岩溶地区桥梁基础设计

岩溶地质情况下桥梁桩基础施工技术研究摘要：岩溶地区的桥梁工程不可避免地要将桥位设置在溶洞溶槽石林发育地区，基于此，以位于岩溶地区的某桥梁工程为例，在分析桥位地质条件的基础上提出冲击钻成孔的施工方案，并着重对冲击成孔及钢护筒跟进施工要点、不同孔径大小溶洞的处理、岩溶注浆、混凝土回填等技术环节进行了分析探讨，为同类工程提供借鉴。

关键词：岩溶地质;桥梁桩基础;桥梁施工;0引言岩溶即喀斯特地貌，主要为白云岩、石灰岩、盐岩、石膏等可溶性岩层遭遇地下水溶蚀后而形成的特殊地质。

岩溶地区一直以来被视为桥梁工程建设的“禁区”，岩溶地区施工建设的桥梁基础必须调整跨径、墩台改位、改用轻型浅基础结构，甚至移动桥位，以避开溶洞区域后进行桥梁基础常规施工。

钻孔灌注桩成桩技术对于各类地质条件均较为适用，承载力高且噪声、振动小，不存在挤土效应，可保证桩基施工质量。

钻孔灌注桩桥梁桩基施工技术应用于岩溶地区，能有效应对复杂的地质条件，在一定程度上降低建桥难度，保证工程施工进度，使桥梁工程社会效益和经济效益得以充分发挥。

1工程概况某大桥为梯形预应力钢筋混凝土简支梁桥，长860m，其主桥墩钻孔桩基础共136根，直径为ϕ200cm，该桥梁位于岩溶发育地段，地表卵石覆盖层厚最大达34m，大部分钻孔桩基础通过溶洞或溶槽，桥梁桩基持力层位于河床以下18～30cm。

溶洞溶槽处理是否得当是桥梁钻孔桩基础施工质量控制的关键。

岩溶地质条件下桥梁桩基础施工方案应根据每根桩基础覆盖层、溶洞溶槽发育、地下水等情况综合确定。

经过对该桥梁桩基地质条件等的分析，最终确定采用冲击钻成孔的施工技术，考虑到桥梁桥位溶洞溶槽情况复杂，桩基范围内岩层起伏多变，必须在施工期间通过冲击锤接触岩层后才能准确判断。

2桥梁桩基础施工技术要点2.1冲击成孔岩溶发育及溶洞较多地区的桥梁桩基施工过程中，容易发生卡钻、斜桩等问题，一些溶洞填充较满而另一些溶洞无填充或未填满，进而形成低压区，一旦溶洞内或裂隙处钻进受到压差作用影响，溶洞内或裂隙处便会渗入泥浆，引发漏浆及埋钻、扩孔、塌孔等事故。

溶洞地区基础设计及溶洞处理方案摘要：岩溶地区多位于丘陵和山地，地形陡峭、地质条件复杂，岩石类型主要为灰岩和白云岩。

在岩溶地区，溶洞较为常见。

岩溶其实属于可溶性岩层地带出现的特殊形态，存在较多的高度不等、重叠分散、规模较大、复杂程度高的溶洞。

当对桩基础进行施工的时候，对溶洞处理的好坏，对桩基础的施工效果及成桩的质量有着决定性的影响。

本文介绍岩溶地质条件下的桩基施工工艺以及处理溶洞的技术，确保桩基施工的安全顺利进行，并有效减低施工过程中发生事故的可能性，为类似岩溶地质条件下的桩基施工和溶洞处理提供经验参考。

关键词：溶洞地区；基础设计；处理方案引言在岩溶强烈发育的地区,由于地下存在大小不一、形状各异、且分布不均匀的溶洞,溶洞桩基在钻进施工过程中容易出现的问题比较多,给整个工程项目的施工质量和施工安全造成了不同程度的影响。

所以,了解桩基施工过程中可能出现的溶洞的各种情况,根据不同溶洞情况制定相应的处理方法,以确保桩基施工的可靠性。

1岩溶地区溶洞基础的特点岩溶地貌也称为喀斯特地貌，指的是水对可溶性岩石进行化学溶蚀后，通过冲蚀、潜蚀、崩塌等地质变化所形成的独特地貌。

基于此，岩溶地区溶洞基础普遍具有以下几点显著特征：（1）可溶性岩石多为强度较高的石灰岩，因此，进行路桥桩基施工时具有较大的成孔难度。

若成孔作业的冲击力过大，不仅会增大溶层突然击穿的几率，还会使桩体周围的溶洞区域产生负压，导致后续混凝土浇筑施工时，黄泥、片石等填塞物进入混凝土中，发生断桩问题；（2）岩溶底层钻孔施工时，若遇到溶洞或裂隙，则会导致护壁泥浆迅速流失，如果没有及时发现并进行补浆处理，就会因护壁泥浆液面下降而引发埋钻、扩孔、塌孔等施工问题，甚至会使整个孔位遭到破坏，引发极为严重的地面塌陷问题，对施工人员生命安全造成严重威胁；（3）很多岩溶地区的地下水位较高，地下水存量丰富，导致钻孔施工时，容易出现涌水量较大的情况，不利于对孔底沉渣的控制和清理，一定程度上加大了后续桩基施工和混凝土浇筑施工的技术难度和质量控制难度；（4）岩溶地区，基岩纵横起伏波动较大，很多岩石结构存在部分溶蚀的情况，导致基岩半边露头。

1、岩溶区路线方案选择1.1、岩溶地区路线方案总体设计原则岩溶对公路工程的危害是多方面的，为减轻或避免这些危害，公路的线位的比选是重要的战略性问题。

1.1.1、路线尽可能绕避岩溶强烈发育地段，如密布的岩溶漏斗区、岩溶洼地的漏水部位。

若因地形条件其他控制性因素不能绕避时，设计应坚持尽快通过岩溶强烈发育区的原则，缩短在岩溶强烈发育区的路线长度。

1.1.2、路线尽可能避免与可溶岩地段断层构造相重叠或近距离平行，尽可能减少的岩溶工程处治费用。

这些地段岩层破碎，岩溶普遍存在。

1.1.3、路线尽可能避免与溶蚀沟谷的岩溶泉出露线重叠。

溶蚀沟谷的地下岩溶发育，线状展布的岩溶泉之下存在地下暗河的概率较大。

路线宜选择山腰线、山脊线，这些地段的岩溶概率要小得多。

1.1.4、路线尽可能绕避土洞发育区。

土洞发育区一般具备以下条件：地形为低洼岩溶洼地或溶蚀沟谷，可溶岩之上的黏性类土的覆盖层较厚，地下水在覆盖层内的升降变化幅度加大。

1.1.5 线路绕避网状洞穴和巨大空洞区。

除了较大范围内岩溶发育极强或强烈地段的线路方案选择问题，局部的或个体的岩溶大洞穴危害，特别是对于桥梁桩基基坑的承载力和稳定性，也会控制着线路位置的选择，制约施工的难度和高额的成本。

1.2、特殊岩溶地形、地貌单元线路位置的选择与评价1.2.1 孤峰平原区的线路选择该区特点：地势开阔，起伏平缓，点缀着孤峰残丘，低洼平坦地带有较多的土层覆盖，地表岩溶不发育，地表水丰富，地下水位埋藏浅，有的多具有统一水面。

岩溶地质问题：即地下水位下降引起的地面塌陷及岩溶水的侵袭，影响基础稳定。

如果出现多次或突然的地面塌陷，给公路行车及其建（构）筑物带来很大的危害，也为整治带来极大的困难。

路线方案：(1) 线路避开取水点可能形成的最大下降漏斗范围在抽水形成的降落漏斗范围内，由于水力坡降大、地下水流速快，水动力作用强烈，有利于真空吸蚀作用而形成塌陷，尤其在抽水点附近，更有利于发生塌陷，线路避开取水点愈远愈有利。

普兰店海湾特大桥深水岩溶区桥梁基础设计林兆宗;孙玉兰【摘要】以哈大客运专线普兰店海湾特大桥为背景,研究岩溶地区基础设计的计算办法、施工方法的指导性原则、建议措施,总结分析适应岩溶地区的桩基计算基底溶洞顶板安全厚度的方法及岩溶处理措施.桩基设计保证了基础安全,对溶洞的有效处理,桩基成孔质量得到了保证.%On the basis of Pulandian gulf extra-long bridge on Harbin-Dalian Passenger Dedicated Line, this paper discusses the design calculation method and the guiding principles and proposed measures for the construction of foundations in Karst area, summarizes and analyzes the applicable calculation method for calculating the required thickness of Karst cave roof slab of pile foundation in Karst area, and the measures to treat karst. The design of pile foundation has guaranteed the safety of foundation and the efficiency of karst cave treatment, and the quality of pile hole.【期刊名称】《铁道标准设计》【年(卷),期】2012(000)005【总页数】4页(P82-85)【关键词】哈大客运专线;海湾大桥;特大桥;深水;岩溶区;桥梁基础;设计【作者】林兆宗;孙玉兰【作者单位】铁道第三勘察设计院集团有限公司,天津300142;哈大铁路客运专线有限公司,沈阳 110002【正文语种】中文【中图分类】U238;U442.21 概述(1)自然状况哈大客运专线普兰店海湾特大桥桥位处于既有沈大高速公路跨海湾大桥外海侧与高速公路桥位平行。

5 岩溶地区基础设计与施工指标、依据及病害处治技术5.1 岩溶地区基础设计与施工指标、依据岩溶影响程度岩溶对工程影响程度是岩溶地区基础设计与施工指标、依据，岩溶对路基工程影响程度划分见表5-1所列。

岩溶对路基影响程度分级表5-1注：①表中“模式”为路基病害的岩土工程模式（见4条）；②路堤或路堑设置在岩面覆土之上；③ｌ，L1：已查明的土洞底角与路堤（堑）的坡角间实际水平距离和计算临界水平距离。

岩溶对桥梁构筑物的影响程度分级见表5-2。

岩溶对桥梁、构筑物地基影响程度分级表5-2注：①：已查明的旁侧岩洞底角至基础边缘的平面距离；L2：已查明的旁侧岩洞底角至基础边缘的临界平面距离，由计算确定； b ：基础宽度；②表中“岩体等级”为岩体基本质量等级，见《岩土工程规范》（GB50021-2001）③表中土洞底角至路堤（堑）坡角间临界水平距离L1以及岩洞底角至基础边缘间临界水平距离L 2，参见附录B ，由下式确定：i i ctg H L α∑=)2(1 （）注：i α为坍塌扩散角，对土层i α=24510ϕα-=i，其中ϕ为土层内摩擦角；对岩层i α为等效内摩擦角，按试验或地区经验确定，初步确定时，可参照附录C 取值。

5.1.2溶洞稳定性评价等级和分级岩溶地区地基评价等级和稳定性分级是基础设计与施工的主要依据，见表5-3和表5-4所列。

岩溶地基评价等级 表5-3注：中等条件参照强与弱、较大与较小分类结合具体条件进行。

岩洞稳定性分级表表5-4洞体表面特征等三项主要因素来评定。

5.1.3岩溶稳定性因素评价岩溶地区地基与岩洞稳定性因素评价是基础设计与施工的主要依据（表5-5）。

岩洞稳定性因素评价表5-55.1.4地基承载力和变形岩溶地基中，当利用岩洞顶板岩体作为桥梁、涵洞或其他构（建）筑物基础持力层或主要受力层，在满足下列条件之一时，允许采用现行确定岩石地基承载力的方法确定岩溶岩石地基承载力(含桩、墩基)：（1）岩溶稳定验算中，岩洞顶板厚度满足岩溶地基稳定性验算：岩洞自身重力平衡及与外荷协同作用下的稳定验算，对验算与综合评价不满足本指南要求的岩溶地基，当需利用时，均应进行处治或加固。

岩溶地区基础设计的一般原则方小丹（华南理工大学建筑设计研究院）一、问题的提出岩溶地区建筑物的基础设计是工程师们常感困惑的难题。

多年来的工程实践，有机会接触不少此类问题，有成功的心得，也有对失败的思考。

本文拟通过对其中部分有代表性的工程实例的简要介绍分析，来探讨岩溶地区基础设计的一般原则。

例1、广州市景泰坑某住宅小区工程概况：建筑物九层，局部十层，首层层高5.6m，其余2.8m，总建筑面积6.5万㎡，钢筋混凝土框架结构。

场区工程地质条件：人工填土，耕植层厚0.8-2m，坡洪积层（粘土及粉质粘土）厚4～8m，标贯数3～10击；残积层（粘土、粉质粘土、粉土）厚3～12m，标贯数5～15.5击。

下伏基岩为石炭系壶天群灰岩，灰色、深灰色，岩质坚硬，岩石上部裂隙发育，有三个钻孔发现溶洞，洞深分别为0.2、1.3、1.55m，有填充物。

场地内，发现钻孔8#、9#、12#、13#、14#一带灰岩顶面标高特别低，与周围钻孔的灰岩顶板标高相差3～10米不等，该地段区域存在一个以8#、13#为中心的溶蚀漏斗。

基础型式：采用天然地基上的条形基础，基底置于坡洪积粉质粘土层上，设计估算最大沉降6-7㎝，竣工验收时实测5.7㎝。

建成后效果良好。

例2、肇庆市某办公楼工程概况：十四层钢筋混凝土框剪结构，一层地下室，总建筑面积约2万㎡。

场区工程地质条件：耕植土层0.3～1m，淤泥及淤泥质土层7～10 m。

粉质粘土，粘土层4～7 m。

下伏基岩为灰岩，岩溶发育，溶洞高0.5～3.1m不等。

基础型式：采用桩筏基础（混凝土灌注桩加筏基）。

考虑到淤泥层的透水性很差，桩距较密的沉管灌注桩将造成地面隆起，桩的质量难以保证，故以挤土桩（沉管灌注桩）与排土桩（钻孔灌注桩）相间，桩端支承于残积层上。

建成后效果良好。

例3、韶关某办公－住宅楼工程概况：二十层钢筋混凝土框－剪结构，一层地下室，总建筑面积约3万㎡，柱最大轴力约2000t。

场区工程地质条件：冲洪积软可塑粉质粘土，粘土8～20 m，其中卵石层平均厚3～4 m，下伏基岩为灰岩，灰色，岩质坚硬，岩溶发育，钻孔见洞率约28%，溶洞深0.5～3m不等。

岩溶地区桩基础设计中几个问题的探讨
岩溶地区是指由于岩溶作用而形成的特殊地貌和地质条件的地区。

在岩溶地区，由于软弱的岩石和洞穴等地质条件存在，桩基础是一种
常用的基础形式。

但是，在桩基础设计中，存在着一些问题，需要仔
细探讨。

首先，岩溶地区的地质条件复杂，导致难以确定桩身的承载层位。

一方面，由于地层变化剧烈，难以确定桩基础的有效长度；另一方面，由于地下水循环不规则，桩基础的侧向摇摆也难以预测。

因此，在桩
基础的设计中需要进行详细的勘察和分析，并且采用多种方法来确定
承载层位，包括静力触探、岩芯钻取和地震波速测试等。

其次，岩溶地区的软弱岩体易发生塌陷和变形，导致桩基础的承
载能力下降。

因此在桩基础设计中需要采用一些合适的加固措施，以
提高桩身的承载能力和稳定性。

如可以采用加固桩、钢筋混凝土加固
壳体、地基处理等方法来解决问题。

最后，岩溶地区的地下水运动不规则，可能会导致桩基础的腐蚀
和变形。

因此，桩基础设计中对地下水情况的分析和控制也非常重要。

可以采用地下水位降低和防水措施等方法来避免地下水对桩基础的影响。

总之，岩溶地区桩基础设计中需要充分考虑地质条件和地下水状
况等因素，以确保桩基础的稳定性和承载能力。

在实际施工中，需要
采用多种方法来解决问题，确保工程的质量和安全。