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桥梁桩基础在岩溶地质条件下应用
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摘 要：分析不同类型桥梁基础的特点及适应条件，岩溶地质桥梁基础的处理办法和桥梁桩基础的应用，以及施工过程的技术措施。
关键词：桥梁基础；岩溶地质；桩基础
1 引言
桥梁基础设计与施工质量的好坏，是整座桥梁质量的根本问题，只有掌握桥梁基础的分类、特点，掌握基础的适用范围，才能使专业人员设计和施工时更好地注意发挥各类基础的特长，才能更合理选择适宜的基础，确保建成的桥梁能安全、经济、舒适、高效地使用，尤其是在岩溶地质这个特殊的环境下。
2 基础分类、特点
基础根据埋置深度分为浅基础和深基础两大类。基础埋置深度小于5m的称为浅基础：埋置深度太于5m，则称为深基础。基础埋置在土层内深度虽较浅，但水下部分较深称为深水基础。
2.1 浅基础特点、分类
天然地基浅基础特点是施工简单，不需大型的机具设备，比较经济，在中、小型桥梁上使用较广泛。浅基础根据受力条件及构造可分为刚性基础和柔性基础两大类。刚性基础：基础内不需配置受力钢筋，这种基础称为刚性基础。特点是稳定性好、施工简便、能承受较大的荷载。缺点是自重大，受地形限制。柔性基础：必须在基础中配置足够数量的钢筋，这种基础称为柔性基础。特点是整体性能较好，抗弯刚度大，对上部结构产生的附加应力比较小。缺点是柔性基础主要是用钢筋混凝土浇筑，钢筋和水泥用量较大，施工技术要求较高。
2.2 深基础特点、分类
深基础特点是承载力高、稳定性好、埋置深度大、工期短、适应大型及大跨度桥梁的建设。常用深基础有桩基础、气压沉箱基础、沉井基础等。
桩基础是一种常用的深基础，它是由若干根桩和承台两个部分组成 桩基础的作用是将承台以上结构物传来的外力通过承台，由桩传到较深的地基持力层中去。桩基础的特点是承载力高，稳定性好、沉降量小而均匀，具有较好的适应性。桩的施工方法种类较多，主要的是钻孔法和打人法。目前常用的有钻孔灌注桩.挖孔灌注桩、打人桩；沉箱是一个有盖无底的箱形结构物，人在压人压缩空气的工作室内挖土，沉箱在自重作用下沉人土中。沉箱的优点是整体性强，稳定性好，能承受较大的荷载，在下沉过程中能处理障碍物，基底的处理和质量能得到保证。缺点是气压沉箱费用高，要有一套完整的设备，人在高压下工作效率低.进度慢，施工组织较复杂；沉井基础在桥梁工程中较为广泛的应用，它是以井内挖土，依靠自身重量克服井壁摩阻力后下沉至设计标高，然后经过砼封底，并填塞井孔，使其成为桥梁墩台或其他结构物的基础。沉井基础特点是埋置深度可以很大、整体性强、稳定性好，能承受较大的垂直荷载。
3 岩溶地质桥梁基础的处理办法
由于溶洞的规模和类型不同，它们对桥梁稳定性的影响程度也不同，当然对其处理的方法也应有所不同。
3.1 加固地基(扩大基础)
(1)当溶洞顶覆盖较薄，可采用清爆的方法，揭露溶洞充填物，以便清除、换填，或使充填物风干，提高地基的强度。
(2)若溶洞位于持力层范围内时，清除覆土及原填充的土质，视溶洞宽窄分别打入小钢轨，用浆砌片石或混凝土填塞，设置钢筋混凝土盖板或基础内部加钢筋网。
(3)对于溶洞埋藏不深，洞中有较厚的碎块石堆积物，可采用压浆的方法使其固结。对于粘性土、砂类土等以细颗粒为主的堆积物地基，可采用旋喷桩方法加固。
(4)若溶洞位于基底以下一定距离，且符合完整顶板厚度与跨长之比小于2.0，或溶洞跨长大于8 m、但厚跨比值大于2.0；顶板岩层完整性较好，溶洞形态大小探测清楚，一般认为地基不需加固。
3.2 桩基础
桩基础是处理桥梁岩溶地基最有效的方法。设计与施工时应注意的基本原则如下。
(1)当桥梁地基下的溶洞较大，埋藏较深，但又不满足顶板厚度检算要求时，只能采用桩基础。当岩面溶蚀高差大于1 m或岩溶洞穴平面、剖面尺寸大于1 m者，可溶性岩层埋深在8 m以上，基底岩层部分缺角且无法嵌补，明挖或水下施工压浆有困难等情况均可使用桩基处理。
(2)钻(挖)孔桩在穿过溶洞进入完整基岩中深度不得小于5倍桩径，若实际值小于此项要求时，应结合地质资料进行加深或验算。
(3)对于桩尖下伏溶洞，是采取穿过溶洞还是桩尖立于溶洞顶，须根据检算和经验设计。一般情况若完整基岩顶板厚大于10 m 且顶板厚与溶洞孔径之比大于2时，基底以下溶洞可以不处理，否则应该采用桩基穿过溶洞。
(4)设计时应重视桩基负摩擦力的影响。一般地基土石在扰动之后都会在自重的作用下固结下沉，特别是由于大量开采地下水而导致地基软弱层相对桩基固结下沉，因而产生一个向下的摩擦力，即负摩擦力，从而增加了桩基所承受的轴向荷载，甚至可能导致桩基破坏。
（5）当基桩穿过多层岩溶层支立于坚固的岩层上时，不应考虑多层岩溶层对桩侧起摩阻作用，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阻作用。
4 岩溶地质桥梁桩基础的应用
4.1 支承桩及嵌岩桩
支承桩及嵌岩桩安全性高、抗震性好，是首选的桩基类型。当覆盖土层的摩阻力不足以提供桩基的竖向承载力，或不能满足沉降要求时，须采用支承桩或嵌岩桩，桩基的承载力可按规范公式计算。此类桩基的设计难点是如何确定桩底岩层的厚度，通常认为桩底有连续3倍桩径的完整岩体是安全的，但无定量的理论依据。
4.2 摩擦桩
在岩溶地区采用摩擦桩有两种情况：一种是覆盖层的摩阻力足以提供桩基的竖向承载力，桩基不进入溶洞区；另一种则是桩底进入溶洞区并终孔在薄顶板或充填物中的情况，此时计人覆盖层及溶洞充填物和溶洞岩体的摩阻力。前一种与普通桩基的设计计算没有太大区别，但要注意保证桩底与溶洞间土层及岩体的厚度；后一种摩擦桩的计算则要根据具体情况变通应用规范公式，设计的难点是：合理选取溶洞区桩侧土的极限摩阻力及桩底支承力如何计入。
4.3 打入桩
在岩溶地区采用打入桩， 目前并不是常规方法，但在合适的条件下也是一个很好的方案。打人桩避免了钻孔桩施工时的塌孔风险，及多次回填或其它措施(如钢护筒)带来的费用增加。打人桩基础通常为群桩，可采用预制预应力高强混凝土管桩，也可采用钢管桩，对于管桩应避免桩底直接打到岩面，且都应注意岩面倾斜等不利情况。
5 岩溶地质桥梁桩施工的技术措施
基于以上的分析，岩溶地区桥梁桩基施工的技术措施主要包括以下几个方面：
（1）岩溶地区桩基施工，必须根据不同的地质条件遵循相应的处理原则。对于岩溶,首先应对填充物进行土工试验，分析其物理力学特性,检测容重、含水量、孔隙率等，为注浆参数计算提供依据。然后根据地质钻探资料和填充物情况，对每根桩设计出相应的溶洞处理方案、成孔方法及施工措施。对每种处理方案，都要进行仔细的计算。
（2）对于上覆土层较厚、地下水较丰富的摩擦桩，采用钻孔法为宜。当钻进到达溶洞顶板时，冲击钻头操作要平稳，尽可能少碰撞孔壁,并减少冲程悬距(不大于0.80 m) ，慢慢穿过并及时采取防护措施，按一定比例投入黄土和片石来封堵，防止漏浆。
（3）桩基穿过多层溶洞或暗河，抛填粘土袋及片石用冲锤挤填桩外溶洞空间，采用2 层、3 层钢护筒防塌孔是较好的选择。在桥施工时，因该地区岩溶裂隙发育，当钻孔进入岩层后发生漏浆时，及时加强护壁。
参考文献
［1］刘梦泽. 岩溶地区桩基钻孔施工［J］. 铁道标准设计, 2004,(08).
［2］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).
［3］冯卫东. 岩溶地基桥梁桩基施工技术［J］. 铁道标准设计, 2002,(08).
［4］丘斌. 岩溶地区桥梁桩基设计［J］. 铁道建筑, 2004,(05) .
［5］徐进前,叶慧. 石灰岩岩溶地区桥梁桩基设计与施工［J］. 中南公路工程, 2001,(02). 来源: 《建筑中文网》.
关键词：桥梁基础；岩溶地质；桩基础
1 引言
桥梁基础设计与施工质量的好坏，是整座桥梁质量的根本问题，只有掌握桥梁基础的分类、特点，掌握基础的适用范围，才能使专业人员设计和施工时更好地注意发挥各类基础的特长，才能更合理选择适宜的基础，确保建成的桥梁能安全、经济、舒适、高效地使用，尤其是在岩溶地质这个特殊的环境下。
2 基础分类、特点
基础根据埋置深度分为浅基础和深基础两大类。基础埋置深度小于5m的称为浅基础：埋置深度太于5m，则称为深基础。基础埋置在土层内深度虽较浅，但水下部分较深称为深水基础。
2.1 浅基础特点、分类
天然地基浅基础特点是施工简单，不需大型的机具设备，比较经济，在中、小型桥梁上使用较广泛。浅基础根据受力条件及构造可分为刚性基础和柔性基础两大类。刚性基础：基础内不需配置受力钢筋，这种基础称为刚性基础。特点是稳定性好、施工简便、能承受较大的荷载。缺点是自重大，受地形限制。柔性基础：必须在基础中配置足够数量的钢筋，这种基础称为柔性基础。特点是整体性能较好，抗弯刚度大，对上部结构产生的附加应力比较小。缺点是柔性基础主要是用钢筋混凝土浇筑，钢筋和水泥用量较大，施工技术要求较高。
2.2 深基础特点、分类
深基础特点是承载力高、稳定性好、埋置深度大、工期短、适应大型及大跨度桥梁的建设。常用深基础有桩基础、气压沉箱基础、沉井基础等。
桩基础是一种常用的深基础，它是由若干根桩和承台两个部分组成 桩基础的作用是将承台以上结构物传来的外力通过承台，由桩传到较深的地基持力层中去。桩基础的特点是承载力高，稳定性好、沉降量小而均匀，具有较好的适应性。桩的施工方法种类较多，主要的是钻孔法和打人法。目前常用的有钻孔灌注桩.挖孔灌注桩、打人桩；沉箱是一个有盖无底的箱形结构物，人在压人压缩空气的工作室内挖土，沉箱在自重作用下沉人土中。沉箱的优点是整体性强，稳定性好，能承受较大的荷载，在下沉过程中能处理障碍物，基底的处理和质量能得到保证。缺点是气压沉箱费用高，要有一套完整的设备，人在高压下工作效率低.进度慢，施工组织较复杂；沉井基础在桥梁工程中较为广泛的应用，它是以井内挖土，依靠自身重量克服井壁摩阻力后下沉至设计标高，然后经过砼封底，并填塞井孔，使其成为桥梁墩台或其他结构物的基础。沉井基础特点是埋置深度可以很大、整体性强、稳定性好，能承受较大的垂直荷载。
3 岩溶地质桥梁基础的处理办法
由于溶洞的规模和类型不同，它们对桥梁稳定性的影响程度也不同，当然对其处理的方法也应有所不同。
3.1 加固地基(扩大基础)
(1)当溶洞顶覆盖较薄，可采用清爆的方法，揭露溶洞充填物，以便清除、换填，或使充填物风干，提高地基的强度。
(2)若溶洞位于持力层范围内时，清除覆土及原填充的土质，视溶洞宽窄分别打入小钢轨，用浆砌片石或混凝土填塞，设置钢筋混凝土盖板或基础内部加钢筋网。
(3)对于溶洞埋藏不深，洞中有较厚的碎块石堆积物，可采用压浆的方法使其固结。对于粘性土、砂类土等以细颗粒为主的堆积物地基，可采用旋喷桩方法加固。
(4)若溶洞位于基底以下一定距离，且符合完整顶板厚度与跨长之比小于2.0，或溶洞跨长大于8 m、但厚跨比值大于2.0；顶板岩层完整性较好，溶洞形态大小探测清楚，一般认为地基不需加固。
3.2 桩基础
桩基础是处理桥梁岩溶地基最有效的方法。设计与施工时应注意的基本原则如下。
(1)当桥梁地基下的溶洞较大，埋藏较深，但又不满足顶板厚度检算要求时，只能采用桩基础。当岩面溶蚀高差大于1 m或岩溶洞穴平面、剖面尺寸大于1 m者，可溶性岩层埋深在8 m以上，基底岩层部分缺角且无法嵌补，明挖或水下施工压浆有困难等情况均可使用桩基处理。
(2)钻(挖)孔桩在穿过溶洞进入完整基岩中深度不得小于5倍桩径，若实际值小于此项要求时，应结合地质资料进行加深或验算。
(3)对于桩尖下伏溶洞，是采取穿过溶洞还是桩尖立于溶洞顶，须根据检算和经验设计。一般情况若完整基岩顶板厚大于10 m 且顶板厚与溶洞孔径之比大于2时，基底以下溶洞可以不处理，否则应该采用桩基穿过溶洞。
(4)设计时应重视桩基负摩擦力的影响。一般地基土石在扰动之后都会在自重的作用下固结下沉，特别是由于大量开采地下水而导致地基软弱层相对桩基固结下沉，因而产生一个向下的摩擦力，即负摩擦力，从而增加了桩基所承受的轴向荷载，甚至可能导致桩基破坏。
（5）当基桩穿过多层岩溶层支立于坚固的岩层上时，不应考虑多层岩溶层对桩侧起摩阻作用，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阻作用。
4 岩溶地质桥梁桩基础的应用
4.1 支承桩及嵌岩桩
支承桩及嵌岩桩安全性高、抗震性好，是首选的桩基类型。当覆盖土层的摩阻力不足以提供桩基的竖向承载力，或不能满足沉降要求时，须采用支承桩或嵌岩桩，桩基的承载力可按规范公式计算。此类桩基的设计难点是如何确定桩底岩层的厚度，通常认为桩底有连续3倍桩径的完整岩体是安全的，但无定量的理论依据。
4.2 摩擦桩
在岩溶地区采用摩擦桩有两种情况：一种是覆盖层的摩阻力足以提供桩基的竖向承载力，桩基不进入溶洞区；另一种则是桩底进入溶洞区并终孔在薄顶板或充填物中的情况，此时计人覆盖层及溶洞充填物和溶洞岩体的摩阻力。前一种与普通桩基的设计计算没有太大区别，但要注意保证桩底与溶洞间土层及岩体的厚度；后一种摩擦桩的计算则要根据具体情况变通应用规范公式，设计的难点是：合理选取溶洞区桩侧土的极限摩阻力及桩底支承力如何计入。
4.3 打入桩
在岩溶地区采用打入桩， 目前并不是常规方法，但在合适的条件下也是一个很好的方案。打人桩避免了钻孔桩施工时的塌孔风险，及多次回填或其它措施(如钢护筒)带来的费用增加。打人桩基础通常为群桩，可采用预制预应力高强混凝土管桩，也可采用钢管桩，对于管桩应避免桩底直接打到岩面，且都应注意岩面倾斜等不利情况。
5 岩溶地质桥梁桩施工的技术措施
基于以上的分析，岩溶地区桥梁桩基施工的技术措施主要包括以下几个方面：
（1）岩溶地区桩基施工，必须根据不同的地质条件遵循相应的处理原则。对于岩溶,首先应对填充物进行土工试验，分析其物理力学特性,检测容重、含水量、孔隙率等，为注浆参数计算提供依据。然后根据地质钻探资料和填充物情况，对每根桩设计出相应的溶洞处理方案、成孔方法及施工措施。对每种处理方案，都要进行仔细的计算。
（2）对于上覆土层较厚、地下水较丰富的摩擦桩，采用钻孔法为宜。当钻进到达溶洞顶板时，冲击钻头操作要平稳，尽可能少碰撞孔壁,并减少冲程悬距(不大于0.80 m) ，慢慢穿过并及时采取防护措施，按一定比例投入黄土和片石来封堵，防止漏浆。
（3）桩基穿过多层溶洞或暗河，抛填粘土袋及片石用冲锤挤填桩外溶洞空间，采用2 层、3 层钢护筒防塌孔是较好的选择。在桥施工时，因该地区岩溶裂隙发育，当钻孔进入岩层后发生漏浆时，及时加强护壁。
参考文献
［1］刘梦泽. 岩溶地区桩基钻孔施工［J］. 铁道标准设计, 2004,(08).
［2］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).
［3］冯卫东. 岩溶地基桥梁桩基施工技术［J］. 铁道标准设计, 2002,(08).
［4］丘斌. 岩溶地区桥梁桩基设计［J］. 铁道建筑, 2004,(05) .
［5］徐进前,叶慧. 石灰岩岩溶地区桥梁桩基设计与施工［J］. 中南公路工程, 2001,(02). 来源: 《建筑中文网》.
原文网址：http://www.pipcn.com/research/200905/12492.htm
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