灰岩区桩基嵌岩深度及底板厚度

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宜采用， 在粘土、 砂类土、 淤泥等地层可采用。 锚固技术也是一种常在岩溶地区使用的岩土工 程技术。它可承受土压力、 水压力、 风力等所施加于 建筑物的水平推力， 并利用地基土的锚固力以维持 建筑物的稳定性。 总之， 不管采用什么方法进行岩溶地区桩基处 理， 都必须结合实际的工程地质条件、 荷载大小及施 工要求等情况来综合考虑与选择。实际工程中， 采 用大直径的嵌岩灌注桩是最实用和最普遍的。下面 就通过综合一些具体的工程实例来进行分析讨论。 #" 岩溶地区桩基工程实例分析 通过大量的资料调研， 表 ’ 收集了国内部分岩 溶地区嵌岩桩桩基工程实例。综合分析表 ’ 中的工 程实例， 可以得出以下几个结论： （!） 从表 + 中列举的 1 个工程来看， 说明岩溶 地质条件在全国都普遍存在， 当然主要的分布还是 在南方地区， 两广、 两湖、 江西、 云南、 贵州等省， 因此
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探矿工程 （ 岩土钻掘工程） ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! "##$ 年增刊!
岩溶地区岩体特征分析与桩基处理方法初探
" " 刘铁雄(， ，彭振斌( ，韩金田(，
（ (3 中南大学 地学与环境工程学院， 湖南 长沙 +(##,’ ； "3 广东省建筑科学研究院， 广东 广州 $(#$## ） 摘! 要： 通过对岩溶地区岩体进行钻探取样和室内试验， 分析了灰岩岩体的各项特性， 并对现场溶洞大小分布规律 进行了统计分析， 同时介绍了岩溶地区各种桩基处理方法， 并结合岩溶地区桩基工程的大量实例， 对桩基的嵌岩深 度和溶洞顶板的安全厚度进行了分析与讨论。 关键词： 岩溶； 嵌岩深度； 安全厚度； 桩基 中图分类号： 7++$3 $$ ； -7+*’3 ( 8 +! ! 文献标识码： 9! ! 文章编号： (&*" % *+", （ "##$ ） :( % ##&# % #’
从分布直方图来看， 溶洞洞跨分布两头少， 中间 值较集中， 接近正态分布。通过分析与统计现场路 段下伏溶洞洞跨情况， 有利于桩基设计时对桩基承 载力设计值与溶洞的稳定性进行合理的验算， 为工 程作指导。 !" 岩溶地区桩基处理方法选择方案 在对现场进行详细的勘察与调查分析之后， 才 能进行合理的设计与施工。对于岩溶地区的桥梁桩 基， 宜采用钻孔灌注桩和人工挖孔灌注桩； 当单桩荷 载较大及岩层埋深较浅时， 宜采用嵌岩灌注桩。 当桩基范围内存在充填有沉积软土和砂土时， 可利用高压旋喷桩将上层建筑物的荷载传至溶洞底 板。或者采用高压旋喷桩与挖孔桩结合的方法进行 岩溶地区的桩基施工。在地下水很丰富的情况下， 可先用高压旋喷桩形成止水帷幕， 然后再进行挖孔 桩， 这样的施工方案在比较复杂的地层中常采用。 在岩溶地区， 桩顶荷载较小或桩身较浅时， 便可 采用挤土桩和预制桩。但是岩溶地区基岩表面崎岖 不平， 采用挤土桩容易产生偏斜， 对于预制桩则很难 估计桩的实际长度。因此采用挤土桩和预制桩的情 况极少， 而采用钻 （ 冲） 、 挖孔桩则比较灵活， 适应性 强。 振动冲击沉管桩的施工在岩溶地区应根据地质 万方数据 情况来选用， 在岩溶、 石笋、 裂隙发育的地区一般不
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石长铁路 （ 湖 230’ 4 *(( ) 23*( 4 ’+( 段工 程 地 处 岩 溶 地 设计 为 钻 孔 灌 注 桩， 桩径为 ［,］ 区， 地质复杂， 下层为强风化溶蚀石灰岩， 裂隙 #% ( &， 桩长一般 5 ’( & 南） 发育， 岩层有起伏， 部分桩基下有 ! 层或多层 溶洞和大尺寸溶洞
采用单排独立的 ! 根 $!% ! & # ) #% + 倍桩径 钢筋混凝土钻孔灌注桩， 桩长 ’( ) *( & 要求嵌入 微 风 化 灰 岩 $ #% ( &， 并且 桩底完整 基 岩 厚 度 $ ’% ( &， 微风化 灰岩单轴极限抗压强度$,( -./ 穿过卵、 砾、 漂石层桩尖入基岩 1 ) #+ &， 且保证桩底有 ’ ) + & 完整基岩 要求嵌入 基 岩 $ (% + &， 且保证桩底 有 + & 完整基岩
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广和大桥 （ 广 基岩为石 炭 系 微 风 化 白 云 质 灰 岩， 基 岩 中 溶 主、 引 桥 桩 基 分 别 采 用 $!% ( ［!］ 洞、 裂隙、 溶沟非常发育， 顶板埋深 变化 很大， &、 #% * & 钻孔灌注桩 州） 高低起伏不平， 厚度变化大， 含水量相当丰富 京沪 高 速 公 路 该地地形切割较大， 相对高差 ’(( &， 区内裸露 山东省 蒙 阴 桃 古生界奥陶系灰岩地层， 岩溶发育， 岩洞高度 ［’］ (% ! ) 0 & 不等， 局部岩洞充满粘土 曲河特大桥 桥台桩 基 $#% ! &， 桥墩桩基 $#% + &
! 收稿日期： "##$ % #& % ’#
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小， 而灰岩的各项强度参数值波动较大， 特别是抗压 强度与拉压比极值相差较大， 主要原因是方解石脉 在灰岩中的不规则分布。因此在具体设计时需根据 不同地段的实际岩体特性进行综合考虑， 取值不能 过高， 为保证工程的安全性， 建议取低值较为合适。 #$ %" 现场溶洞分布规律与统计情况分析 通过大量的现场勘察与调查分析， 岩溶溶洞大 常见溶洞 多分布在地表以下 $ X "& 6 深度范围内， 高度 " X , 6， 局部高度为 (( X (* 6， 典型高度为 " 溶洞多半处于连通状况， 洞内基本上都有充 X * 6， 填物， 充填物主要为水、 黄色流塑状粘土， 流 X 软塑 泥砂亚粘土等低承载力材料。 根据大量的现场钻孔地质与物探资料， 对存在 溶洞的岩溶发育路段情况进行综合分析与统计， 得 到了溶洞洞跨分布统计情况 （ 见表 ( ） 。 从表 ( 可知， 大部分的溶洞洞跨在 "T ( X (#T # 6 之间， 占总数的 ,*T (] ， 尤其是在 +T ( X ,T # 6 之 间分布最集中， 占总数的 $)T ,] ， 即占了一半以上。 两头分布较小， 最小的溶洞洞跨为 #T + 6。洞宽 ^ (# 6 的溶洞占 ((T &] ， 最大的溶洞洞跨为 ()T $ 6。 根据表 ( 的分布情况作出现场探测溶洞洞跨的直方 图见图 ( 。
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表 !" 岩溶发育地区桩基工程实例表
序号 #
工程名称
工程地质条件
桩基设计与施工方案
嵌岩深度及顶板厚度要求
鄱阳 湖 口 大 桥 覆盖层厚度大， 种类多， 松散软弱； 岩性状态不 ［#］ 均， 岩面起伏大， 裂隙、 岩溶异常发育 （ 江西）
图 !" 溶洞洞跨与个数分布直方图
工程建设中碰到的较多， 特别是桥梁工程中经常遇 见， 上述 1 个例子中有 . 个属于桥基遇见岩溶地质。 从工程地质条件来看， 一般岩溶都比较发育， 受地下 水的影响较大， 溶洞大小不一， 顶板厚度变化较大， 往往存在多层溶洞。 （’ ） 表 ’ 中工程的桩基设计与施工方案， 一般 选用人工挖孔桩和钻孔灌注桩， 有时也选用冲孔灌 注桩， 桩径一般 2 !( ) $， 最大达 ’( ’ $。 （+ ） 对嵌岩深度的要求不一， 但是最小 $ )( $， 最大为 !( - 倍桩径。 （* ） 岩溶地区嵌岩桩对顶板安全厚度的要求也 不尽相同， 一般要求桩基底下有 + , - $ 的完整基 岩， 并且基岩一般要求为微风化灰岩。也有原则上 要求 . $ 的。例外， 例 - 广州三元里某综合楼， 因为 上部荷载较小， 通过分析验算， 认为桩底顶板厚度 2 !( ’ $ 即可满足承载力要求。 从以上分析来看， 对于岩溶发育地区， 嵌岩灌注 桩的嵌岩深度要求一般还是根据 《 建筑地基基础设 计规范》 （ 34 -)))0 5 ’))’ ） 中的规范来组织设计与 施工的。当然实际的施工中也不能一概而论， 通过 对溶洞顶板与桩基作用机理进行充分的验算与论证 分析， 在不影响工程质量和安全的前提下， 还是有可 能突破规范的， 这样势必会给工程节省大量的时间 和金钱， 带来巨大的经济效益和社会效益。因此建 议今后有必要对桩基的嵌岩深度和溶洞顶板厚度进 行系统的分析与研究。
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!" 前言 岩溶地质作为一种在我国分布较广、 危害较大 的特殊的工程地质条件， 经常在不同的工程建设中 遇见。对岩溶地基进行处理的方法很多， 有填充法、 强夯法、 梁板跨越法等， 但是在岩溶地区修建公路 （ 铁路） 桥梁时， 目前多选择桩基础进行处理。 本文结合大量的工程资料， 对岩溶地区灰岩岩 体特征进行了详细的分析， 并对岩溶地区各种桩基 处理方法进行了初步探讨。 #" 岩溶地区岩体特征描述 #$ #" 灰岩岩性指标 湖南省宁横公路大成桥、 观音桥地段以及潭邵 高速公路湘潭地段属于岩溶发育地区， 根据现场灰 岩岩样的 室 内 试 验， 分析其成分主要为微晶灰岩 （ 粒径 W #T #$ 66 ） 以及硅质灰岩， 特征是： 灰色， 岩 性较硬， 大都为弱风化， 岩石中节理局部发育。现场 抗压强度 灰岩岩性指标为： 密度 "T &* X "T *" = Y 46 ， ’"T " X ("$T #* ZLA， 弹性模量 （ (T , X ,T # ）[ (# ( Y *T & ， 泊松比 ! \ #T " X #T ’$ ， 软化系数 #T )" 。 分析岩性指标数据， 可知灰岩的密度较大， 变化
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ZLA， 抗弯强度 ("T +( X (&T +& ZLA， 拉压比 ( Y "T & X
! 作者简介： 刘铁雄 （ ()*+ % ） ， 男 （ 汉族） ， 湖南衡东人， 中南大学在站企业博士后， 地质工程专业， 从事岩土工程方面的教学与科研工作， 广东 省广州市先烈东路 ("( 号， (’$,#+))"&& ， -./01(##,2 (&’3 456。
万方数据
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表 !" 溶洞洞跨分布情况统计表 洞跨 # $ & ’( ) ’( ! , *( ) *( ! , .( ) .( ! , /( ) /( ! , !)( ) !)( ! , !’( ) 2 !’( ) 合计 个数 * *! !!’ 0) *’ !1 !. +)* 所占比例 # % !( + !+( +.( / ’+( ) !+( / .( + -( + !))( )