貴州巖溶地區(qū)橋梁樁基施工技術(shù)措施的商榷
2016-10-08
在巖溶地區(qū)進(jìn)行橋梁樁基工程的施工通常面臨較大的困難，雖然經(jīng)過測量和計算能夠有效的避開溶洞區(qū)，但是卻不能完全消除溶洞對橋梁樁基施工產(chǎn)生的影響。在橋梁樁基施工的過程中，經(jīng)常遇到的是隨著季節(jié)變化而不斷流動的地下水流所形成的暗河，這部分地區(qū)除了洞底存在一定數(shù)量的砂石意外，其頂部大部分都是以空洞形式存在，這對于橋梁樁基施工來說，存在著較大的安全隱患。本文介紹貴州巖溶地區(qū)的基本地質(zhì)特征，結(jié)合巖溶特定情況，采取有效施工技術(shù)，以此確保橋梁樁基工程順利完工。
1 貴州巖溶地區(qū)地質(zhì)特征
貴州省位于我國大西南東部，介于東經(jīng)103°-109°、北緯24°-29°之間，貴州地貌屬于中國西部高原山地，通稱貴州高原，境內(nèi)地勢西高東低，向北、東、南三面傾斜，平均海拔在1100m左右。貴州巖溶地區(qū)地質(zhì)特征可以從以下幾個方面分析：
1.1 基巖頂部起伏不平
當(dāng)石灰?guī)r表面受到氣候溫度變化的影響便會發(fā)生一定的水化作用，同時受到地下水的侵蝕作用，所以容易形成表面參差不齊、起伏不平的狀態(tài)，其中最大的高度差可以達(dá)到1～5m左右，這對于工程施工來說，無疑對施工造成了較大的難度。
1.2 淺層溶洞大量存在
在地表范圍內(nèi)20～10m左右會形成一層淺溶洞，在溶洞內(nèi)通常會存在大量的填充物，這部分填充物一般以流塑的形態(tài)存在。淺溶洞距離基巖表層較近，其形成機(jī)理和發(fā)育狀態(tài)都較為復(fù)雜，因此在施工的過程中對樁基產(chǎn)生的影響也較為嚴(yán)重。
1.3 軟土及地下水的存在
在巖溶地區(qū)的基巖表面，通常會存在一定厚度的軟土層，這部分軟土的含水量較大，而且以流塑的形態(tài)存在，承載能力較差。所以，當(dāng)橋梁樁基施工時，這部分軟土層便會對樁基產(chǎn)生不同程度的沉降作用。另外，軟土層也會隨著地下水的變化而不斷發(fā)生變化，如果地下水的水位發(fā)生下降，則其浮托力便會越來越小，這時對于周圍的土層結(jié)構(gòu)也會產(chǎn)生侵蝕作用，導(dǎo)致工程施工的地質(zhì)環(huán)境變差，對工程施工造成影響。
2 巖溶地區(qū)橋梁樁基施工的準(zhǔn)備工作
貴州是巖溶地質(zhì)較多的地區(qū)，因此在進(jìn)行橋梁樁基施工時，必須要做好必要的準(zhǔn)備工作，才能保證工程的順利進(jìn)行：
2.1 對溶洞的分布情況進(jìn)行全面的了解與觀察
在進(jìn)行橋梁樁基施工之前，要根據(jù)施工設(shè)計圖紙對樁基需要穿過的石灰?guī)r地區(qū)的溶洞分布情況進(jìn)行觀察，尤其是每個樁基深度范圍內(nèi)的溶洞高度、填充物、暗河水流等情況要進(jìn)行詳細(xì)了解，并且制作成相應(yīng)的地質(zhì)資料。為了保證樁基工程的有效性，要確保每根樁基至少2～3個地質(zhì)孔，對樁基的位置與溶洞的位置關(guān)系要明確處理。如果溶洞的面積較大而且存在較多的豎向溶溝，則需要對橋梁的跨度進(jìn)行必要的增加，這樣能夠減少樁基工程的工程量。如果遇到山區(qū)河谷的存在，則需要對橋式布置進(jìn)行必要的調(diào)整，以此保證工程的順利進(jìn)行。
2.2 對溶洞進(jìn)行分類
對施工現(xiàn)場的溶洞進(jìn)行全面了解后，要根據(jù)不同的地質(zhì)條件對其進(jìn)行分類調(diào)查，才能采取有針對性的處理技術(shù)。對溶洞進(jìn)行分類時，可以按照溶洞的大小、溶洞內(nèi)填充物的種類以及溶洞的垂直情況等幾個方面進(jìn)行分類，并且形成相應(yīng)的分類資料。
3 巖溶地區(qū)橋梁樁基施工技術(shù)
在巖溶地區(qū)進(jìn)行橋梁樁基施工時，需要從以下幾個方面開展：
3.1 樁基加固
在軟土底層進(jìn)行樁基施工時，需要根據(jù)實際需要使用護(hù)筒進(jìn)行加固，沉入護(hù)筒的施工可以充分利用機(jī)械設(shè)備的來完成，在鉆井機(jī)的鉆桿上安裝壓桿，則可以利用壓桿的作用加速沉入速度。如果遇到巖層存在裂縫，且裂縫有不斷加大的趨勢，則應(yīng)當(dāng)適當(dāng)?shù)脑黾幽酀{的比重，選擇優(yōu)質(zhì)的材料，同時可以選擇在泥漿中加入適當(dāng)?shù)匿從?、火堿等物質(zhì)，能夠增強(qiáng)泥漿的承載力。如果基巖裂縫擴(kuò)散較為嚴(yán)重，則應(yīng)當(dāng)及時采取水下灌注的方法灌注混凝土，能夠增強(qiáng)泥漿的強(qiáng)度，從而將裂縫減小。如果遇到多的暗河地區(qū)，一般可以利用片石或者粘土的回填方式進(jìn)行填補(bǔ)，也有大部分巖溶地區(qū)利用設(shè)置鋼護(hù)筒防塌孔的方式進(jìn)行加固。
3.2 鉆孔方式的科學(xué)選擇
在鉆孔方式的選擇方面，通常需要根據(jù)實際的地質(zhì)情況來選擇。如果樁基地層存在溶洞，則一般選擇利用鉆孔鉆進(jìn)行鉆孔，當(dāng)鉆孔離開巖面時，應(yīng)當(dāng)將其切換到?jīng)_孔法。如果需要在溶洞中進(jìn)行鉆孔施工，則通常會利用粘土或者片石的沖擊作用進(jìn)行，以此來保證對基巖作業(yè)面的強(qiáng)度保證，從而確保鉆孔的順利進(jìn)行。橋梁樁基穿插溶洞過程中，應(yīng)當(dāng)要結(jié)合實際勘察地質(zhì)資料，當(dāng)鉆孔施工距溶洞上面板約2m時，必須減輕鉆機(jī)的沖程，增大泥漿的比重，降低沖鉆的速度，將溶洞上面板逐漸擊穿，在擊穿溶洞面板過程中務(wù)必避免因一錘穿頂而引起卡鉆在對樁基進(jìn)行鉆孔過程中，斜巖的處理是延遲孔樁施工工期的最主要原因，同時也是在巖溶地區(qū)進(jìn)行孔樁施工的技術(shù)難點，為此根據(jù)斜巖實際地質(zhì)條件，制定合理的處理方案在鉆孔過程中一旦出現(xiàn)偏孔過大的情況，應(yīng)當(dāng)迅速回填塊大、質(zhì)硬的片石來進(jìn)行沖進(jìn)，同時要降低鉆進(jìn)頻率與提錘高度，提錘高度控制在0.5～0.7m為宜修正偏孔后，按正常方式進(jìn)行鉆孔。
3.3 科學(xué)變更樁基形式
在進(jìn)行鉆孔時，通過溶洞將樁基插入到巖層中時，要保證其插入的深度至少超過樁徑的5倍。如果根據(jù)實際情況不能符合這個標(biāo)準(zhǔn)時，則要進(jìn)行相應(yīng)的計算之后再進(jìn)行調(diào)整。在布置樁基形式過程中，要考慮樁基產(chǎn)生負(fù)摩擦力帶來的影響一般土石對地基進(jìn)行擾動都會因自重作用產(chǎn)生下沉、固結(jié)尤其是因地下水被過度開采而引起軟弱地基層的樁基產(chǎn)生下沉固結(jié)，產(chǎn)生向下摩擦力，也就是負(fù)摩擦力，增加了橋梁樁基的軸向荷載，可能引起橋梁樁基的破壞當(dāng)樁基穿插于巖溶層，并支立于固結(jié)巖層，則應(yīng)當(dāng)忽略巖溶層對橋梁樁基內(nèi)側(cè)產(chǎn)生的摩阻作用，因為橋梁樁基與巖溶層之間產(chǎn)生的摩阻力遠(yuǎn)小于樁側(cè)與普通地層之間產(chǎn)生的摩阻力。 3.4 巖溶地區(qū)橋梁樁基的施工步驟
在巖溶地區(qū)橋梁樁基施工之前，技術(shù)人員必須要做好相應(yīng)的資料收集工作，包括施工圖紙、樁基施工方案、打樁設(shè)備等等，只有全面掌握相應(yīng)的資料，才能確保在巖溶地區(qū)的樁基工程順利進(jìn)行。通常在巖溶地區(qū)使用的樁基以人工挖孔樁與沖孔灌注樁方式為主，如果施工現(xiàn)場的地質(zhì)情況允許，且排水條件較好的情況下，應(yīng)當(dāng)優(yōu)先選擇人工挖孔樁的方式。樁基的長度一般是根據(jù)地質(zhì)的持力層厚度來確定，在巖溶地區(qū)通常使用嵌巖的方式進(jìn)行打樁，而且要合理的控制嵌巖的深度。如果在打樁的過程中使樁基受到壓力，就需要根據(jù)荷載的作用方向進(jìn)行作用點的布置，并且根據(jù)實際需要增加樁基實際的數(shù)量，需要注意的是，必須要保證樁基實際的水平承載力與樁基承載力之間的比例達(dá)到協(xié)調(diào)一致，才能保證樁基的穩(wěn)定性。對于樁基之間的距離計算也是一項重要的工作，如果樁基之間距離過大，則會導(dǎo)致承臺體積的增加，同時也會造成工程造價的增加；如果樁基之間的距離過小，則容易導(dǎo)致樁基的承載力受到影響，無法充分發(fā)揮作用，也容易為施工增加難度。樁基的布置形狀，常見的如三角形、方形等，能夠保證樁基均勻分布，均勻分擔(dān)承載力，確保樁基的穩(wěn)定性。在巖溶地區(qū)的橋梁樁基厚度也是一個重的影響因素，通常樁端基巖的厚度應(yīng)當(dāng)不小于樁徑的4倍，同時要確保超過4.5m。如果遇到空間范圍較大的溶洞，則需要對樁端范圍內(nèi)的應(yīng)力進(jìn)行詳細(xì)的計算，確保橋梁的抗彎強(qiáng)度符合工程施工需要。
4 結(jié)束語
樁基施工是橋梁工程施工的一個核心部分，其施工質(zhì)量直接影響著橋梁工程的整體質(zhì)量。巖溶地質(zhì)是貴州常見的地質(zhì)情況，巖溶地質(zhì)的形成與當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)條件和氣候條件有著較為密切的關(guān)系，必須要在施工前做好相應(yīng)的勘查與檢查工作，對溶洞進(jìn)行全面細(xì)致的劃分，根據(jù)勘查結(jié)果對樁基施工方案進(jìn)行必要的調(diào)整，才能確保橋梁樁基工程的有效性，從而確保橋梁工程整體的施工質(zhì)量。
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作者簡介：周厚興（1980-），男，漢族，貴州興義人，工程師，主要從事橋梁工程方面的工作。
