溶洞对嵌岩桩承载特性的影响分析

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岩溶洞穴对嵌岩单桩承载力的影响研究

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３１岩溶洞穴对源自岩单桩承载力的影响研究
王华牢，张鹏李宁，
（．１西安理工大学岩土工程研究所，陕西西安７０４；１０８
２南京工业大学土木工程学院，．江苏南京２００３中交第一公路勘察设计研究院有限公司，１０２；．陕西西安７０７）１０５
ｐｃｔｆｐｌｕｄａｉｎｓａｄｆｃｏｆｐｌｉｅｕｄｒｄｆｅｅｔＫａｔｇｏｏｉａｏｄｔｎｒａｒｅａｉｏｉｅｆｎｔｏｙｏｎｒｔｎｏｉｓｄｎｅｉｒｎｒｅｌｇｃｃｎｉｉｓａｅｃｒｉｄｉｉｅｆｓｌｏｏｔａｄｒｖｓｄｐａａｔｒｏａｉｇｃｐａｉｆｐｌｏｎｔｏｎｃｖｒｏｓｂｄｏｋｉｒｔａｅｓａｅｕｎｅｉｅｒｍｅｅｓｆｒｂｅｒｎａｃｔｏｉｅｆｕｄａｉｎｓｉａｅｕｅｒｃｎＫａｓｒａｒｙｎ
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岩溶地区嵌岩桩安全性理论分析与应用

收稿日期 : 2009 - 12- 24 级注册结构工程师 , 主要从事基础工程结构设计研究与安全审查工作。 E m ai: l p ig let@ l 163. com。
松比对弯矩增大的影响, 近似按正方形四周固端双向板计算板底弯矩。计算时可先将圆形桩端截面等效换算为方形桩端截面, 换算后桩的计算宽度 b = D /4 = 0 866D, 由静力计算手册宽弯矩为 M = 0 0176p 0 b
+
文献标志码: A
文章编号: 1003- 8825 ( 2010) 03 - 0023- 03 描述的为近似椭球体与涵洞管状体, 溶洞顶部的形状简化为抛物线截面, 椭球体或涵洞管状体截面平面投影最大尺寸为 D, 桩端直径为 d。当 d ! D 时, 该溶洞称为小溶洞, 反之称为大溶洞。 ( 4 ) 对于溶洞来说, 在它形成的漫长的地质历史时期内, 其应力已处于稳定的平衡状态, 因此, 不考虑自重应力对溶洞稳定性的影响, 而主要考虑外荷重对溶洞稳定性的影响。 ( 5 ) 基底压力作用面形状为圆形。对于大溶洞, 除因抗弯能力不足而发生破坏外, 还有可能发生冲切破坏。 2 不同类型溶洞顶板安全厚度理论分析 2 1 椭球体型小溶洞顶板如图 1设溶洞顶面至桩底的最小距离为 Z, 桩底应力为 p0, 灰岩饱和单轴抗压强度 c, 忽略岩石泊
3 c
对于椭球形溶洞, ∀= 4 2; 对于涵洞型溶洞, ∀ = 6 0。将式 ( 15) 、式 ( 16 ) 进行变换还可看出, 当溶洞顶板岩性完整, 厚度一定时, 嵌岩桩桩端应力 p 0 最大取值: 对于小溶洞 Z 2 p 0m ax = ( ) c ( 17 ) ∀ D 对于大溶洞 Z 2 p 0m ax = ( ) c ( 18 ) ∀ d ∀意义同上, 藉此可求出岩溶地区不同类型溶洞顶板上嵌岩桩桩端阻力最大安全取值。 3 2 工程实例武汉工程大学流芳校区文楼工程建设场地位于岩溶灰岩区, 多数桩底存在程度不同的溶洞, 有的呈 % 糖葫芦 & 形式, 即成 % 溶洞 - 整板 - 溶洞 - ∋ & 多层形式。灰岩饱和单轴抗压强度 c = 8 47 M Pa , 现以其中任一人工挖孔嵌岩桩为例进行说明。如图 4, 人工挖孔桩直径 1 20 m, 扩大头直径 2 40 m, 单桩承载力 5 000 kN, 根据物探和施工勘察报告, 该桩底以下 2 9 m 处有一封闭式空洞, 流塑状填充物, 空洞最大尺寸 1 70 m, 溶洞顶板完整、无裂隙。试判别该桩基的安全性, 并进行处理。根据地基规范第 10 1 6条规定, 单柱单桩的大直径嵌岩桩, 应视岩性检验桩底下 3d 或 5 0 m 深度范围内有无空洞、破碎带、软弱夹层等不良地质条件。该例桩端直径 d = 2 4 m, 3d = 7 2 m > 2 9 m, 即桩底下 3d 或 5 0 m 深度范围内有空洞, 从规范角度来看, 该工程桩是不安全的。但该桩底岩性较好, 且 2 9 m 范围内岩性完整, 其安全性根据图 4具体分析如下。溶洞最大尺寸 1 70 m, 小于桩端扩大头直径 2 40 m, 属于小溶洞情况, 因溶洞为封闭式椭球形,

嵌岩桩承载力影响因素数值分析

嵌岩桩承载力影响因素数值分析刘会球【摘要】基于韶山某铁路桥梁工程,应用FLAC3D对桥梁地基嵌岩桩进行数值模拟,研究溶洞直径、顶板厚度、嵌岩深度对嵌岩桩承载力的影响规律.研究结果表明:溶洞直径越大,嵌岩桩承载力越低;增大顶板厚度可减小嵌岩桩沉降,当顶板厚度增加至一定值则沉降减小不明显;嵌岩深度越大嵌岩桩沉降越小,当嵌岩深度达到一定值则沉降减小不明显.【期刊名称】《铁道科学与工程学报》【年(卷),期】2018(015)010【总页数】6页(P2535-2540)【关键词】嵌岩桩;溶洞直径;顶板厚度;嵌岩深度;FLAC3D【作者】刘会球【作者单位】中铁二十五局集团第三工程有限公司,湖南长沙410001【正文语种】中文【中图分类】TU446岩溶地区的地质条件往往较复杂，桥梁桩基嵌岩桩承载力不仅与其嵌岩深度有关，还与溶洞的分布情况相关[1−2]。

我国关于岩溶地区嵌岩桩竖向承载力的研究并不多，对嵌岩桩的沉降分析也较少。

在实际工程中通常会对溶洞安全厚度进行检算，对满足厚度检算的嵌岩桩按照一般嵌岩桩考虑，该算法忽略了下方溶洞对嵌岩桩承载力及沉降的影响，但溶洞会使嵌岩桩承载机理发生较大改变，尤其是不良地质的溶洞遇较大荷载可能发生塌陷，因此嵌岩桩在岩溶地区实际承载情况还有待进一步研究[3−4]。

国内外有相关文献对溶洞地区的嵌岩桩展开理论研究。

周栋梁等[5]利用ABQUS软件对岩溶发育区溶洞嵌岩桩的承载特性的影响进行分析，模拟结果表明溶洞范围内的桩身无法提供侧摩阻力，远离溶洞的岩层侧摩阻力依旧有效，距溶洞1 d(d为嵌岩桩直径)以上侧摩阻力基本不受影响，相比于无溶洞的情况，溶洞上方桩侧摩阻力有所削弱，溶洞下方桩侧摩阻力有所增强。

赵昌清等[6]采用MIDAS对岩溶地区大孔径桩承载力进行模拟，结果表明溶洞顶板厚度、溶洞高度和桩周岩体弹性模量是影响桩基承载力的主要因素，溶洞顶板厚度从2 d到10 d增加的过程中，沉降不断减小，溶洞高度越大则沉降越大，桩周岩体弹性模量增大会略微减小沉降，但弹性模量降低会迅速增大沉降量。

嵌岩桩承载力的影响因素分析及嵌岩深度的探究

嵌岩桩承载力的影响因素分析及嵌岩深度的探究【摘要】嵌岩桩所处的土层岩层复杂、桩身混凝土质量的不稳定和施工工艺的多样，导致嵌岩桩承载性能复杂，因而也使得人们对嵌岩桩的破坏机理和承载性状的认识不能达成共识和统一。

本文就简单从嵌岩桩的桩长、桩径、桩体模量、持力层性状、桩底沉渣、粗糙度等因素对嵌岩桩承载力进行分析，并对嵌岩深度做简单探究，以求对施工方面能起到一定的理论支持作用。

【关键词】嵌岩桩承载力影响因素嵌岩深度【Abstract 】Rock-socketed pile soil strata in the complex, pile body concrete quality stability and the construction technology of diversity, cause rock-socketed pile bearing performance complex, making people of rock-socketed piles of failure mechanism and characters of bearing can be reached consensus know and unity. This paper from the simple rock-socketed pile pile length, pile diameter, the pile modulus, include the character, the pile bottom settlings, roughness and factors of rock-socketed pile bearing capacity is analyzed, and the depth of rock-socketed do simple explore and try to construction can play a certain role of theoretical support.【Key Words 】rock-socketed, pile bearing capacity factors, rock-socketed depth目前在施工方面存在以下误区，即一方面不管嵌岩桩长细比的大小、上覆土层的土性、沉渣厚度等，一律将嵌岩桩视为端承桩进行设计；另一方面盲目增加嵌岩深度不考虑基岩的力学性状而采用扩底，结果延长了工期、增加了施工难度，同时由于嵌岩桩单桩承载力高，造价也较高，因此此造成的浪费是惊人的，简单从嵌岩桩的桩长、桩径、桩体模量、持力层性状、桩底沉渣、粗糙度等因素对嵌岩桩承载力进行分析，并对嵌岩深度做简单探究，以求对施工方面能起到一定的理论支持作用。

岩溶地区桩基施工中的溶洞地基处理分析

岩溶地区桩基施工中的溶洞地基处理分析岩溶地区是一个典型的地质构造，其地下水流机制非常复杂，存在大量的水洞和溶洞，因此，建筑物和桥梁在岩溶地区的桩基施工中，往往会遇到溶洞地基处理问题。

本文将从出现溶洞的原因、影响、处理方法等方面进行分析。

一、溶洞的原因1.岩溶石灰岩地质构造岩溶地区是由石灰岩或白云石等溶蚀性岩石构成的，其地下水经过长时间的作用，会溶解石灰岩，形成了大量的水洞和溶洞。

2.地下水位变化地下水位的波动也是导致溶洞出现的原因，当地下水位下降时，便形成了大量的空隙。

3.人类开采活动人类开采活动也常常会破坏自然的地质构造，导致岩溶地区的溶洞数量增加。

二、溶洞地基的影响1.地基承载力降低由于溶洞中空隙较大，因此对建筑物的承载能力存在一定的影响，造成建筑物的承重墙、框架及地基板等地基承载力降低，对建筑物的安全带来威胁。

2.墙体倾斜溶洞的出现还会造成地下水流通的改变，导致了土体的流动，从而导致建筑物的墙体倾斜。

3.抗震能力降低由于溶洞的空洞，容易导致地震时建筑物的抗震能力降低。

三、溶洞地基的处理方法1.填充法在施工时，在洞眼处向洞中注浆或灌入砂浆，将空洞填平，使之整体坚固。

2.桩基加固法在施工前可以先钻孔试验，找到潜在的溶洞位置，然后使用较大直径的桩基进行加固施工。

3.钻孔法在施工前先进行地质勘探，找到存在溶洞的位置，然后利用旋喷钻工具进行钻孔，将空洞填充，达到强化地基的作用。

总之，岩溶地区桩基施工中的溶洞地基处理需要根据不同的情况选择不同的处理方法，以确保建筑物的稳定和安全。

建议还要在建设前充分了解当地的地质情况，做好防范措施，避免出现不必要的财物损失。

桩基工程遇溶洞处理方案

桩基工程遇溶洞处理方案一、引言桩基工程是土木工程中常见的一种地基处理方式。

而在实际工程中，有时会遇到地下存在溶洞的情况。

溶洞是由于地下水对岩石的溶解而形成的空洞，会对工程的地基稳定性造成一定的影响。

因此，在进行桩基工程时，如何处理遇到的溶洞问题就显得尤为重要。

本文将从溶洞的形成机理、对桩基工程的影响及处理方案等方面进行探讨。

二、溶洞的形成机理1. 地下水溶解作用地下水中的二氧化碳和氧气溶解在水中形成碳酸，当地下水穿过石灰岩、石膏等可溶性岩石时，会与这些岩石发生化学反应，导致岩石溶解。

随着时间的推移，岩石内部会形成空洞，即溶洞。

2. 地下水腐蚀作用水流通过溶洞区域时，会对地下岩石进行冲刷和腐蚀。

长期作用下，岩石表面会形成坑洞，逐渐扩大形成溶洞。

3. 地质构造活动地质构造活动也可能会导致溶洞的形成。

地震、地壳运动等活动会导致岩石的变形和裂隙，从而加速溶洞的形成。

以上是溶洞形成的一般机理。

需要指出的是，溶洞的形成是一个相对缓慢的过程，需要很长的时间。

因此，地下存在溶洞的情况并不是很常见，但一旦遇到，对工程的影响是很大的。

三、溶洞对桩基工程的影响1. 降低地基的承载能力溶洞的形成会导致地下的土层变得松软，降低了地基的承载能力。

在进行桩基工程时，如果未能正确处理溶洞问题，很可能会引起桩基的下沉或失稳，对工程的安全性产生威胁。

2. 增加桩基施工难度在含有溶洞的区域进行桩基工程施工，由于地下存在不稳定的空洞，加大了施工难度。

同时，由于溶洞的分布不规则性，需要对施工方案进行合理调整，增加了施工的复杂程度。

3. 增加工程的风险桩基工程如果未能正确处理溶洞问题，可能会造成桩基的质量隐患，一旦出现质量问题，后期的维修成本和风险就会大大增加。

综上所述，溶洞对桩基工程的影响是非常大的，因此，在进行桩基工程时，需要对溶洞问题进行充分的认识和处理。

四、溶洞处理方案1. 地质勘察及报告编制在进行桩基工程前，需要进行充分的地质勘察，了解地下情况及管线、建筑等影响因素。

岩溶地区桩基承载力力学模型分析

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式中：一作用在桩底的竖向荷载；一硬持力ＪＰＱ
层抗剪能力；一硬持力层厚度；一剪切柱面周长；Ｌ
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摘
要
从顶板的稳定性角度出发，运用力学分析方法，对单一溶洞存在时桩基承载力的确定进行了分析。根据不同的约束条件，可把顶板分别模拟成梁、、拱板模型等，计算每一种情况下桩基荷分别载，取其最小值作为桩基的最大容许荷载。为单一溶洞结构力学分析方法提供了编写流程。
２３拱模型．
计算模型通常是将持力岩层视为一刚性底板，其上作用一垂直桩端荷载，此时底板可能出现冲切、剪切和弯拉破坏等（２。图）在桩基础设计中，当岩溶区桥梁桩基，桩端基岩下存在溶洞时，验算基岩的抗冲切强度。计算方需
法如下：
该模型适用于覆岩较厚、埋深较大的溶洞，此时在溶洞上覆岩层中能形成稳定的压力拱。当顶板岩体稳定时，可看成为二铰拱，二铰拱为
３７
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若还有平行短径方向裂隙，甚至已延伸至跨中，可视为简支梁或悬臂梁考虑。计算出最大正弯矩和最大负弯矩以后，再用下式验算：
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桩基溶洞处理方案

材料选择优化
根据溶洞的特性和处理要求，选择更合适的填充材料或添加剂，以提高处理效果。
处理范围优化
根据实际需要，对处理范围进行适当调整，以确保处理效果达到最佳。
04
溶洞处理案例分析
案例一：某大桥桩基溶洞处理
总结词：成功应用
详细描述：该大桥桩基溶洞处理方案采用了注浆法，通过在桩基周围设置注浆孔，注入特殊配比的浆液，有效填充了溶洞，提高了桩基的承载力和稳定性，成功保障了大桥的安全运行。
05
溶洞处理注意事项与建议
施工安全注意事项
制定安全施工方案
在施工前，应制定详细的安全施工方案，包括安全技术措施、应急预案等，确保施工过程的安全可控。
严格遵守安全操作规程
在施工过程中，应严格遵守安全操作规程，确保作业人员佩戴安全防护用品，遵循安全警示标识，避免发生安全事故。
定期进行安全检查
在施工过程中，应定期进行安全检查，及时发现和处理安全隐患，确保施工过程的安全。
03
溶洞处理方案选择
处理方案的确定
溶洞位置
根据桩基位置和溶洞分布情况，确定需要处理的溶洞范围。
施工条件
考虑施工现场的条件，如场地大小、施工机械、交通状况等，以确保施工顺利进行。
处理方法
根据溶洞的规模、深度、填充与否等因素，选择合适的处理方法，如注浆、回填、跨越等。
处理效果的评估
溶洞填充效果
溶洞对桩基的影响
01
02
03
桩基下沉
溶洞的存在会导致桩基下沉，影响建筑物的稳定性和安全性。
承载力不足
溶洞对桩基的承载力产生不利影响，可能导致桩基承载力不足。
施工困难
在桩基施工过程中，溶洞可能造成施工困难，增加施工成本和时间。

浅析桥梁桩基施工中的溶洞影响及对策研究

浅析桥梁桩基施工中的溶洞影响及对策研究摘要：岩溶地区的桥梁桩基施工是至关重要的一个环节，要想确保工程的整体质量，需不断完善和优化桩基础的设计方案和施工技术。

通过分析岩溶地区桥梁桩基础施工过程中的问题，提出相应的措施来解决问题。

关键词：桥梁；桩基施工；溶洞；对策前言随着生活水平的不断提高，节奏的加快，人们对快速、舒适出行的要求也越来越高。

因此公路建设如火如荼，公路里程快速增加。

公路里程的增加，路网密度也越来越大。

公路建设过程中经过岩溶等不良地质区域无法回避。

由于岩溶区工程地质情况错综复杂，不同的岩溶地质，处治方法各异，一旦处理不好，将直接影响到工程的质量、安全及公路的使用品质，轻则造成经济损失，延误工期，重则在施工及运营过程中造成重大的人员伤亡。

故岩溶地区溶洞处理问题就一直困挠着工程界。

这也激励着从事工程建设的人们对这个问题进行不懈的研究。

1 桥梁桩基施工中的溶洞影响1.1溶洞大小影响当桥梁桩基施工遭遇较小溶洞时，可作填充技术处理，填充物可选混凝土或工程建设中产生的弃土弃渣。

待填充好后，按照无溶洞地层条件施工即可，该方法一般成本较低，且施工质量较容易控制。

但当遭遇大溶洞时，填充往往代价大，难以取得较好效果，此时应考虑采用钢护筒对溶洞进行穿越，在钢护筒中进行灌注桩施工。

以贵州省六威高速公路箐沟大桥为例，地勘结果显示，K69+690左12-2#、右12-1#桩基处存在大型溶洞。

后经揭开溶洞小口进洞勘察发现，左右两侧桩基下溶洞横向发育明显，相互连通，溶洞高约14.54 m，宽约9.12 m，有向周边及下方发育现象，溶洞空腔达到约2 180 m3。

对于如此大体积的溶洞，倘若采用填充技术进行处理，如回填浆砌片石，则在运输和施工周期方面均存在很大难度，且洞内施工风险较大；如采用混凝土回填，则混凝土用量大，成本高，且因洞内裂隙发育，混凝土很可能会产生流失，进一步增大用量，成本不可控。

后经过综合比选，现场施工采用钢护筒施工法。

桩基溶洞处理实验报告

桩基溶洞处理实验报告1. 引言桩基溶洞是一种常见的地质灾害问题，其对桩基承载力的影响严重影响了建筑物的安全性和稳定性。

为了解决这一问题，本实验旨在研究桩基溶洞处理的方法，并通过实验验证其有效性。

2. 实验方法2.1 实验材料和设备本实验使用桩基模型、水泥、石灰石粉、溶洞泥浆、振动沉桩设备等材料和设备进行。

2.2 实验步骤1. 准备桩基模型和附加的溶洞；2. 将水泥和石灰石粉按比例混合成固化材料；3. 用固化材料填充溶洞并等待固化；4. 进行常规的静力载荷试验以评估桩基的承载力。

3. 实验结果经过实验处理后，桩基溶洞的处理效果较为显著。

经静力载荷试验测得，处理后的桩基的承载力相较于处理前有了明显的提升。

处理前的桩基承载力仅为X千牛顿，而处理后的桩基承载力达到了X千牛顿。

这一结果表明采用本实验中使用的处理方法能够有效修复桩基溶洞问题。

4. 实验分析通过对实验结果的分析，可以得出以下结论：1. 实验中使用的桩基溶洞处理方法能够有效修复桩基溶洞，并提升桩基的承载力。

2. 水泥和石灰石粉的混合比例是影响固化效果的重要因素。

适当调整混合比例可以获得更好的处理效果。

3. 实验中使用的静力载荷试验是评价桩基承载力的有效方法，可用于比较不同处理方法的效果。

5. 结论本实验证实了桩基溶洞处理方法的有效性，并在一定程度上提高了桩基的承载力。

进一步研究和改进处理方法，可以更好地解决桩基溶洞带来的地质灾害问题，确保建筑物的安全性和稳定性。

6. 参考文献[参考文献1][参考文献2]（以上为伪造内容，仅用于示例）附录：实验数据桩基处理前承载力(kN) 桩基处理后承载力(kN)X X。

桩基溶洞专项处理方案

一、背景概述在桥梁、道路等基础设施建设中，桩基工程是基础中的基础，其施工质量直接关系到整个工程的稳定性和安全性。

然而，在桩基施工过程中，遇到溶洞的情况并不罕见。

溶洞的存在不仅增加了施工难度，还可能引发一系列安全事故。

因此，针对桩基溶洞的专项处理方案至关重要。

二、溶洞成因及危害1. 溶洞成因：溶洞主要形成于可溶性岩石地区，如石灰岩、白云岩等。

由于地下水溶蚀作用，使得岩石内部形成空洞，进而形成溶洞。

2. 溶洞危害：溶洞的存在可能导致以下危害：（1）桩基失稳：溶洞使桩基承载能力下降，甚至导致桩基断裂；（2）施工安全：溶洞内可能存在未知的地质结构，施工过程中易发生坍塌、滑坡等事故；（3）桩基质量：溶洞的存在可能影响桩基的施工质量，导致工程质量不达标。

三、专项处理方案1. 预防措施（1）充分了解地质情况，对溶洞进行提前探测；（2）优化桩基设计，采用抗拔、抗倾覆能力强的桩型；（3）加强施工现场管理，确保施工人员安全。

2. 溶洞处理方法（1）注浆加固：向溶洞内注入水泥浆，提高溶洞周边岩体的强度和稳定性；（2）清孔换桩：将受损的桩基拔除，重新进行桩基施工；（3）锚杆支护：在溶洞周边设置锚杆，提高岩体的稳定性；（4）桩基加长：在原有桩基基础上进行加长处理，提高桩基的承载能力。

3. 施工步骤（1）现场勘察：详细勘察溶洞位置、大小、深度等参数；（2）方案制定：根据勘察结果，制定合理的溶洞处理方案；（3）施工准备：准备施工所需的材料、设备、人员等；（4）施工实施：按照方案进行溶洞处理；（5）质量验收：对处理后的溶洞进行质量验收，确保工程安全。

四、施工注意事项1. 施工过程中，应密切关注溶洞变化，及时调整处理方案；2. 施工人员应具备一定的地质知识，提高施工安全意识；3. 加强施工现场管理，确保施工质量；4. 施工过程中，注意环境保护，降低施工对周边环境的影响。

五、结语桩基溶洞专项处理方案是确保桩基工程安全、稳定、高效施工的重要手段。

岩溶地质对桩基础施工的影响与应对措施分析

岩溶地质对桩基础施工的影响与应对措施分析我国分布有大量的岩溶地貌，是世界上岩溶发育最为典型的区域之一，熔岩类型多样复杂，风景绚丽奇特，而正因为这些熔岩地貌的复杂与较多的不可控因素，给地基基础施工时造成了不小阻碍，塌孔、埋钻等问题造成的质量安全事故时有发生。

桩基础施工是保证岩溶地区工程质量最重要的环节，所以在施工前期应该重视对桩基础施工的地质条件勘测，根据当地实际地质情况制定科学合理的施工计划与安全防护。

本文分析了岩溶地质对项目桩基础施工的影响以及施工中常见的问题，并提供了相应的处理措施，期望能作为该类型工程今后施工的借鉴。

标签：岩溶地质;桩基础施工;应对措施岩溶地区施工项目中，由于地质条件复杂，岩溶十分发育，地下水冲击形成规模与深浅不一的溶洞，对桩基础规划与施工形成严重的影响。

尤其是规模较大的项目工程，也较容易受地下水的影响，若前期没有充分掌握岩土施工允许条件，实际作业中反复调整基础桩型，不仅影响正常施工，还会造成质量与安全隐患，甚至带来巨大的经济损失。

所以，工程施工方需要熟悉岩溶地区地质勘察报告、制定危险预警机制，并不断引进先进的技术手段提高工程施工质量，最大限度降低岩溶地质给工程施工酿成的安全问题与经济流失。

1、岩溶地质对桩基础施工造成的影响岩溶地区受到地下水流侵蚀影响，残积层与冲洪积有着较强的渗透性，在一定程度上影响了岩溶地区地层强度的稳定性，并影响桩基的承载能力，构成溶蚀沟槽、溶洞，易于产生漏浆、卡钻、埋钻等情况。

如果一味地采用降水处理，不仅有可能使原有溶洞稳定性受到破坏，并且严重时会影响到整个工程，以及周围其他建筑的稳定性与安全性。

因此，在岩溶地质情况进行勘测时一旦发现地下水资源会对工程施工造成影响，就不能再采用岩天然基础，即溶地质原有的土层基础进行筑基。

同时，由于施工顶板厚度与工程稳定性和安全性有着直接关系，所以在对溶洞顶端进行桩基础工程施工时，一定要注意岩溶发育对工程施工的影响，发现溶洞顶板厚度不符合要求时及时采取基础层孤石增加持力的方法，确保工程质量和进度。

岩溶区钻孔桩施工技术及其对承载能力的影响

（）２提升导管当导管在混凝土中的埋深接近容许最大埋深以致管内混凝土不宜利用其自重顺利流出时，应及时提升导管。提升后的导管埋深以不小于ｌ５Ｉ、１为宜。增加导管埋深有利于Ｔ提高混凝土质量，但若埋入过深将发生堵管、埋管等事故，因此要对埋深有所限制。试验桩灌注前导管离沉渣面０３，灌注后、ｍ的最大埋深为６，提升导管后的埋深都在ｍ３．ｍ以上，有利于提高硅灌注质量。０１４施工工艺控制．终孔后要及时灌注硅，保证混凝土质量及连续灌注能力。避免混凝土堵管、导管进水、硅离析、硅内夹泥及断桩等事故的发生。为此，应做好灌注前的准备及灌注过程中各工序的配合，不宜间隔时间过长。１５施工监测．为了分析本工程试桩施工工艺的合理性及可行性，并为后续的试验研究准备资料，由试验人员现场观测记录施工进程，内容包括钻机的冲程、泥浆比重、溶洞或事故的处理、清孔、下放钢筋笼和混凝土灌注等情况。
１岩溶区地基的特点及其施工难点分析
岩溶又称喀斯特，它为石灰岩、白云岩、石膏、岩盐等可溶性岩层因常年受水流侵蚀作用，渐溶蚀形成的溶槽、溶沟或溶洞。逐岩溶地区一般地下水较贫乏，地层富水性差，含少量第四系上层滞水和孔隙水、基层裂隙水及岩溶水。孔隙水主要赋存砾石层，裂隙水及岩溶水赋存于基岩裂隙及溶洞中。施工实践表明，对钻孔灌注桩施工最不利的是岩溶发育完善的溶洞地层。由于溶洞内普遍分布有钟乳石、石笋、石芽等岩溶状态，并且大部分溶洞内都有地下水或泥砂等充填物，得钻孔桩的柱状剖面地质构成软硬不使均，至出现局部断层。溶洞的存在对钻孔桩甚的施钻成孔和后续的混凝土水下灌注施工造成很大的困难，技术难度复杂。岩溶地层钻孔桩施工的难点在于岩溶地貌特征破坏了工程地质条件的连续性。岩溶地区基桩的持力层顶板厚度和嵌岩深度问题，也是桩基设计时考虑的重要方面。笔者通过一定的工程实践，结摸索出一套较为系统的施工方法，供总在类似的工程实践中参考。

浅谈地下溶洞对建筑物的影响及处理方法

2、地下溶洞的处理方法
2.1片石回填
因为对于一般的地下溶洞而言，存在大量的水和岩浆成分，当在施工过程中发现此类地下溶洞，可以采取正常的穿孔作业方法。可以在靠近溶洞的地方挖一个方形坑，方形坑的深度要高于溶洞的表面，当溶洞被钻穿时，其漏出的水浆可以流入到坑内。再通过水泵抽出方形坑里的水，通过这种方法可以有效的减少溶洞中的水。由于溶洞里的水分减少，在溶洞和附近的岩石中会形成裂隙，可以采用钻头等工具，将片石和黄土等压进形成的裂缝中，必要时也可以将水泥、锯末等添加进去，这些材料可以有效的增强孔壁的稳定性。在地下溶洞的水分减少的同时，加入片石等材料可以有效的将地下溶洞彻底堵死，溶洞中的水分由于片石和黄土堵住了缝隙而不再留出，而溶洞之上又有混凝土和回填土等可以将溶洞塞填的更为密实。
建筑物的桩基是建筑物稳定性的基石，桩基在施工前，施工区域土质已经过专业地质勘测人员进行评估，桩基的质量直接决定了建筑物整体稳定性。由于地下溶洞深度较深，在初步勘测过程中不容易被勘测到，由于地下溶洞在不断发生变化，详勘过程中也很难全面掌握地下溶洞的分布情况。当建筑物桩基刚好打在地下溶洞位置时，地下溶洞的不规则性容易造成桩基突发骤降，或者出现掉桩现象，同时也会造成桩基浮动。而建筑物的基础和整个建筑物结构都修建在桩基之上，桩基的浮动会影响整个建筑物的稳定性。且地下溶洞面积较大会造成建筑物的倒塌等严重后果，严重威胁到人们的使用安全。
α：浆液损失系数，1.1～1.2；
m：水泥结石率，指h水泥制成水泥浆后结石的体积为0.6～0.9；
A：注浆控制面积；
L：注浆段长度，考虑土石界面处土层厚0.5m；
η：岩溶率或土层裂隙率。
通过计算，可以科学、高效的处理地下溶洞，为建筑物的修建提供坚实的基础，进而提高建筑物的整体质量。

岩溶地区桩基施工中的溶洞地基处理分析

岩溶地区桩基施工中的溶洞地基处理分析岩溶地区是指地下岩石发育溶洞或者地下水活动频繁的地区，这种地质条件对于桩基施工来说具有一定的挑战性。

由于地下溶洞和岩溶地基的特殊性，如何对桩基施工中的溶洞地基进行处理，是施工中需要重点关注的问题。

本文将对岩溶地区桩基施工中的溶洞地基处理进行分析。

一、溶洞地基的特点岩溶地区的地下岩石通常呈现出溶洞、龟裂和缝隙等特点，这对桩基施工带来了一定的困难。

溶洞地基的空洞存在会导致桩基的不稳定性，增加了基础工程的不确定性。

地下溶洞对桩基的承载力和变形特性都会产生一定的影响，这就需要在工程设计和施工过程中加以考虑和处理。

二、溶洞地基的处理方法1. 地形勘察和地质预测在进行桩基施工前，需要对施工区域进行地形勘察和地质预测，以了解地下岩溶地基的情况。

地形勘察可以通过地质雷达、电阻率仪和地下水位监测等手段进行，以确定溶洞的位置和范围。

地形勘察和地质预测可以根据地质特征和地下水活动情况，对溶洞地基的稳定性和承载力进行初步估算，为后续的桩基施工提供依据。

2. 桩基类型的选择在岩溶地区的桩基施工中，需要根据地下溶洞的情况选择适当的桩基类型。

对于比较大的溶洞地基，可以选择灌注桩或者搅拌桩，以充分利用地下岩溶地基的承载力和变形性能。

而对于较小的溶洞地基，则可以选择钻孔灌注桩或者灌注桩来进行支护。

3. 桩基施工的技术措施在进行桩基施工时，需要采取一些特殊的技术措施来应对地下溶洞的存在。

需要在桩基施工前对地下溶洞进行详细勘察和检测，以确定地下溶洞的具体位置和范围。

需要采用地震勘测技术和超声波探测技术等手段，对溶洞地基进行详细的勘测和检测。

4. 桩基施工的质量控制在进行桩基施工时，需要加强对桩基施工质量的控制，以确保桩基与地下溶洞地基的稳定性和承载力。

在进行桩基施工前，需要制定详细的桩基施工方案和工艺流程，以对桩基施工过程进行全面控制。

需要采用先进的桩基施工设备和技术，以确保桩基施工的质量和效率。

溶洞高度影响嵌岩桩轴力传递及桩侧超载响应试验

溶洞高度影响嵌岩桩轴力传递及桩侧超载响应试验作者：周德泉张杨龙曹勇张红尘谢瑞庭杜鹏来源：《湖南大学学报·自然科学版》2022年第07期摘要：岩溶区基桩常刺穿不同高度的溶洞，承受桩顶竖向荷载或者单侧超载，但荷载传递机制尚不十分清楚，针对此状况，设计杠杆加载装置，测试刺穿不同高度溶洞桩顶部加载时的桩身应变及桩顶自由时单侧超载下桩身应变、土压力和侧移，获得穿洞桩的轴力传递规律和单侧超载响应.结果表明：1）桩顶竖向荷载作用下，基桩从土层或溶洞进入岩层前，轴力-深度曲线存在界面效应，即土层或溶洞底部的基桩轴力增长，增长率随荷载增大而增大.溶洞内的桩身轴力-深度曲线呈“凹缩”状，其凹缩幅度随桩顶荷载和溶洞高度增大而增大.2）单侧超载作用下，桩身侧移、土压力、弹性抗力和弯矩均随超载和溶洞高度增大而增大.桩顶压力为零时，桩顶侧移最大，随深度增大而减小.土压力和弹性抗力在土层段沿深度先增大后减小. 嵌岩桩和穿过溶洞桩体的桩身弯矩先随深度增大而增大，在土层底部最大，进入岩层和溶洞后减小.3）基桩垂直和水平承载力均随桩身刺穿的溶洞高度增大而降低.冲击钻进形成的洞内桩段不易发生受压或弯曲破坏.单侧超载作用下，穿洞桩最可能绕土、岩界面转动，在土层底部发生弯曲破坏.工程中，建议加大上部土层段桩径和配筋率，将扩径段嵌岩，以提高基桩水平承载力.关键词：基础工程；穿洞桩；岩溶；内力；单侧超载；模型试验中图分类号：TU318文献标志码：ATest on Influence Law of Karst Cave Height on Axial Force Transfer and Lateral Overload Response of Rock-socketed PileZHOU Dequan1，ZHANG Yanglong1，CAO Yong2，ZHANG Hongchen1，XIE Ruiting1，DU Peng1（1. College of Civil Engineering，Changsha University of Science and Technology，Changsha 410076，China；2. The 6th Engineering Company Limited，CCCC Fourth Harbor Engineering Co. Ltd.，Zhuhai 519000，China）Abstract：Pile in karst areas often impales the caves with different height and often bears the vertical load on pile top or unilateral overload，but worst of all，the working mechanism of the pile impaling cave is not well understood. Due to this problem，the lever loading device was designed，the strain of pile when impaling the caves of different height with applied vertical load on the top of the pile was tested，the strain of pile body，the earth pressure and horizontal displacement under unilateral overload were tested when the top of the pile is free，and the transfer law of axial force and the response under unilateral overload of pile impaling the cave of different height were obtained. The results show that：1）When the vertical load is applied on the top of the pile bears，before the pile enters the rock layer from the soil layer or the cave，the axial force-depth curve is of obvious interface effect，that is the pilers axial force at the bottom of the soil layer or the cave grows，and the growth rate increases with the increase of load. The axial force-depth curve of the cave is "concave"，its magnitude of the concave increases with the increase of the load on the top of pile and the height of the cave. 2）When unilateral overload is applied on the pile，all of the horizontal displacement of pile earth pressure elastic resistance and bending moment increases with the increase of overload and the height of cave. When the pressure at the top of the pile is zero the lateral displacement of the pile decreases with the increasing depth，and it is maximal at the top of the pile. Both of the earth pressure and elastic resistance increase first and then decrease along the depth in the soil section. The bending moment of the embedded pile and pile impaling cave increase with depth and it is maximal at the bottom of the soil layer. But it decreases after entering the rock layer and cave. 3）Both of the vertical and horizontal bearing capacity of pile decreases with the increase of the height of the cave impaled by the pile. The pile section inside the cave formed by percussion drillingis not easily damaged by vertical compression and bend. Under the unilateral overload，the pile impaling cave is most likely to rotate around the soil-rock interface and bends at the bottom of the soil layer. In engineering，it is recommended to increase the diameter and reinforcement rate of the upper pile in the soil layer and to embed the expanded section to an enough depth so as to improve the horizontal bearing capacity of the pile impaling cave.Key words：foundation engineering；pile impaling cave；karst；internal force；unilateral overload；model test嵌岩桩沉降小、承载力高、抗震性能强，应用广泛[1-4].在岩溶发育区，溶洞影响嵌岩桩的竖向承载特性，土体移动影响嵌岩桩的稳定性，影响机制尚不十分清楚.对于岩溶区嵌岩桩竖向承载特性方面，赵明华等[5]根据岩溶区嵌岩桩的桩端极限破坏模式及桩与溶洞的位置关系，分析了溶洞不破坏、冲切破坏及冒顶破坏等桩端3种破坏模式，推导出3种破坏模式下极限承载力计算公式；谢书萌[6]通过有限差分软件分析溶洞顶部桩基承载特性的影响因素，认为溶洞上方桩基承载力与溶洞高度几乎无关联；张慧乐等[7]通过室内模型试验研究岩溶区嵌岩桩承载力的影响因素，认为溶洞直径比顶板厚度影响大；夏炼[8]依托某岩溶区桥梁桩基工程，通过软件建立模型分析桩基荷载一位移特性，认为桩端位于溶洞顶板相比于桩基内穿溶洞的影响更大，且内穿溶洞桩基的极限承载力随溶洞高度和跨度的增加呈线性降低，溶洞高度影响更大；金书滨等[9]结合工程实例，对比分析了岩溶区桩的荷载传递特性，认为桩端的溶洞表现为对桩端阻力的影响，也会影响桩侧摩阻力，并且承载力将随桩端岩土的变形模量增大而大幅度提高；李金良等[10]提出简化计算模型，采用非线性有限元法研究溶洞顶板厚度对单桩承载特性的影响，认为极限承载力随溶洞顶板厚度的增大而增大，随着竖向荷载增大，桩基土体的主要塑性应变区由嵌岩段上部逐渐过渡到溶洞上方的顶板；梅国雄等[11]提出一种岩溶区新型灌注桩-布袋桩，进行桩顶加载模拟试验，发现桩身轴力自上而下经过枝状体段时，轴力降低速率先小后大.桩侧堆载导致工程事故[12-14]受到关注.冯昌明等[15]结合弹性体系明德林解及桩的差分方程，研究堆载作用下被动桩的受力及位移特点，提出被动桩附近地表均布荷载作用下的水平及豎向承载特性的分析方法，通过算例验证；李仁平等[16]建立多层地基土侧向受荷桩的力学模型，计算桩与桥墩受力，认为土体蠕动引起桩和桥墩损伤；郑健龙等[17]建立桥台桩基的三维有限元模型并设置桩-土接触单元分析桥头路基填筑对桥台桩基受力性状的影响，认为桩- 土相对位移较大时桩平均侧向压力与桩-土相对位移呈非线性关系，且每级荷载下最大桩侧土压力约为路堤荷载的74%，路堤荷载与桩身最大弯矩的关系与基桩具体位置相关；魏汝龙[18]对某填土水闸和堆载后码头进行实测，认为墩下桩基的倾斜和挠曲由下卧软土层的侧向变形和建筑物的差异沉降共同引起；李志伟[19]通过有限元法分析软土地基下邻近单侧堆载引发桩基偏位规律，认为桩基会产生侧向偏移和附加弯矩，反弯点位于软土层与硬土层交界处附近，严重时会导致桩顶附近开裂破坏；吴琼等[20]运用三维有限元方法研究桩顶荷载对被动桩受力变形的影响，认为桩身在桩侧堆载下产生了较大的侧向位移与弯矩，出现负摩阻力和轴力，桩侧堆载的被动桩在桩顶竖向荷载作用下会产生桩身二次弯矩，加剧桩身弯曲变形和内力.此外，赵明华等[21]综合探讨国内外相关领域文献、结合湖南大学多年来的研究成果，分别从承载机理、现场及模型试验方法、受力变形分析及其设计计算方法、施工技术和安全评价方法及加固处治措施四个方面详细阐述了陡坡段桥梁桩基研究现状及展望.由此可见，嵌岩桩竖向承载特性研究主要集中于溶洞位于桩底持力层时的桩端极限破坏模式[4]及溶洞高度[6]、直径[7]、顶板厚度和跨度[8-10]的影响规律，土体移动影响嵌岩桩的稳定性研究主要集中于软土地基等非岩溶区地质条件[12-20]，穿过不同高度溶洞嵌岩桩的轴力传递规律及单侧超载响应尚不清楚，室内模型试验很少开展.鉴于此，本文设计杠杆加载装置，通过室内模型试验测试基桩穿过三种高度溶洞时桩顶竖向荷载作用下的桩身应变及桩侧土体竖向荷载作用下的桩身应变、水平位移和土压力，研究桩顶荷载作用下桩身轴力传递规律及桩侧堆载作用下桩身弯矩、水平位移和土压力变化规律，并与未穿溶洞桩对比，为岩溶地区穿过不同高度溶洞嵌岩桩基础设计提供试验依据.1模型试验概况模型箱尺寸为1 420 mm×750 mm×1 100 mm（长×宽×高）.试验分为两阶段：桩顶竖向加载试验（图1）和桩侧堆载响应试验（图2）.将模型箱用刚性板隔成4个完全相同的独立区，分别设置1根未穿洞桩、穿10 cm高溶洞桩、穿20 cm高溶洞桩和穿30 cm 高溶洞桩，以Z0、Z1、Z2、Z3表示.为了减小边界效应，模型箱侧壁和3块隔板表面涂抹凡士林，以减小土体侧移时的界面摩擦力.研究认为②]，模型桩边界距离加载边界达到1～2.5倍加载范围时，可认为边界效应对试验产生的影响较小. 图2（a）所示承压钢板边缘与模型桩相距225 mm，模型桩边界距离加载边界达到1～1.125倍加载范围. Z0、Z1、Z2、Z3等4根模型桩在完全相同的边界条件下承受桩顶竖向加载和桩侧堆载，考虑荷载从上到下传递，模型桩上部土层厚度均为400 mm，穿过溶腔顶板厚度均为115 mm，通过对比测试，可以揭示溶洞高度变化对桩顶荷载作用下桩身轴力传递规律及桩侧堆载作用下桩身弯矩、水平位移和土压力变化规律.1.1模型桩与模型土模型桩选用UPVC管，方形截面，外边长40 mm、内边长31 mm，壁厚4.5 mm，长度1 000 mm. 将4根UPVC管分别沿竖直轴线方向剖成两个半合管，在每根桩两个半合管内壁按设计间距对称粘贴应变片，将应变片与端子焊接，再将应变片连接好导线，最后将两半合管用环氧树脂粘合.溶洞空腔范围内桩身4个侧面均用环氧树脂粘贴UPVC管片（以下简称管片），模拟冲击钻孔施工造成的溶洞内桩段扩径.溶腔采用木盒模拟.3个木盒的长宽相同，均为240 mm×240 mm，高度分别为100 mm、200 mm、300 mm，顶板和底板中心预留40 mm×40 mm方形孔，用厚度12 mm的木板装订而成.安装时，模型桩扩径段卡在木盒顶板和底板之间，用环氧树脂充填固定.组合的模型桩和模型溶洞见图3，溶洞与模型桩参数见表1.Key words：foundation engineering；pile impaling cave；karst；internal force；unilateral overload；model test嵌岩桩沉降小、承载力高、抗震性能强，应用广泛[1-4].在岩溶发育区，溶洞影响嵌岩桩的竖向承载特性，土体移动影响嵌岩桩的稳定性，影响机制尚不十分清楚.对于岩溶区嵌岩桩竖向承载特性方面，赵明华等[5]根据岩溶区嵌岩桩的桩端极限破坏模式及桩与溶洞的位置关系，分析了溶洞不破坏、冲切破坏及冒顶破坏等桩端3种破坏模式，推导出3种破坏模式下极限承载力计算公式；谢书萌[6]通过有限差分软件分析溶洞顶部桩基承载特性的影响因素，认为溶洞上方桩基承载力与溶洞高度几乎无关联；张慧乐等[7]通过室内模型试验研究岩溶区嵌岩桩承载力的影响因素，认为溶洞直径比顶板厚度影响大；夏炼[8]依托某岩溶区桥梁桩基工程，通过软件建立模型分析桩基荷载一位移特性，认为桩端位于溶洞顶板相比于桩基内穿溶洞的影响更大，且内穿溶洞桩基的极限承载力随溶洞高度和跨度的增加呈线性降低，溶洞高度影响更大；金书滨等[9]结合工程实例，对比分析了岩溶区桩的荷载传递特性，认为桩端的溶洞表现为对桩端阻力的影响，也会影响桩侧摩阻力，并且承载力将随桩端岩土的变形模量增大而大幅度提高；李金良等[10]提出简化计算模型，采用非线性有限元法研究溶洞顶板厚度对单桩承载特性的影响，认为极限承载力随溶洞顶板厚度的增大而增大，随着竖向荷载增大，桩基土体的主要塑性应变区由嵌岩段上部逐渐过渡到溶洞上方的顶板；梅国雄等[11]提出一种岩溶区新型灌注桩-布袋桩，进行桩顶加载模拟试验，发现桩身轴力自上而下经过枝状体段时，轴力降低速率先小后大.桩侧堆载导致工程事故[12-14]受到关注.冯昌明等[15]结合弹性体系明德林解及桩的差分方程，研究堆载作用下被动桩的受力及位移特点，提出被动桩附近地表均布荷载作用下的水平及竖向承载特性的分析方法，通过算例验证；李仁平等[16]建立多层地基土侧向受荷桩的力学模型，计算桩与桥墩受力，认为土体蠕动引起桩和桥墩损伤；郑健龙等[17]建立桥台桩基的三维有限元模型并设置桩-土接触单元分析桥头路基填筑对桥台桩基受力性状的影响，认为桩- 土相对位移较大时桩平均侧向压力与桩-土相对位移呈非线性关系，且每级荷载下最大桩侧土压力约为路堤荷载的74%，路堤荷载与桩身最大弯矩的关系与基桩具体位置相关；魏汝龙[18]对某填土水闸和堆载后码头进行实测，认为墩下桩基的倾斜和挠曲由下卧软土层的侧向变形和建筑物的差异沉降共同引起；李志伟[19]通过有限元法分析软土地基下邻近单侧堆载引发桩基偏位规律，认为桩基会产生侧向偏移和附加弯矩，反弯点位于软土层与硬土层交界处附近，严重时会导致桩顶附近开裂破坏；吴琼等[20]运用三维有限元方法研究桩顶荷载对被动桩受力变形的影响，认为桩身在桩侧堆载下产生了较大的侧向位移与弯矩，出现负摩阻力和轴力，桩侧堆载的被动桩在桩顶竖向荷载作用下会产生桩身二次弯矩，加剧桩身弯曲变形和内力.此外，赵明华等[21]综合探讨国内外相关领域文献、结合湖南大学多年来的研究成果，分别从承载机理、现场及模型试验方法、受力变形分析及其设计计算方法、施工技术和安全评价方法及加固处治措施四个方面详细阐述了陡坡段桥梁桩基研究现状及展望.由此可见，嵌岩桩竖向承载特性研究主要集中于溶洞位于桩底持力层时的桩端极限破坏模式[4]及溶洞高度[6]、直径[7]、顶板厚度和跨度[8-10]的影响规律，土體移动影响嵌岩桩的稳定性研究主要集中于软土地基等非岩溶区地质条件[12-20]，穿过不同高度溶洞嵌岩桩的轴力传递规律及单侧超载响应尚不清楚，室内模型试验很少开展.鉴于此，本文设计杠杆加载装置，通过室内模型试验测试基桩穿过三种高度溶洞时桩顶竖向荷载作用下的桩身应变及桩侧土体竖向荷载作用下的桩身应变、水平位移和土压力，研究桩顶荷载作用下桩身轴力传递规律及桩侧堆载作用下桩身弯矩、水平位移和土压力变化规律，并与未穿溶洞桩对比，为岩溶地区穿过不同高度溶洞嵌岩桩基础设计提供试验依据.1模型试验概况模型箱尺寸为1 420 mm×750 mm×1 100 mm（长×宽×高）.试验分为两阶段：桩顶竖向加载试验（图1）和桩侧堆载响应试验（图2）.将模型箱用刚性板隔成4个完全相同的独立区，分别设置1根未穿洞桩、穿10 cm高溶洞桩、穿20 cm高溶洞桩和穿30 cm 高溶洞桩，以Z0、Z1、Z2、Z3表示.为了减小边界效应，模型箱侧壁和3块隔板表面涂抹凡士林，以减小土体侧移时的界面摩擦力.研究认为②]，模型桩边界距离加载边界达到1～2.5倍加载范围时，可认为边界效应对试验产生的影响较小. 图2（a）所示承压钢板边缘与模型桩相距225 mm，模型桩边界距离加载边界达到1～1.125倍加载范围. Z0、Z1、Z2、Z3等4根模型桩在完全相同的边界条件下承受桩顶竖向加载和桩侧堆载，考虑荷载从上到下传递，模型桩上部土层厚度均为400 mm，穿过溶腔顶板厚度均为115 mm，通过对比测试，可以揭示溶洞高度变化对桩顶荷载作用下桩身轴力传递规律及桩侧堆载作用下桩身弯矩、水平位移和土压力变化规律.1.1模型桩与模型土模型桩选用UPVC管，方形截面，外边长40 mm、内边长31 mm，壁厚4.5 mm，长度1 000 mm. 将4根UPVC管分别沿竖直轴线方向剖成两个半合管，在每根桩两个半合管内壁按设计间距对称粘贴应变片，将应变片与端子焊接，再将应变片连接好导线，最后将两半合管用环氧树脂粘合.溶洞空腔范围内桩身4个侧面均用环氧树脂粘贴UPVC管片（以下简称管片），模拟冲击钻孔施工造成的溶洞内桩段扩径.溶腔采用木盒模拟.3个木盒的长宽相同，均为240 mm×240 mm，高度分别为100 mm、200 mm、300 mm，顶板和底板中心预留40 mm×40 mm方形孔，用厚度12 mm的木板装订而成.安装时，模型桩扩径段卡在木盒顶板和底板之间，用环氧树脂充填固定.组合的模型桩和模型溶洞见图3，溶洞与模型桩参数见表1.Key words：foundation engineering；pile impaling cave；karst；internal force；unilateral overload；model test嵌岩桩沉降小、承载力高、抗震性能强，应用广泛[1-4].在岩溶发育区，溶洞影响嵌岩桩的竖向承载特性，土体移动影响嵌岩桩的稳定性，影响机制尚不十分清楚.对于岩溶区嵌岩桩竖向承载特性方面，赵明华等[5]根据岩溶区嵌岩桩的桩端极限破坏模式及桩与溶洞的位置关系，分析了溶洞不破坏、冲切破坏及冒顶破坏等桩端3种破坏模式，推导出3种破坏模式下极限承载力计算公式；谢书萌[6]通过有限差分软件分析溶洞顶部桩基承载特性的影响因素，认为溶洞上方桩基承载力与溶洞高度几乎无关联；张慧乐等[7]通过室内模型试验研究岩溶区嵌岩桩承载力的影响因素，认为溶洞直径比顶板厚度影响大；夏炼[8]依托某岩溶区桥梁桩基工程，通过软件建立模型分析桩基荷载一位移特性，认为桩端位于溶洞顶板相比于桩基内穿溶洞的影响更大，且内穿溶洞桩基的极限承载力随溶洞高度和跨度的增加呈线性降低，溶洞高度影响更大；金书滨等[9]结合工程实例，对比分析了岩溶区桩的荷载传递特性，认为桩端的溶洞表现为对桩端阻力的影响，也会影响桩侧摩阻力，并且承载力将随桩端岩土的变形模量增大而大幅度提高；李金良等[10]提出简化计算模型，采用非线性有限元法研究溶洞顶板厚度对单桩承载特性的影响，认为极限承载力随溶洞顶板厚度的增大而增大，随着竖向荷载增大，桩基土体的主要塑性应变区由嵌岩段上部逐渐过渡到溶洞上方的顶板；梅国雄等[11]提出一种岩溶区新型灌注桩-布袋桩，进行桩顶加载模拟试验，发现桩身轴力自上而下经过枝状体段时，轴力降低速率先小后大.桩侧堆载导致工程事故[12-14]受到关注.冯昌明等[15]结合弹性体系明德林解及桩的差分方程，研究堆载作用下被动桩的受力及位移特点，提出被动桩附近地表均布荷载作用下的水平及竖向承载特性的分析方法，通过算例验证；李仁平等[16]建立多层地基土侧向受荷桩的力学模型，计算桩与桥墩受力，认为土体蠕动引起桩和桥墩损伤；郑健龙等[17]建立桥台桩基的三维有限元模型并设置桩-土接触单元分析桥头路基填筑对桥台桩基受力性状的影响，认为桩- 土相对位移较大时桩平均侧向压力与桩-土相对位移呈非线性关系，且每级荷载下最大桩侧土压力约为路堤荷载的74%，路堤荷载与桩身最大弯矩的关系与基桩具体位置相关；魏汝龙[18]对某填土水闸和堆载后码头进行实测，认为墩下桩基的倾斜和挠曲由下卧软土层的侧向变形和建筑物的差异沉降共同引起；李志伟[19]通过有限元法分析软土地基下邻近单侧堆载引发桩基偏位规律，认为桩基会产生侧向偏移和附加弯矩，反弯点位于软土层与硬土层交界处附近，严重时会导致桩顶附近开裂破坏；吴琼等[20]运用三维有限元方法研究桩顶荷载对被动桩受力变形的影响，认为桩身在桩侧堆载下产生了较大的侧向位移与弯矩，出现负摩阻力和轴力，桩侧堆载的被动桩在桩顶竖向荷载作用下会产生桩身二次弯矩，加剧桩身弯曲变形和内力.此外，赵明华等[21]综合探讨国内外相关领域文献、结合湖南大学多年来的研究成果，分别从承载机理、现场及模型试验方法、受力变形分析及其设计计算方法、施工技术和安全评价方法及加固处治措施四个方面详细阐述了陡坡段桥梁桩基研究现状及展望.由此可见，嵌岩桩竖向承载特性研究主要集中于溶洞位于桩底持力层时的桩端极限破坏模式[4]及溶洞高度[6]、直径[7]、顶板厚度和跨度[8-10]的影响规律，土体移动影响嵌岩桩的稳定性研究主要集中于软土地基等非岩溶区地质条件[12-20]，穿过不同高度溶洞嵌岩桩的轴力传递规律及单侧超载响应尚不清楚，室内模型试验很少开展.鉴于此，本文设计杠杆加载装置，通过室内模型试验测试基桩穿过三种高度溶洞时桩顶竖向荷载作用下的桩身应变及桩侧土体竖向荷载作用下的桩身应变、水平位移和土压力，研究桩顶荷载作用下桩身轴力传递规律及桩侧堆载作用下桩身弯矩、水平位移和土压力变化规律，并与未穿溶洞桩对比，为岩溶地区穿过不同高度溶洞嵌岩桩基础设计提供试验依据.1模型试验概况模型箱尺寸为1 420 mm×750 mm×1 100 mm（长×宽×高）.试验分为两阶段：桩顶竖向加载试验（图1）和桩侧堆载响应试验（图2）.将模型箱用刚性板隔成4个完全相同的独立区，分别设置1根未穿洞桩、穿10 cm高溶洞桩、穿20 cm高溶洞桩和穿30 cm 高溶洞桩，以Z0、Z1、Z2、Z3表示.为了减小边界效应，模型箱侧壁和3块隔板表面涂抹凡士林，以减小土体侧移时的界面摩擦力.研究认为②]，模型桩边界距离加载边界达到1～2.5倍加载范围时，可认为边界效应对试验产生的影响较小. 图2（a）所示承压钢板边缘与模型桩相距225 mm，模型桩边界距离加载边界达到1～1.125倍加载范围. Z0、Z1、Z2、Z3等4根模型桩在完全相同的边界条件下承受桩顶竖向加载和桩侧堆载，考虑荷载从上到下传递，模型桩上部土层厚度均为400 mm，穿过溶腔顶板厚度均为115 mm，通過对比测试，可以揭示溶洞高度变化对桩顶荷载作用下桩身轴力传递规律及桩侧堆载作用下桩身弯矩、水平位移和土压力变化规律.1.1模型桩与模型土模型桩选用UPVC管，方形截面，外边长40 mm、内边长31 mm，壁厚4.5 mm，长度1 000 mm. 将4根UPVC管分别沿竖直轴线方向剖成两个半合管，在每根桩两个半合管内壁按设计间距对称粘贴应变片，将应变片与端子焊接，再将应变片连接好导线，最后将两半合管用环氧树脂粘合.溶洞空腔范围内桩身4个侧面均用环氧树脂粘贴UPVC管片（以下简称管片），模拟冲击钻孔施工造成的溶洞内桩段扩径.溶腔采用木盒模拟.3个木盒的长宽相同，均为240 mm×240 mm，高度分别为100 mm、200 mm、300 mm，顶板和底板中心预留40 mm×40 mm方形孔，用厚度12 mm的木板装订而成.安装时，模型桩扩径段卡在木盒顶板和底板之间，用环氧树脂充填固定.组合的模型桩和模型溶洞见图3，溶洞与模型桩参数见表1.Key words：foundation engineering；pile impaling cave；karst；internal force；unilateral overload；model test嵌岩桩沉降小、承载力高、抗震性能强，应用广泛[1-4].在岩溶发育区，溶洞影响嵌岩桩的竖向承载特性，土体移动影响嵌岩桩的稳定性，影响机制尚不十分清楚.对于岩溶区嵌岩桩竖向承载特性方面，赵明华等[5]根据岩溶区嵌岩桩的桩端极限破坏模式及桩与溶洞的位置关系，分析了溶洞不破坏、冲切破坏及冒顶破坏等桩端3种破坏模式，推导出3种破坏模式下极限承载力计算公式；谢书萌[6]通过有限差分软件分析溶洞顶部桩基承载特性的影响因素，认为溶洞上方桩基承载力与溶洞高度几乎无关联；张慧乐等[7]通过室内模型试验研究岩溶区嵌岩桩承载力的影响因素，认为溶洞直径比顶板厚度影响大；夏炼[8]依托某岩溶区桥梁桩基工程，通过软件建立模型分析桩基荷载一位移特性，認为桩端位于溶洞顶板相比于桩基内穿溶洞的影响更大，且内穿溶洞桩基的极限承载力随溶洞高度和跨度的增加呈线性降低，溶洞高度影响更大；金书滨等[9]结合工程实例，对比分析了岩溶区桩的荷载传递特性，认为桩端的溶洞表现为对桩端阻力的影响，也会影响桩侧摩阻力，并且承载力将随桩端岩。

岩溶地区桩基施工中的溶洞地基处理分析

岩溶地区桩基施工中的溶洞地基处理分析岩溶地区是指地质中以溶洞、冰缝、冰缝间隙、扩展裂缝、断裂等溶蚀构造为主要特征的地貌和地质区域。

在地质学上有一个专门的学科称之为岩溶地质学，它研究的就是这些溶蚀作用引起的各种地质现象。

岩溶地区的地基施工是一个相对比较复杂的问题，因为岩溶地区的地质构造不仅复杂，而且往往会有许多隐患，比如溶洞等地基问题。

在岩溶地区进行桩基施工时，特别需要重视对溶洞地基的处理。

溶洞是在含有可溶性岩石的地层中，因为地下水的溶蚀作用而形成的地下洞穴。

这些溶洞在地基工程中会给桩基的施工造成很大的难度和风险。

对于岩溶地区的桩基施工来说，溶洞地基处理的分析显得尤为重要。

需要对溶洞地基进行充分的勘察和评估。

在进行桩基施工前，必须对施工地点进行详细的勘察和评估，特别是对地下的溶洞进行充分的探测和评估。

只有了解了地下溶洞的位置、规模和分布情况，才能够有针对性地制定合理的施工方案。

这样可以有效地避免因为地下溶洞对地基施工的影响，从而提高施工的效率和质量。

需要采取合适的处理措施来应对溶洞地基的问题。

对于已知的溶洞地基，可以有针对性地采取加固、填充或者打桩等措施来处理。

特别是对于大型的溶洞，可以考虑采取特殊的加固措施，比如进行地下灌浆、局部加固或者固结等措施，从而提高地基的承载能力和稳定性。

对于一些不能处理的溶洞，可以采取避让的方式，调整施工的位置，从而避开溶洞地基的范围，确保施工的安全和质量。

需要密切监测施工过程中的地基情况。

在桩基施工的过程中，必须密切监测地基的变化情况，特别是对于溶洞地基的情况要格外关注。

可以通过实时监测设备来对地基进行监测，一旦发现地基出现异常情况，及时采取相应的应对措施，以避免因为地基问题导致的事故和质量问题。

需要进行施工后的定期检测和维护工作。

施工完成后，还需要对地基进行定期的检测和维护工作，特别是对于溶洞地基需要进行更为密切的监测和维护。

可以通过定期的巡检和检测来了解地基的变化情况，及时发现并处理地基的问题，从而确保地基的安全和稳定。

嵌岩深度对下伏溶洞桥梁桩基承载特性影响分析

嵌岩深度对下伏溶洞桥梁桩基承载特性影响分析
武进广;吴南;周宏伟
【期刊名称】《铁道勘察》
【年(卷),期】2024(50)2
【摘要】桥梁桩基下伏溶洞嵌入深度对桩身下沉量、承载力大小及桩基长期稳定性具有重要影响,依托某岩溶区桥梁工程,通过MIDAS GTS建立溶洞-桩基数值分析模型,获取桩顶沉降、桩基极限承载力及溶洞周边岩体应力分布规律,开展岩溶区桩基施工桩基的嵌岩深度与下伏溶洞桩基承载特性分析。

研究表明,下伏溶洞桩基嵌岩深度越大,嵌岩段提供的摩阻力越大,下伏溶洞桩基承载力越大;随嵌岩深度增加下伏溶洞桩基承载力衰减度逐渐减小,短桩相较于长桩更易受溶洞影响,嵌岩深度超过临界值4d后(d为桩径),衰减度稳定在5%左右,可将下伏溶洞桩基视为普通嵌岩桩进行计算。

因此,合理增加桩基嵌岩深度,能有效减小溶洞周边岩体所受应力,同时能避免溶洞周边出现受拉区。

【总页数】6页(P104-109)
【作者】武进广;吴南;周宏伟
【作者单位】中铁七局集团有限公司;西南交通大学;中铁七局集团第三工程有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】U448.14;TU473.1
【相关文献】
1.溶洞对嵌岩桩承载特性的影响分析
2.岩溶区下伏溶洞空腔的嵌岩桩基稳定性分析
3.考虑溶洞跨度影响的铁路桥梁嵌岩桩承载特性研究
4.下伏溶洞对桥梁桩基极限承载力的影响分析
5.溶洞顶板厚度与嵌岩深度对桥梁桩基承载力的影响研究
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岩溶地质对桩基施工的影响及应对措施探讨

摘要：本⽂结合灰岩地区复杂的地质条件，尽可能对各种类型桩基施⼯可能出现的问题作较全⾯的分析、总结，以⽅便设计、施⼯找出可⾏办法进⾏控制，以求达到防范于未然的⽬的。

关键字：桩基岩溶地质施⼯灰岩地区因其地质条件复杂，岩溶(溶洞、溶沟、溶槽)发育，地下⽔丰富甚⾄有地下暗河通道等，严重影响桩基础的选型和施⼯质量及安全。

尤其是⼤型建筑物的基础，如果对岩⼟⼯程条件认识不⾜，在施⼯中多次更改桩型，就会造成严重的质量安全隐患和经济损失。

1 岩⼟⼯程地质状况 1.1 地层分布灰岩地区地层⼤致分布有： a)⼈⼯填⼟层(Qml); b)冲洪积层：分布有粉质粘⼟、粉⼟、砂、砾等。

呈软塑⾄可塑状态，孔隙潜⽔量⼤，渗透性能好; c)残积层(Q0’)，由灰岩风化残积⽽成、⼀般为湿—饱和，流塑⾄可塑状态，与基岩的接触带部分由于潜⽔影响呈流塑状态; d)岩层：为灰岩(⼤理岩)、断层、裂隙、岩溶发育，基岩⾯溶沟溶槽等溶蚀现象严重。

1.2 岩溶发育特征灰岩地区的岩溶发育具有⼀定的规律，普遍表现为： (1)⾃上⽽下，由强变弱;基岩⾯上分布着溶沟、溶槽，浅部基岩岩溶发育较强，有的甚⾄呈串珠状⾃上⽽下分布，深部为古⽼溶洞，分布较少、暗河为古⽼溶洞连通⽽成。

(2)浅部溶洞充填物多，深部充填物少;充填物呈全充填⼀半充填⼀⽆充填，⼀般呈流塑—软塑状态： (3)构造裂隙发育，地下⽔活动频繁地⽅溶洞较发育。

1.3 地下⽔特征灰岩地区地下⽔按其赋存介质可分为三种类型，即: a)赋存于冲洪积及残积层的孔隙⽔，渗透性强; b)赋存于下伏溶洞、溶蚀裂隙及暗河中的岩溶裂隙⽔，连通性好，⽔量丰富; c)赋存于构造断裂带中的裂隙⽔，连通性强。

2 对基础的影响及应采取的措施 2.1 对持⼒层的影响及措施由于灰岩地区冲洪积、残积层渗透性能好，在孔隙⽔丰富的情况下，⼟层的强度和深基坑的⽀护将⼤受影响，降⽔措施也易影响周边建筑的安全，同时⼟洞发育也会严重影响⼟层的稳定性，因此，在地下潜⽔丰富、⼟洞较发育的灰岩地区，不易采⽤天然基础。