山区高速公路岩溶地质桥梁桩基处理方案分析

山区高速公路岩溶地质桥梁桩基处理方案分析

张凯强

中铁十一局集团第二工程有限公司 湖北省 十堰市 442013

摘要：在桥梁基础施工的实际工作中，岩溶这种不良地质的出现，如果处理不好就会对建筑质量造成影响。因此，为了提高复杂地质条件下该桥下部结构施工的可靠性，有必要对不同发育程度岩溶地质采取有针对性地施工处治方案。岩溶区桥梁工程，要结合地质条件，制定出科学，合理的设计，施工方案，对桩基施工工艺进行优化。鉴于此，本文主要分析山区高速公路岩溶地质桥梁桩基处理方案。

关键词：山区高速公路；岩溶地质；桥梁桩基

中图分类号：U445    文献标识码：A

1、引言

在岩溶地质中，开展高速公路桥梁桩基施工难度比较大，常见的问题有：充盈系数大，有些实例取值可以达到4.造成施工成本增加；护壁泥浆的损失使得桩体夹砂造成成桩质量不高。与普通桩基相比较，岩溶桩基地质环境复杂，质量控制工作难度很大，而且还存在工期长、安全影响因素多等问题，如何高效地开展岩溶桩基设计和应用高效的施工技术对其进行治理一直都是工程实践过程中重点研究问题。

2、岩溶山区复杂的地质特点

为满足社旄经济収展更高要求，中国高速高速公路正在不断兴建并日臻完善，然而因面对地理环境的差异，其对应施巡技术与巡艺亦各不相同，鑑于应结合现场实际情冴拟定具高度可行性之施巡僱案并辅以合适之施巡技术不仅能降低施巡之难度也能减少所产生之施巡问题。因其地质条件特殊，面临熔岩山区的环境施巡过程中，以硫酸盐，卤化物和碳酸盐为主的可溶岩发生了高度化学溶蚀反应，収展较强区域甚至字正腔圆地分布有较大地下暗河，廊道及较大地下溶洞等，给高速公路桥梁桩基造成徇大冲击。

3、岩溶桩基处理方案

项目部综合考虑勘测资料，施工图纸及施工技术规范等因素，并组织了相应的人员进行了探讨和分析，最后得出了在施工过程中应对桩基溶洞要综合考虑如下方案的结论。设计管理方面，设计工作应以动态设计为基础，部分桩基位于溶洞位置，相应设计需要以“桩，孔，图案”为原则进行，确保工程安全性。施工现场需要根据不同的流程，进一步理清处理方案。

（1）不作处理: 溶洞、土洞中桩身若能被充分充填而保持硬塑状态时，无需再处理。

（2）回填处理: 如果洞内的桩体未能完全填充，或者虽然填充了但仍然处于软塑状态，那么就需要根据地表覆盖的具体情况来实施有针对性的处理措施，具体的解决方案包括:①如果地面覆盖层是容易塌陷的地形，或者覆盖层没有软弱层，那么可以采用片石∶黏土=7∶3的比例来填充溶洞，在施工期间若相同部位出现多次漏浆现象，也需可考虑采用低标号素混凝土回填的方法来治理。②施工期可能存在孔口坍塌的问题为了避免该问题的产生，若地表覆盖层是容易坍塌的地形且材料以卵石土和粉土为主、沙土、淤泥等又需在前述回填基础上再设钢护筒加以保护。而若覆盖层中夹杂有易坍塌层时，若软弱层厚不超过3 m,钢护筒可以下到比夹层低约2 m的地方，但也要保证钢护筒总长大于5 m。

（3）钢护筒处理: 在桩身的范围内，如果始终保持软塑的状态，并且溶洞的形态是单一高度小于4 m的溶洞或者是高度介于6~10 m的串珠状溶洞，那么，钢护筒也需在填塞处理后再布置。

（4）综合处治: 当孔口附近出现容易坍塌的层或薄弱的覆盖层，并且这些层的厚度相对较大，同时附近还有河堤或公路等建筑结构时，则仍需设置较长的永久钢护筒作为保护措施，也可采用地表预注浆来进一步增强工程的安全性。

（5）专项处治: 如果桩身范围内的溶洞为空洞或半充填状态，则设置桩体时应按照“一个孔，一个图案”的原则进行针对性设计。

4、山区高速公路岩溶地质桥梁桩基处理方案分析

4.1、岩溶地质勘察

（1）在岩溶区对桥梁进行地质勘察时，要按所定线位及构筑物位置每墩台至少探测两个钻孔，必要时配合物探综合探测，对于物探异常区内合适的钻孔验证、岩溶发育的复杂桥位应采用逐桩钻探以提供全面的地质信息、同时提出了桥梁桩基设计及岩溶治理建议。（2）钻孔要通过溶洞打入稳定岩土层中，对一般性桩基础的勘探要深入到预计桩端平面下不少于1~3倍桩径，且不少于4m；端承桩钻孔深度不得低于桩径3~5倍。（3）岩溶是一种地下隐蔽不良地质，岩溶洞隙具有复杂的空间形态，按目前规范和勘探技术尚很难全面准确地识别出来，仅能具有代表性地进行探测，要强化动态设计、强化勘察技术人员和设计人员之间的交流互动和技术交底、强化地质分析和定量评价等措施，从而合理地确定桩基方案。

4.2、小型空洞、中型填充型溶洞处理

（1）对水流渗透动力较弱的小型溶洞，中型充填溶洞和大型局部充填溶洞，推荐使用更具性价比的黏土片石抛填法进行处治；（2）循环次数应以该溶洞致密完整，无渗漏为原则；对比钢制护壁筒处填法，黏土片石抛填处填法性价比较高，工程经济性较好。

4.3、较大型、成串珠状、水联通通道型溶洞处理

（1）抛填筑壁法特点

1）因黏土片石抛填处治工艺连续性差，效率低下，若现场施工安排不到位，很容易诱发塌孔病害发生，为了确保处治效果，要适当加大循环处治的数量，严格控制水头并对地面沉降进行适时监测。该工程前期循环处理最多达12处，却因现场施工安排不当而导致周边地面沉陷事故的发生，处治终告失败；2）因充填黏土片石为硬塑性材料，在重复回填处治时流动渗透能力受到限制，因不能及时铺展，造成回填区上段留有通道；混凝土后期浇筑时，因混凝土流动性显着大于黏土，致使混凝土沿着预留通道绕填筑空间直接流入未回填空洞，最终导致混凝土浇筑过量和结构自重加重。

（2）钢护筒跟进法特点

1）工程地质勘查数据显示，该施工工程连通溶洞较多，钢制护壁筒向下推压时，仅能将其推至基岩体顶，钻进机械遇有表面隆起的块石时易损坏钢制护壁筒，严重者易发生护筒大变形病害；2）因溶洞体积大而不充填，受施工荷载干扰，易诱发大范围塌方病害发生，钢制护壁筒受塌方应力影响易发生屈曲破坏。

（3）钢护筒跟进和抛填结合法

在对钢制护壁筒和黏土片石填充处治技术的优点和缺点进行客观分析后，我们提出了一种“黏土片石抛填+钢制护壁筒”的联合处理方案。该方案经过工程实践验证，效果显著，以下是施工的关键点:

1）在钢制护壁筒开始下沉之前，必须先通过黏土片石循环抛填处进行2~3次处理，并提前使用钻机冲击岩体，以防止钻头撞击到钢制护壁筒；2）预先充填黏土片石减少溶洞大范围塌方危险；3）对有连通工况溶洞时，为了确保黏土片石充填可靠，可以在高速压密的前提下适当掺混水泥并在第一时间截断动水通道、同步沉降钢制护壁筒并及时堵塞地下水通道。

4.4、绕避法

绕避法以避开中小型溶洞特别是相连溶洞群为核心，现阶段绕避法为岩溶地质处治最为合理和首选的理念。本例桥梁第11#桥墩相应桩基础地层岩溶较为发育和成熟，而在小里程侧岩溶发育程度显着不够，为了避让岩溶发育和成熟地区，我们提出了一个新的设计方案，即将原先的32m跨径调整为48m,并将上部的结构方式从简支改为连续体系。这样的调整使得桩基础避开了岩溶的成熟区域，同时桩的长度也减少了16m。

5、结束语

山区岩溶结构比较复杂，岩溶顶部比较脆弱且破碎，张开现象时有发生，岩溶在我国分布广泛，规模较大，桩基施工属于地下工程，易发生漏浆，塌孔，断桩，埋钻，卡钻和钻孔偏斜，不正确的施工会造成安全事故。桩基作为桥梁体系的基础，维系着桥梁的整体结构，其长度取值在岩溶区因个体差异而存在显着差异，或激进或保守；对于岩溶地区桥梁桩基问题，大多数工程师都是从设计理念或施工手段等方面分别进行深入研究，在勘察，设计及施工等方面没有形成完整的系统，基于此背景，对山区桥梁溶洞桩基治理方法进行探讨有着十分重要的实际意义。

参考文献：

[1]马雷,张浩.山区高速公路岩溶地质桥梁桩基处理方案分析[J].北方交通,2023(12):13-17.

[2]王林.山区高速公路桥梁桩基施工技术研究[J].工程技术研究,2022,7(02):80-83.