貴州巖溶地區(qū)橋梁樁基施工技術措施的商榷
2016-10-08
在巖溶地區(qū)進行橋梁樁基工程的施工通常面臨較大的困難，雖然經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生的影響。在橋梁樁基施工的過程中，經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)的基本地質特征，結合巖溶特定情況，采取有效施工技術，以此確保橋梁樁基工程順利完工。
1 貴州巖溶地區(qū)地質特征
貴州省位于我國大西南東部，介于東經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)地質特征可以從以下幾個方面分析：
1.1 基巖頂部起伏不平
當石灰?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20～10m左右會形成一層淺溶洞，在溶洞內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，其形成機理和發(fā)育狀態(tài)都較為復雜，因此在施工的過程中對樁基產生的影響也較為嚴重。
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，當橋梁樁基施工時，這部分軟土層便會對樁基產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構也會產生侵蝕作用，導致工程施工的地質環(huán)境變差，對工程施工造成影響。
2 巖溶地區(qū)橋梁樁基施工的準備工作
貴州是巖溶地質較多的地區(qū)，因此在進行橋梁樁基施工時，必須要做好必要的準備工作，才能保證工程的順利進行：
2.1 對溶洞的分布情況進行全面的了解與觀察
在進行橋梁樁基施工之前，要根據施工設計圖紙對樁基需要穿過的石灰?guī)r地區(qū)的溶洞分布情況進行觀察，尤其是每個樁基深度范圍內的溶洞高度、填充物、暗河水流等情況要進行詳細了解，并且制作成相應的地質資料。為了保證樁基工程的有效性，要確保每根樁基至少2～3個地質孔，對樁基的位置與溶洞的位置關系要明確處理。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行必要的調整，以此保證工程的順利進行。
2.2 對溶洞進行分類
對施工現場的溶洞進行全面了解后，要根據不同的地質條件對其進行分類調查，才能采取有針對性的處理技術。對溶洞進行分類時，可以按照溶洞的大小、溶洞內填充物的種類以及溶洞的垂直情況等幾個方面進行分類，并且形成相應的分類資料。
3 巖溶地區(qū)橋梁樁基施工技術
在巖溶地區(qū)進行橋梁樁基施工時，需要從以下幾個方面開展：
3.1 樁基加固
在軟土底層進行樁基施工時，需要根據實際需要使用護筒進行加固，沉入護筒的施工可以充分利用機械設備的來完成，在鉆井機的鉆桿上安裝壓桿，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，則應當適當的增加泥漿的比重，選擇優(yōu)質的材料，同時可以選擇在泥漿中加入適當的鋸末、火堿等物質，能夠增強泥漿的承載力。如果基巖裂縫擴散較為嚴重，則應當及時采取水下灌注的方法灌注混凝土，能夠增強泥漿的強度，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行填補，也有大部分巖溶地區(qū)利用設置鋼護筒防塌孔的方式進行加固。
3.2 鉆孔方式的科學選擇
在鉆孔方式的選擇方面，通常需要根據實際的地質情況來選擇。如果樁基地層存在溶洞，則一般選擇利用鉆孔鉆進行鉆孔，當鉆孔離開巖面時，應當將其切換到沖孔法。如果需要在溶洞中進行鉆孔施工，則通常會利用粘土或者片石的沖擊作用進行，以此來保證對基巖作業(yè)面的強度保證，從而確保鉆孔的順利進行。橋梁樁基穿插溶洞過程中，應當要結合實際勘察地質資料，當鉆孔施工距溶洞上面板約2m時，必須減輕鉆機的沖程，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必避免因一錘穿頂而引起卡鉆在對樁基進行鉆孔過程中，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)進行孔樁施工的技術難點，為此根據斜巖實際地質條件，制定合理的處理方案在鉆孔過程中一旦出現偏孔過大的情況，應當迅速回填塊大、質硬的片石來進行沖進，同時要降低鉆進頻率與提錘高度，提錘高度控制在0.5～0.7m為宜修正偏孔后，按正常方式進行鉆孔。
3.3 科學變更樁基形式
在進行鉆孔時，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。如果根據實際情況不能符合這個標準時，則要進行相應的計算之后再進行調整。在布置樁基形式過程中，要考慮樁基產生負摩擦力帶來的影響一般土石對地基進行擾動都會因自重作用產生下沉、固結尤其是因地下水被過度開采而引起軟弱地基層的樁基產生下沉固結，產生向下摩擦力，也就是負摩擦力，增加了橋梁樁基的軸向荷載，可能引起橋梁樁基的破壞當樁基穿插于巖溶層，并支立于固結巖層，則應當忽略巖溶層對橋梁樁基內側產生的摩阻作用，因為橋梁樁基與巖溶層之間產生的摩阻力遠小于樁側與普通地層之間產生的摩阻力。 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，技術人員必須要做好相應的資料收集工作，包括施工圖紙、樁基施工方案、打樁設備等等，只有全面掌握相應的資料，才能確保在巖溶地區(qū)的樁基工程順利進行。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，如果施工現場的地質情況允許，且排水條件較好的情況下，應當優(yōu)先選擇人工挖孔樁的方式。樁基的長度一般是根據地質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，就需要根據荷載的作用方向進行作用點的布置，并且根據實際需要增加樁基實際的數量，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到協調一致，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當不小于樁徑的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的應力進行詳細的計算，確保橋梁的抗彎強度符合工程施工需要。
4 結束語
樁基施工是橋梁工程施工的一個核心部分，其施工質量直接影響著橋梁工程的整體質量。巖溶地質是貴州常見的地質情況，巖溶地質的形成與當地的地質條件和氣候條件有著較為密切的關系，必須要在施工前做好相應的勘查與檢查工作，對溶洞進行全面細致的劃分，根據勘查結果對樁基施工方案進行必要的調整，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量。
參考文獻
[1]何鵬祥.巖溶區(qū)橋梁樁基施工技術及設計方法研究[D].湖南大學，2012.
[2]尹國榮.巖溶區(qū)勘察方法及橋梁樁基施工技術[D].中南大學，2009.
[3]張浩.巖溶地區(qū)橋梁樁基施工技術淺議[J].黑龍江交通科技，2009（07）.
[4]強俊濤，馬保松，吳浪輝.巖溶地區(qū)橋梁樁基施工技術淺議[J].科技資訊，2009（05）.
[5]肖振英.巖溶地區(qū)橋梁樁基的處治措施[J].中國新技術新產品，2012（12）.
[6]韓樹國，許建民.巖溶地區(qū)橋梁樁基施工技術及常見情況處理[J].內蒙古科技與經濟，2006（05）.
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。
