并且加强施工质量控制，有效降低施工的难度和工程造价。

2 岩溶区公路桥梁基础设计要点

2.1 加固地基（扩大基础）

①清爆施工方法，通过揭露溶洞充填物，能够有效清除岩溶地基填充物，或者使充填物迅速风干，以此提高地基强度。②如果溶洞在持力层范围内，则应该清除原有填充物，结合溶洞宽窄实际情况打入小钢轨，并且使用混凝土进行填塞处理，并且设置钢筋混凝土盖板进行加固。③如果溶洞埋藏深度较小，并且有较厚的碎块石堆积物，则可以采用压浆施工方法，如果堆积物地基的主要组成为粘性土、砂类土等以细颗，则可以采用旋喷桩施工方法进行加固处理。

2.2 桩基础

对于岩溶区公路桥梁基础处理，最为有效的方法就是桩基础桩基础处理办法。在桩基础设计和施工过程中，应该注意以下几点：①如果公路桥梁地基以下溶洞较大，而且埋藏较深，但同时无法满足顶板厚度检算要求，则只能够采用桩基础处理办法。如果岩面溶蚀高差在1m以上，或者岩溶洞穴平面、剖面尺寸在1m以上，则可溶性岩层埋深应该控制在8m以上，如果地基岩层部分缺角，并且无法采取有效措施进行嵌补，则均可以采用桩基处理办法。②钻（挖）孔桩在穿过溶洞进入完整基岩中的深度应该控制在5倍桩径以内，如果无法符合这项要求，则应该结合地质资料重新进行计算。③对于桩尖下伏溶洞处理办法，还应该考虑以下几个方面：

（1）如果溶洞顶板岩层完整性较高，而且强度较高，洞跨大于3倍桩径，则可以根据顶板受弯矩合理估算顶板安全厚度：

式中：q——指的是溶洞顶板自重加上覆盖土层均布荷载，kN/m；

[δ]——一般取灰岩1/10容许抗压强度，MPa；

M指的是弯矩，综合考虑顶板岩石的完整性，可以具体分为简支梁、悬臂梁、和固端梁。

（2）如果溶洞顶板岩层的完整性较好，而且强度比较高，洞跨小于3倍桩径，则可以根据顶板受剪应力合理计算顶板安全厚度：

式中：q——指的是溶洞顶板自重加上覆盖土层均布荷载，kN/m；

τ——对于灰岩取1/10容许抗压强度，MPa；

p——指的是桩尖对溶洞顶板的集中力，kN；

L——指的是溶洞平面周长，m。

通常情况下，如果完整基岩顶板厚在10m以上，则对于基底以下溶洞可以不进行处理。

（3）在公路桥梁基础设计过程中，应该注意到桩基负摩擦力的影响。通常情况下，地基土石在受到扰动后会在自身重力的作用下固结下沉，因此会产生向下的摩擦力，即负摩擦力，这就会导致桩基受到破坏。

（4）当桩穿过多层岩溶层，并且支立于坚固的岩层上时，不需要考虑多层岩溶层对桩侧摩擦阻力的影响，因为岩溶层与桩侧之间的摩阻作用，在本质上不同于一般土与桩侧之间的摩擦阻力作用。

3 岩溶区公路桥梁基础施工技术

3.1 钻成孔灌注桩施工技术

3.1.1 钻成孔灌注桩的施工原理

钻孔灌注桩施工方法有正循环钻成孔法、反循环钻成孔法。正循环钻成孔法和反循环钻成孔法大体相同，只是排渣方式不同。在正循环施工中，泥浆由泥浆泵输进钻杆内腔后，经钻头的出浆口射出，带动钻渣沿钻杆与孔壁之间的环状空间上升到孔口溢进沉淀池后返回泥浆池净化，再循环使用。但是，正循环回转钻进时，孔壁之间的环状断面积大，而在岩溶地区桩基成孔时，钻渣的粒径较大，故造成泥浆的上返速度低，排除钻渣差。从使用效果来看，正循环钻进劣于反循环钻进。因此，岩溶地区的桥梁桩基常采用反循环钻孔灌注桩施工。

反循环钻进成孔的方法是，在施工的桩顶处埋设护筒，护筒的直径比桩径大15%左右，然后安置钻机。钻进工作时，转盘带动主动钻杆旋转，从而使钻头钻进。在钻进过程中，冲洗液（水或泥浆）从钻杆和孔壁的环状间隙中流入钻孔底部，并携带被钻头切削下来的钻渣，由钻杆内腔返回地面，与此同时，经过过滤后的冲洗液又返回钻孔内形成冲洗液循环，这种冲洗液循环的钻进方法称为反循环钻进。反循环钻进成孔按照冲洗液循环输送钻渣的方式，动力来源和工作原理可分为泵吸、气举和喷射反循环钻进方法，而泵吸和气举反循环钻进方法是常用的方法，其施工原理如图1所示。

3.1.2 钻成孔灌注桩的优缺点以及适用范围

该桩型成孔直径大，一柱一桩，受力明确，施工方便，适用于单桩荷载大、地下有孤石或夹层分布、岩溶表面起伏大等情况，用这种桩能钻穿孤石和夹层，将桩端可靠地支承在持力层上，桩端的嵌岩情况也好。但是，钻孔桩不宜用在岩溶裂隙多，溶沟多的基岩中，因为施工中容易造成卡钻，钻杆沿岩溶斜壁偏斜，以至打偏等现象。钻孔成败的关键是防止孔壁坍塌。当钻孔较深时，在地下水位以下的孔壁土在静水压力下会向孔内坍塌，甚至发生流砂现象。钻孔内若能保持比地下水位高的水头，增加孔内静水压力，能稳定孔壁、防止塌孔。护筒除起这个作用外，同时还有隔离地表水、保护孔口地面、固定桩孔位置和起到钻头导向等作用。

3.2 人工挖孔桩施工技术

人工挖孔钻灌注桩施工技术一般应用于土体坍滑支护施工中，具体的施工顺序为：根据图纸设计要求进行放线，然后分段进行开挖施工，确保土壁至少0．5m的直立状态，在孔底还需要开挖水坑，及时排除积水；护壁模板的高度可以根据土方开挖施工位置高度进行确定，通常是4～8块的1m组合钢模板；通过设置操作平台，可以确保上下护壁能够搭接良好；如果桩基的直径比较大，并且土质出现了渗水等问题，则还可以在护壁中适当配筋；当护壁混凝土强度足够时，即可拆除模板，并且继续开挖土方。通过循环上述施工方法，能够有效达到设计深度要求。在进行混凝土灌注前，可以使用小型吊运工具缓慢放入钢筋笼，然后再对孔内土的厚度进行测量，将最大塌落度控制在10cm以内。需要注意的是，混凝土灌入需要使用混凝土导管垂直灌入，并且严格控制混凝土的离析现象。

图1 钻成孔灌注桩的施工原理

3.3 扩大基础施工对策

扩大基础可以分为三种类型，分别是不需加固地基、换填加固地基以及砂桩加固地基，结合实际情况对地基进行处理，能够确保符合岩溶区公路桥梁的地基处理要求，提高地基承载力。在实际施工过程中，结合基岩强度和标高，应该依据以下原则进行地基施工处理：①如果基坑位置岩体呈犬牙交错状，或者呈石林状，并且基岩层的强度较好，则可以根据基岩层的实际标高，采用多补缺施工方法：彻底清除溶沟中的软弱体，然后回填片石或级配砂砾，最后进行混凝土注浆处理，这样能够有效充盈基础以下及附近的溶洞和裂隙。②对于岩层完整且强度较好，左右侧岩面高差悬殊的桥台基础，可根据实际地形，将向桥台在结构缝处成错台布置，并根据台身高度及承载力要求调整基础标高尺寸。

4 结语

综上所述，随着岩溶地区大规模高等级公路及桥梁的建设，岩溶地区桥梁桩基的设计和施工方法研究己成为我国基桩研究的一个发展方向。本文首先对岩溶区公路桥梁基础设计要点进行了分析，具体包括加固地基以及桩基础设计这两点，然后对岩溶区公路桥梁基础施工技术进行了详细探究。在实际施工过程中，首先需要对施工现场进行现场勘察，根据实际情况选用具体的施工技术，并加强施工质量控制，这样才能促进岩溶区公路桥梁基础设计施工水平的提高。

[1]胡震宇.岩溶地区公路桥梁钻孔灌注桩成孔难点和施工技术研究[J].建筑知识：学术刊，2014（04）：444.

[2]王旭东，汪贝贝.公路桥梁工程施工中岩溶桩基施工技术的探讨[J].山东工业技术，2014（23）：109.

[3]张秉旭.岩溶地区桥梁基础设计与施工[J].辽宁省交通高等专科学校学报，2014（01）：25～27.

U445.55

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1004-7344（2016）17-0128-02

2016-5-22