关于岩溶区桥梁桩基设计施工方案的研究

关于岩溶区桥梁桩基设计施工方案的研
究
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摘要；随着我国基础建设的不断发展，现状我国“基建狂魔”的称号享誉全球。

我国基础建设遍布沙漠、河流、湖泊以及山区，在建设中我国创造了无数的工程上的奇迹。

我国地质咨询丰富，为了建设成本考虑，难免要在山区中修路架桥，建设过程中除了要克服复杂的地形地貌外，还要战胜复杂的地质条件。

其中岩溶地区的地质条件是一个十分常见，但是又不得不克服的一种地质情况，尤其是山区桥梁的建设过程中尤为常见。

关键词：岩溶地貌、溶洞、桩基施工、钢护筒
一、岩溶地貌的形成
岩溶地貌又称喀斯特（Karst）地貌，喀斯特一词是呼碳酸盐岩地区的一系列特殊地貌过程和水文现象的总称。

目前，多数学者认为：岩溶指地下水和地表水对可溶性岩石的破坏和改造作用及其形成的水文现象和地貌现象。

岩溶地貌不仅在碳酸盐岩石地区发育，而且在其他可溶性岩石(硫酸盐、卤化物)分布区也可见到，但以碳酸盐岩石地区的岩溶地貌最为广泛和壮观。

岩溶是水流和可溶性岩石相互矛盾的产物。

可溶性岩石是岩溶作用产生的内因，具有裂隙的可溶性岩石只有在水流作用下，才能进行岩溶作用，所以水的溶蚀能力和流通循环，是推动岩溶作用不断进行的外因。

岩石的透水性创造了水和可溶性岩石广泛接触的可能性，使溶蚀作用不限于岩石的表面，还能向深部发展。

水中含有的二氧化碳成分，是岩石溶蚀的主要原因。

岩石的透水性为岩石进一步的溶蚀提供了便利条件。

在各种裂隙中，构造裂隙对岩溶的发育最密切，是
水流透入可溶性岩体内部的最主要的通道。

风化裂隙破坏着可溶性岩石的表面，可以促进地表岩溶发育。

在两组裂隙节理交叉部位，有利于岩溶作用。

在近于水平或微倾斜的岩层，如有隔水层阻挡，地下水常沿岩层层面流动，发生近于水平方向的溶蚀。

在断层发育的地方，特别是张性断裂发育的部位，结构松散，孔隙大，有利于岩溶作用的增强，沿断裂发育成溶洞。

二、岩溶地质的分布
岩溶地貌在我国分布非常广泛，以广西、广东、云南、贵州、四川、湖北、湖南的石灰岩分布集中而广泛，面积约占全国分布面积的一半，广西桂林山水和云南路南石林皆因其独特的岩溶地貌闻名于世。

我国碳酸盐类岩石分布面积约130万km2。

三、工程设计以及施工中如何应对溶洞地质
在实际的工程条件中不可避免的会遇到岩溶条件，那么在工程的设计以及施工过程中如何应对此类地质条件。

（一）勘察设计阶段
（1）在设计勘察过程中应尽可能的对工程项目所在区域进行详细的调查，以确定项目所在地是否有岩溶的地质发育，岩溶一般发生在泥岩、石灰岩等岩石地区。

在我国此种地质条件一般出现在西南地区以及沿海地区。

（2）地质在勘察过程中发现岩溶情况，应增加钻孔位置，务必勘察出溶洞的分布范围，为接下来的基础设计提供可靠的基础资料。

桥梁地区则施工前应对岩溶区桩基进行逐桩钻探，根据钻探结果，进行桩长设计，原则上桩基应穿过溶洞区域，然后桩端应嵌入岩层，入岩深度应满足2-3倍桩基直径。

（3）岩溶地区桩基群桩设计应该进行逐桩设计。

桩长长度可采取桩基展开图等出图形式进行提现。

（二）施工阶段
因为溶洞的分布不均，发育情况不明，故岩溶区施工是一个项目的重点难点
工程，根据已建成项目的施工经验总结有以下几条施工措施。

溶洞模型样式见图。

（1）冲填片石黏土法：
施工过程中对溶洞的处理方案最常用的就是充填片石黏土方法。

充填黏土和
片石法顾名思义是在桩基成孔过程中，钻头到达溶洞区域时，在钻孔内填入片石
和黏土，然后进行压实后进行钻孔。

一般情况下，当溶洞高度≤3m时且溶洞内为
空洞、半充填或流塑状全充填时，主要用黏土和片石冲填。

当采用黏土效果不理
想时，可以在黏土中并掺加一定比例水泥，一般水泥掺量为5%左右。

对溶洞进行
处理过程中，一定要防止漏浆坍孔。

冲填片石、黏土过程中应反复冲填，保证密
实度。

掺加水泥百分比可以根据现场施工效果进行调整。

（2）钢护筒辅助成孔法：
当溶洞发育强烈，溶洞大于3m，充填物主要为流-软塑状的粘性土时，施工
过程中先采用充填片石、黏土并掺加一定比例水泥对溶洞进行处理反复冲填，保
证充填密实，当反复冲填难以控制漏浆或者成孔困难时，应辅以钢护筒护孔进行
施工。

钢护筒防护时应注意以下几点：
1）串珠状溶洞，溶洞间岩层厚度≤3m，可视为单个溶洞，高度>3m，且溶洞
为空洞或半充填，此时可采用钢护筒防护施工。

2）护筒内径及壁厚按以下原则选取：
①护筒长度＜20m，护筒壁厚采用10mm；②20m≤护筒长度＜40m，护筒壁厚
采用14mm；③护筒长度≥30m，护筒壁厚采用16mm;
3）护筒内径采用比桩径大30cm。

4）护筒长度:埋置深度要求穿过溶洞至基岩面。

5）钢护筒穿过溶洞时采用比护筒直径稍大的冲锤，保证成孔直径比护筒外径大0.1～0.15m，下放护筒穿过溶洞至基岩面，然后浇筑混凝土封底，以防止灌注的桩基混凝土流失，同时防止溶洞内的水流对混凝土冲刷造成混凝土离析后断桩的事故。

待封底混凝土达到强度后，采用桩基直径冲锤，继续冲孔至桩底设计标高，然后进行清孔，下放钢筋笼，浇筑桩基混凝土。

四、总结
溶洞地质情况在工程项目中无法避免时，应采取积极的应对措施进行处理。

其中施工过程中的处理尤其重要，总结下来应遵循以下几点：
（1）泥浆比重的控制：由于溶洞外存在裂隙，且部分裂隙贯通，施工过程中会出现漏浆现象。

所以在冲孔进尺过程中保持较大比重的泥浆，在遇到此种情况时可控制浆液的流失速度，并对裂隙的封堵具有较好的效果。

（2）冲程控制：由于地质情况的复杂性，钻探资料并不能完全反映出桩位处地质情况的完整面貌，冲程过大时极易突然冲破溶洞顶板，造成卡锤或偏孔事
故。

故在冲孔过程中，应采用不大于2m的中、小冲
程进行岩层内的进尺，尤其是在接近溶洞顶板时，更
要采用小冲程。

（3）溶洞内的造壁：进入溶洞后，要反复回填
片石、粘土等，尽量将溶洞内的孔壁冲击坚实。

同时
多次回填的另一好处是减少了由于溶洞顶、底板的不
平整，冲锤易产生滑偏的可能性。

参考文献：
1. 《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTG
D63-2019）
2. 《岩土工程勘察规范》（GB 50021-2001）
（2009年版）
3. 《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2015）。