贵州岩溶地区桥梁桩基施工技术措施的商榷
2016-10-08
在岩溶地区进行桥梁桩基工程的施工通常面临较大的困难，虽然经过测量和计算能够有效的避开溶洞区，但是却不能完全消除溶洞对桥梁桩基施工产生的影响。在桥梁桩基施工的过程中，经常遇到的是随着季节变化而不断流动的地下水流所形成的暗河，这部分地区除了洞底存在一定数量的砂石意外，其顶部大部分都是以空洞形式存在，这对于桥梁桩基施工来说，存在着较大的安全隐患。本文介绍贵州岩溶地区的基本地质特征，结合岩溶特定情况，采取有效施工技术，以此确保桥梁桩基工程顺利完工。
1 贵州岩溶地区地质特征
贵州省位于我国大西南东部，介于东经103°-109°、北纬24°-29°之间，贵州地貌属于中国西部高原山地，通称贵州高原，境内地势西高东低，向北、东、南三面倾斜，平均海拔在1100m左右。贵州岩溶地区地质特征可以从以下几个方面分析：
1.1 基岩顶部起伏不平
当石灰岩表面受到气候温度变化的影响便会发生一定的水化作用，同时受到地下水的侵蚀作用，所以容易形成表面参差不齐、起伏不平的状态，其中最大的高度差可以达到1～5m左右，这对于工程施工来说，无疑对施工造成了较大的难度。
1.2 浅层溶洞大量存在
在地表范围内20～10m左右会形成一层浅溶洞，在溶洞内通常会存在大量的填充物，这部分填充物一般以流塑的形态存在。浅溶洞距离基岩表层较近，其形成机理和发育状态都较为复杂，因此在施工的过程中对桩基产生的影响也较为严重。
1.3 软土及地下水的存在
在岩溶地区的基岩表面，通常会存在一定厚度的软土层，这部分软土的含水量较大，而且以流塑的形态存在，承载能力较差。所以，当桥梁桩基施工时，这部分软土层便会对桩基产生不同程度的沉降作用。另外，软土层也会随着地下水的变化而不断发生变化，如果地下水的水位发生下降，则其浮托力便会越来越小，这时对于周围的土层结构也会产生侵蚀作用，导致工程施工的地质环境变差，对工程施工造成影响。
2 岩溶地区桥梁桩基施工的准备工作
贵州是岩溶地质较多的地区，因此在进行桥梁桩基施工时，必须要做好必要的准备工作，才能保证工程的顺利进行：
2.1 对溶洞的分布情况进行全面的了解与观察
在进行桥梁桩基施工之前，要根据施工设计图纸对桩基需要穿过的石灰岩地区的溶洞分布情况进行观察，尤其是每个桩基深度范围内的溶洞高度、填充物、暗河水流等情况要进行详细了解，并且制作成相应的地质资料。为了保证桩基工程的有效性，要确保每根桩基至少2～3个地质孔，对桩基的位置与溶洞的位置关系要明确处理。如果溶洞的面积较大而且存在较多的竖向溶沟，则需要对桥梁的跨度进行必要的增加，这样能够减少桩基工程的工程量。如果遇到山区河谷的存在，则需要对桥式布置进行必要的调整，以此保证工程的顺利进行。
2.2 对溶洞进行分类
对施工现场的溶洞进行全面了解后，要根据不同的地质条件对其进行分类调查，才能采取有针对性的处理技术。对溶洞进行分类时，可以按照溶洞的大小、溶洞内填充物的种类以及溶洞的垂直情况等几个方面进行分类，并且形成相应的分类资料。
3 岩溶地区桥梁桩基施工技术
在岩溶地区进行桥梁桩基施工时，需要从以下几个方面开展：
3.1 桩基加固
在软土底层进行桩基施工时，需要根据实际需要使用护筒进行加固，沉入护筒的施工可以充分利用机械设备的来完成，在钻井机的钻杆上安装压杆，则可以利用压杆的作用加速沉入速度。如果遇到岩层存在裂缝，且裂缝有不断加大的趋势，则应当适当的增加泥浆的比重，选择优质的材料，同时可以选择在泥浆中加入适当的锯末、火碱等物质，能够增强泥浆的承载力。如果基岩裂缝扩散较为严重，则应当及时采取水下灌注的方法灌注混凝土，能够增强泥浆的强度，从而将裂缝减小。如果遇到多的暗河地区，一般可以利用片石或者粘土的回填方式进行填补，也有大部分岩溶地区利用设置钢护筒防塌孔的方式进行加固。
3.2 钻孔方式的科学选择
在钻孔方式的选择方面，通常需要根据实际的地质情况来选择。如果桩基地层存在溶洞，则一般选择利用钻孔钻进行钻孔，当钻孔离开岩面时，应当将其切换到冲孔法。如果需要在溶洞中进行钻孔施工，则通常会利用粘土或者片石的冲击作用进行，以此来保证对基岩作业面的强度保证，从而确保钻孔的顺利进行。桥梁桩基穿插溶洞过程中，应当要结合实际勘察地质资料，当钻孔施工距溶洞上面板约2m时，必须减轻钻机的冲程，增大泥浆的比重，降低冲钻的速度，将溶洞上面板逐渐击穿，在击穿溶洞面板过程中务必避免因一锤穿顶而引起卡钻在对桩基进行钻孔过程中，斜岩的处理是延迟孔桩施工工期的最主要原因，同时也是在岩溶地区进行孔桩施工的技术难点，为此根据斜岩实际地质条件，制定合理的处理方案在钻孔过程中一旦出现偏孔过大的情况，应当迅速回填块大、质硬的片石来进行冲进，同时要降低钻进频率与提锤高度，提锤高度控制在0.5～0.7m为宜修正偏孔后，按正常方式进行钻孔。
3.3 科学变更桩基形式
在进行钻孔时，通过溶洞将桩基插入到岩层中时，要保证其插入的深度至少超过桩径的5倍。如果根据实际情况不能符合这个标准时，则要进行相应的计算之后再进行调整。在布置桩基形式过程中，要考虑桩基产生负摩擦力带来的影响一般土石对地基进行扰动都会因自重作用产生下沉、固结尤其是因地下水被过度开采而引起软弱地基层的桩基产生下沉固结，产生向下摩擦力，也就是负摩擦力，增加了桥梁桩基的轴向荷载，可能引起桥梁桩基的破坏当桩基穿插于岩溶层，并支立于固结岩层，则应当忽略岩溶层对桥梁桩基内侧产生的摩阻作用，因为桥梁桩基与岩溶层之间产生的摩阻力远小于桩侧与普通地层之间产生的摩阻力。 3.4 岩溶地区桥梁桩基的施工步骤
在岩溶地区桥梁桩基施工之前，技术人员必须要做好相应的资料收集工作，包括施工图纸、桩基施工方案、打桩设备等等，只有全面掌握相应的资料，才能确保在岩溶地区的桩基工程顺利进行。通常在岩溶地区使用的桩基以人工挖孔桩与冲孔灌注桩方式为主，如果施工现场的地质情况允许，且排水条件较好的情况下，应当优先选择人工挖孔桩的方式。桩基的长度一般是根据地质的持力层厚度来确定，在岩溶地区通常使用嵌岩的方式进行打桩，而且要合理的控制嵌岩的深度。如果在打桩的过程中使桩基受到压力，就需要根据荷载的作用方向进行作用点的布置，并且根据实际需要增加桩基实际的数量，需要注意的是，必须要保证桩基实际的水平承载力与桩基承载力之间的比例达到协调一致，才能保证桩基的稳定性。对于桩基之间的距离计算也是一项重要的工作，如果桩基之间距离过大，则会导致承台体积的增加，同时也会造成工程造价的增加；如果桩基之间的距离过小，则容易导致桩基的承载力受到影响，无法充分发挥作用，也容易为施工增加难度。桩基的布置形状，常见的如三角形、方形等，能够保证桩基均匀分布，均匀分担承载力，确保桩基的稳定性。在岩溶地区的桥梁桩基厚度也是一个重的影响因素，通常桩端基岩的厚度应当不小于桩径的4倍，同时要确保超过4.5m。如果遇到空间范围较大的溶洞，则需要对桩端范围内的应力进行详细的计算，确保桥梁的抗弯强度符合工程施工需要。
4 结束语
桩基施工是桥梁工程施工的一个核心部分，其施工质量直接影响着桥梁工程的整体质量。岩溶地质是贵州常见的地质情况，岩溶地质的形成与当地的地质条件和气候条件有着较为密切的关系，必须要在施工前做好相应的勘查与检查工作，对溶洞进行全面细致的划分，根据勘查结果对桩基施工方案进行必要的调整，才能确保桥梁桩基工程的有效性，从而确保桥梁工程整体的施工质量。
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作者简介：周厚兴（1980-），男，汉族，贵州兴义人，工程师，主要从事桥梁工程方面的工作。
