摘要：通過贛龍鐵路擴能改造工程勘察及設(shè)計，總結(jié)了巖溶發(fā)育地區(qū)橋位選擇、孔跨布置、橋梁基礎(chǔ)勘探及選擇、樁基礎(chǔ)設(shè)計等應(yīng)注意的要點，從而確保橋梁基礎(chǔ)安全
　　關(guān)鍵詞：巖溶，橋位、基礎(chǔ)，勘探，設(shè)計
　　
　　在巖溶地區(qū)修建鐵路，由于巖溶情況復(fù)雜，變化規(guī)律難以掌握，給線路上的橋梁建設(shè)帶來了眾多困難。本文就巖溶地區(qū)橋梁的橋位選擇、合理布置孔跨、橋梁基礎(chǔ)選擇及樁基設(shè)計淺談一些個人體會。
　　1、工程概況
　　贛龍鐵路擴能改造工程位于江西省東南部、福建省西南部。西起江西省贛州市，東至福建省龍巖市，途徑江西省贛縣、于都縣、會昌縣、瑞金市，福建長汀縣、連城縣、上杭縣。正線全長約250km。所在區(qū)域為我國最典型的山區(qū)巖溶極發(fā)育地區(qū)之一，其中小密、西江、石門圩地段巖溶發(fā)育且不均，主要以溶溝、溶槽、落水洞、坍陷漏斗等形式存在。
　　2、橋位選擇
　　2.1巖溶地區(qū)橋梁選址首先應(yīng)遵循選線與橋位相結(jié)合的原則，樹立地質(zhì)選線的觀念，避繞巖溶強烈發(fā)育區(qū)。橋位的選定需做好比選工作，確定最佳橋位。
　　2.2當(dāng)必須在巖溶發(fā)育嚴(yán)重地段設(shè)橋時，應(yīng)盡量選在巖層完整、洞穴頂板較厚處。對于巖溶地區(qū)一些特殊地質(zhì)構(gòu)造，可依照以下原則處理：
　　2.2.1當(dāng)線路通過巖溶地區(qū)構(gòu)造破碎帶時，因該處巖層破碎、地下水富集、地表徑流和地下水循環(huán)交替頻繁、巖溶極為發(fā)育，應(yīng)盡量使橋位垂直或以較小斜交角通過，必須避開巨大洞室和大豎井。
　　2.2.2橋位不宜選在可溶巖層與非可溶巖層的接觸帶，應(yīng)選在非可溶巖層上。可溶巖層與非可溶巖層的接觸帶，是地表水與地下水滯留、溶蝕強烈、地質(zhì)動力現(xiàn)象最為活躍的地帶，常有落水洞、坍陷漏斗和網(wǎng)狀洞穴分布，也有與接觸帶走向一致的暗河，或地下通道與橫向暗河相連而形成縱橫交錯的地下溝谷，不宜設(shè)橋。
　　2.2.3暗河范圍內(nèi)不宜建橋，也不宜靠近或與暗河走向平行。當(dāng)不能避開時，應(yīng)盡量選取與暗河垂直的橋位。
　　3、合理布置孔跨
　　一般來說，橋孔布設(shè)應(yīng)依據(jù)各類河段的水文、地形情況，滿足交通、通航、過物、水利等方面的要求，做到安全、經(jīng)濟、合理。巖溶地區(qū)橋梁的孔跨布置除滿足規(guī)范規(guī)定的有關(guān)要求外，應(yīng)注意全面調(diào)查、分析橋位的地形、水文和地質(zhì)情況，重點調(diào)查巖溶的分布范圍、形狀、規(guī)模及截流匯水面積。由于巖溶一般隱蔽性強，表面上不易發(fā)現(xiàn)，應(yīng)加強勘測工作，為路線布設(shè)和橋梁孔跨布置提供依據(jù)。詳細了解橋位區(qū)溶洞、溶槽、漏斗和暗河等的分布和發(fā)育情況，為墩臺位置和形式選擇提供參考。由于巖溶地區(qū)特別是受地下河影響的地段，匯水面積難以準(zhǔn)確劃定，水文調(diào)查要特別注意歷史洪跡的調(diào)查。橋跨縱向布設(shè)應(yīng)根據(jù)溶洞、溶槽、漏斗和暗河的分布和發(fā)育情況，選擇孔跨和橋長，墩臺位置一般應(yīng)避開這些巖溶點，必要時可采用不等跨徑或大跨徑跨越等辦法，使基礎(chǔ)避開巖溶病害或位于病害較輕位置。同時，橋梁孔跨布設(shè)需重視環(huán)境保護，與自然相協(xié)調(diào)。設(shè)計需考慮橋梁修建對巖溶生態(tài)的不利影響和對生產(chǎn)、生活水源的保護措施。
　　4、橋梁基礎(chǔ)勘探及選擇
　　4.1橋梁基礎(chǔ)勘探
　　巖溶為可溶性巖層的特有現(xiàn)象，巖溶地區(qū)地形、地貌特殊，地質(zhì)條件復(fù)雜。溶洞發(fā)育情況、溶洞大小及其頂板厚度的揭露情況關(guān)系到整個工程的造價及施工質(zhì)量，因此本項目在橋梁地質(zhì)勘探初期就提出了明確要求，具體步驟應(yīng)先物探，根據(jù)物探查明的巖溶情況，再在每個基礎(chǔ)內(nèi)采用逐樁鉆孔。采取逐樁布置地質(zhì)鉆孔和物探結(jié)合的勘探方案，效果良好。通過地質(zhì)鉆探對溶洞的頂板厚度、巖層的完整性、穩(wěn)定性做出評價，對溶洞的跨長、溶蝕范圍、溶洞洞內(nèi)的填充物充滿程度、密實度、承載力等進行工程地質(zhì)說明。
　　4.2橋梁基礎(chǔ)選擇
　　由于石灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r等地區(qū)，受到地下水的溶蝕作用，在巖層中形成溶洞、溶溝、溶槽等，其空隙有的被泥土填充，有的為空洞，而某些空隙又與外界水流相連通，情況各異。因此進行基礎(chǔ)設(shè)計時，應(yīng)根據(jù)巖土類別、巖溶發(fā)育程度及基頂荷載大小，河流水文條件等因素，因地制宜，設(shè)計恰當(dāng)?shù)幕�礎(chǔ)。一般大致可歸納為以下幾種類型：
　　4.2.1明挖擴大基礎(chǔ)：在溶溝溶槽處采用換填片石混凝土或鋼筋混凝土基礎(chǔ)跨越溶溝溶槽．也有甩鋼軌樁加固溶槽的處理方法。明挖擴大基礎(chǔ)一般適用于巖溶埋藏較淺，基底局部有溶溝溶槽，下部已探明無溶洞，基礎(chǔ)在施工開挖后，對溶溝溶槽即可處理。
　　4.2.2輕型擴大淺基礎(chǔ)：覆蓋層較厚，無潛存大溶洞的巖溶地質(zhì)，覆蓋層穩(wěn)定，土質(zhì)較好，如砂卵石等，無水流沖刷的簡支粱墩臺基礎(chǔ)，基底可設(shè)計為輕型擴大基礎(chǔ)，基底適當(dāng)提高。
　　4.3.3鉆孔控基礎(chǔ)：巖溶極發(fā)育，并有多層溶洞，每層溶洞的頂板厚，往往參差不一，成串成組，高低不一，大多采用鉆孔控基礎(chǔ)。
　　5、樁基礎(chǔ)設(shè)計
　　根據(jù)巖溶的發(fā)育情況及溶槽、溶溝內(nèi)的填充土的類別、飽滿程度，樁基的設(shè)計可分為以下三種類別：
　　5.1如果在溶洞處設(shè)置樁基礎(chǔ)，其溶洞頂板很薄，而溶洞內(nèi)的底面很深，且洞內(nèi)填充土屬于密實穩(wěn)定，具有足夠深度，則樁底可穿過溶洞的頂板置于溶洞內(nèi)的填充土層內(nèi)，而不支于溶洞的底板上。此時可按摩擦樁進行設(shè)計，不考慮樁與溶洞頂板之間的摩阻作用，而將這種摩阻作用視作安全儲備。
　　5.2置于巖溶地區(qū)溶槽或溶溝處的樁基礎(chǔ)，當(dāng)樁穿過溶槽、溶溝內(nèi)的填充土，支立于溶槽底面或溶溝底面的巖層上時，可按支立于一般巖層上的柱樁分析方法進行樁的內(nèi)力分析。樁的軸向容許承載力應(yīng)根據(jù)溶槽或溶溝底面巖層的好壞（包括強度和裂縫等情況）來確定。
　　5.3在巖溶嚴(yán)重地區(qū)，鉆孔樁要穿過多層溶洞，巖面起伏不一，各樁的剛度相差較大，樁的受力情況各異，不能按常規(guī)設(shè)計鉆孔樁方法進行設(shè)計，需結(jié)合巖溶地質(zhì)特點分別對待。贛龍鐵路擴能改造工程巖溶橋梁柱樁設(shè)計中，采用了以下原則。
　　5.3.1對同一基礎(chǔ)范圍內(nèi)溶深高差懸殊，因此各樁受力很不均勻，雖然采用加強樁頂箍筋及主筋，都不能滿足短樁剪力要求配筋時，則以鋼護筒調(diào)節(jié)短樁自由長度，來降低單樁的受力高峰值。
　　5.3.2穿過溶洞的鉆孔樁，要求樁尖置于溶洞頂板上，支承樁尖的巖層頂板厚度不小于6m，并應(yīng)注意樁的鄰近巖溶情況。當(dāng)深度達到40～50m時，仍無6m以上厚度的頂板時，要求樁側(cè)累計頂板厚度大于6m(其中厚度小于1m的巖層頂板不予計入)，且樁尖置于下層巖層上，支承頂板厚度要求不小于3m，且不小于1.5d（d為樁設(shè)計直徑），嵌入巖層0.5m。
　　5.3.3確定樁長時應(yīng)首先詳細地、全面地分析地層資料，宜將同一基礎(chǔ)的各個鉆孔資料統(tǒng)一編制出溶洞范圍的地質(zhì)圖，并根據(jù)相鄰樁的鉆孔，擬定各樁的樁底標(biāo)高。在計算中對穿過多層溶洞，樁尖置于下層巖層上時，樁的受壓剛度系數(shù)，不應(yīng)取樁的全長計算，而應(yīng)取受壓長，可近似地取l0+h/2，當(dāng)基樁穿過頂板，通過溶洞，進入基巖時，一般頂板厚度不足支承豎向集中荷重N，其水平抗力起到嵌制作用，可使基樁嵌周(假定第一層頂板厚度大于1m)，因此其受撓長度LM一般可假定為l0+D/3，D為鉆孔樁設(shè)計樁徑。
　　
　　
　　6、結(jié)論
　　在巖溶地區(qū)，橋梁基礎(chǔ)想要完全避免巖溶是不現(xiàn)實的，只有認真勘測，掌握巖溶發(fā)育和分布的規(guī)律，精心設(shè)計，才能確保橋梁建設(shè)和運營安全。本文結(jié)合贛龍鐵路擴能改造工程項目勘察設(shè)計實際情況，得出以下一些主要結(jié)論：
　　6.1巖溶地區(qū)橋位選擇應(yīng)遵循選線與橋位相結(jié)合的原則，避繞巖溶強烈發(fā)育區(qū)。當(dāng)必須在巖溶發(fā)育嚴(yán)重地段設(shè)橋時，應(yīng)盡量選在巖層完整、洞穴頂板較厚處。橋位盡量垂直或以較小斜交角通過破碎帶，避開巨大洞室和大豎井。橋位不宜選在可溶巖層與非可溶巖層的接觸帶，應(yīng)設(shè)在非可溶巖層上；當(dāng)不能避開暗河時，應(yīng)盡量與暗河垂直。
　　6.2巖溶地區(qū)橋梁橋跨布置應(yīng)根據(jù)溶洞、溶槽、漏斗和暗河的分布和發(fā)育情況，選擇孔跨和橋長，可通過調(diào)整跨徑、采用不等跨徑、橫向調(diào)整基礎(chǔ)位置等辦法，使基礎(chǔ)避開巖溶病害或位于病害較輕位置。同時，需重視環(huán)境保護，與自然協(xié)調(diào)。
　　6.3選擇橋梁基礎(chǔ)的類型時，應(yīng)根據(jù)巖土類別、巖溶發(fā)育程度及基頂荷載大小，河流水文條件等因素，因地制宜。
　　6.4橋梁樁端持力層厚度根據(jù)溶洞頂板溶蝕、裂隙情況和整體性，分別采用摩擦樁和嵌巖樁兩種情況分析計算。對于溶蝕、裂隙嚴(yán)重的溶洞頂板，按摩擦樁計算，對于無溶蝕、裂隙現(xiàn)象的持力層，溶洞頂板按嵌巖樁計算，考慮安全系數(shù)后，決定采用厚度為6m的微風(fēng)化完整頂板作為樁基終孔最小控制溶洞頂板厚度。施工期間，設(shè)計人員還應(yīng)結(jié)合施工現(xiàn)場鉆孔情況，樁底驗槽結(jié)果，及時對樁基長度進行跟蹤調(diào)整。
　　參考文獻
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