摘要:在巖溶地質(zhì)區(qū)域,其下部可溶巖層中的溶洞或上覆土層中的土洞,因自身洞體擴(kuò)大或在自然與人為因素影響下,易發(fā)生不均勻沉降、塌陷等現(xiàn)象,對建筑的安全穩(wěn)定性會產(chǎn)生不可忽視的影響。本文主要對在巖溶地質(zhì)區(qū)域,進(jìn)行橋梁樁基施工時(shí)的預(yù)防準(zhǔn)備、樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)及常規(guī)處理方法進(jìn)行探討研究。
關(guān)鍵詞:巖溶地質(zhì)區(qū)域 橋梁樁基 施工技術(shù)
引言
我國屬于多溶洞國家,尤以廣西、云南、貴州地區(qū)為甚,是地下水對可溶性塊狀石灰?guī)r溶蝕的結(jié)果,普遍表現(xiàn)為溶溝、溶槽、溶洞、落水洞、陷塘、塌陷漏斗、坡立谷、天生橋、干谷和石林等。在設(shè)計(jì)過程中,應(yīng)當(dāng)避免在此類地質(zhì)區(qū)域施工;但由于各種因素,總是難以避免,此時(shí)應(yīng)當(dāng)注意選擇合理的施工方法,保證工程質(zhì)量。
樁基具有承載力高、沉降量小而較均勻的特點(diǎn),幾乎可以應(yīng)用于各種工程地質(zhì)條件和各種類型的工程,尤其是適用于建筑在軟弱地基上的重型建(構(gòu))筑物。因此較適宜用于巖溶地質(zhì)區(qū)域的橋梁基礎(chǔ)施工中。
1、溶洞處理前的預(yù)防準(zhǔn)備
施工前,要用地質(zhì)鉆機(jī)對每一根樁進(jìn)行鉆探,通過鉆探,掌握其地質(zhì)狀況,尤其是溶洞的分布狀況、深度、高度、填充物類型,為施工方案的制定提供依據(jù);通過土工試驗(yàn),對填充物的物理力學(xué)特性進(jìn)行分析,對其容重、孔隙率及含水量進(jìn)行檢測,為注漿參數(shù)計(jì)算提供依據(jù)。 最后根據(jù)鉆探資料及填充物性質(zhì),制定相應(yīng)的施工方案,每項(xiàng)方案都必須經(jīng)過嚴(yán)格的計(jì)算,為保證其精確度,施工前應(yīng)在橋外先溶洞注漿及鉆孔試樁試驗(yàn)。
鉆孔時(shí),當(dāng)鉆到溶洞附近時(shí),應(yīng)采用小沖程沖擊,慢慢地將洞頂打通,一旦孔內(nèi)水位出現(xiàn)迅速下降時(shí),施工人員要馬上提鉆,防止卡鉆。
2、樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)
2.1樁型、樁長和截面尺寸的選擇
在選擇樁型時(shí),應(yīng)當(dāng)考慮荷載情況、地層條件、施工能力及環(huán)境限制噪音、振動)等因素,通常巖溶地質(zhì)區(qū)域橋梁樁基應(yīng)以鉆(沖)孔灌注樁及人工挖孔樁為首選,當(dāng)?shù)叵滤惠^低,施工排水方便且對周圍環(huán)境無較大影響時(shí),可優(yōu)先考慮人工挖孔樁,不過由于磚護(hù)壁在清爆溶洞或樁底巖石打風(fēng)鉆時(shí)易垮壁,所以應(yīng)采用鋼筋混凝土護(hù)壁。設(shè)計(jì)樁長時(shí),要考慮樁端持力層可能有一定起伏,另外在巖溶區(qū)橋梁樁基中,樁基礎(chǔ)底要嵌入巖層(一般是微風(fēng)化、中風(fēng)化)一定深度。樁截面尺寸可根據(jù)所選用樁型的施工要求大致確定,并初步確定承臺底面標(biāo)高。
2.2樁數(shù)確定及樁位布置
樁的根數(shù)應(yīng)當(dāng)依據(jù)公式確定:n≥,式中:n為樁數(shù),F(xiàn)為作用在樁基上的豎向力設(shè)計(jì)值,R為單樁豎向承載力設(shè)計(jì)值。 所選樁數(shù)是否合理,應(yīng)當(dāng)在驗(yàn)算各樁受力后決定。在考慮承受水平荷載計(jì)算時(shí),可粗略地以各樁水平承載力之和作為樁基的水平承載力。兩者結(jié)果取大值作為初定的樁數(shù)。
樁中心距的選擇也很重要,若過大,會增加承臺體積,進(jìn)而使得工程總體造價(jià)被提高;若過小,不僅無法充分發(fā)揮樁的承載力,而且也不利于施工。通常在巖溶地質(zhì)區(qū)域橋梁樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中,對于不擴(kuò)底鉆、挖孔灌注樁,其中心距可取2.5d;對于擴(kuò)底鉆、挖孔灌注樁,其中心距取1.5D。(d為樁身設(shè)計(jì)直徑;D為擴(kuò)大端設(shè)計(jì)直徑)。樁位布置通常采用方形、三角形或梅花形,為使樁基中各樁均勻受力,布置時(shí)應(yīng)盡可能使上部荷載的中心與樁群的橫截面形的中心重合或接近。
2.3樁端基巖穩(wěn)定性驗(yàn)算及承臺設(shè)計(jì)
在巖溶地質(zhì)區(qū)域橋梁樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中,樁端基巖安全厚度應(yīng)為樁徑的3倍,且不能小于3m,不過如果溶洞的水平尺寸較大時(shí),應(yīng)進(jìn)行抗彎強(qiáng)度驗(yàn)算。另外,對于在樁端應(yīng)力范圍內(nèi)基巖存在凌空面時(shí),應(yīng)驗(yàn)算其向凌空面滑移及傾覆的可能性。承臺設(shè)計(jì)按照一般橋梁樁基承臺設(shè)計(jì)要求進(jìn)行即可。
3、常規(guī)溶洞的處理方案
處理封閉較小的溶洞時(shí),可采取注漿措施,提供成孔條件穿過溶洞。如果溶洞內(nèi)沒有填充物或者只有少量填充物時(shí),可先填碎石或干砂,填時(shí)需選擇一個(gè)適當(dāng)?shù)目孜唬苑胖霉潭ㄤ撎坠埽怪c注砂管相連,然后再注漿;如果填充物較松散,則可直接注漿;如果填充物已凝固發(fā)硬,可直接沖孔,不過需要加強(qiáng)泥漿護(hù)壁。在對溶溝、溶槽及一些小裂縫 進(jìn)行沖孔時(shí),可將粘土、水泥和片石投放進(jìn)去,只要孔內(nèi)泥漿不大量流出,能夠保證鉆孔順利通過溶區(qū)即可。
巖溶地質(zhì)區(qū)域的橋梁樁基成孔方法基本上與普通地質(zhì)區(qū)域成孔方法無異,也是采用沖擊鉆沖擊成孔的。成孔時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn):1)要等漿液凝固后再行沖擊成孔,通常為10天左右;2)沖孔前要做好準(zhǔn)備,防止發(fā)生意外,一旦泥漿外泄,就要馬上投放粘土、水泥和片石,使這些材料在溶區(qū)形成圍護(hù)結(jié)構(gòu)墻,保證沖孔工作順利開展;3)如果現(xiàn)場缺少優(yōu)質(zhì)粘土?xí)r,可在泥漿中摻入適量的水泥、燒堿和鋸末,以提高泥漿膠體率和懸浮能力;4)當(dāng)巖面的傾斜較大時(shí),可將鉆頭擺動撞擊護(hù)筒或孔壁,然后再回填片石,當(dāng)孔底出現(xiàn)平臺后再轉(zhuǎn)入正常沖孔。
4、埋鉆的處理措施
埋鉆有兩種情況:一是沉渣埋鉆,二是塌孑L埋鉆。①要避免沉渣埋鉆,鉆頭不能長時(shí)間留在孔底不動,要經(jīng)常上下提拉,只要泥漿不停止地循環(huán),這種沉渣現(xiàn)象不容易發(fā)生。②塌孑L埋鉆,最主要是將鋼絲繩保住,先回填粘土,用30em直徑的小錘頭沖擊。至鋼絲繩后,用打撈吊鉤將其拉住,繼續(xù)用小錘沖,至到大錘處。從周邊進(jìn)行,當(dāng)確認(rèn)將大錘周邊的石塊沖碎后,停止沖擊。高壓射水孔底,試提拉大錘。
5 結(jié)束語
雖然巖溶地基的穩(wěn)定性不好,但相信只要采取合理的施工方法,提高其強(qiáng)度、剛度和整體穩(wěn)定性,還是能保證橋梁的安全和正常使用的。
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