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《岩溶地区桥梁基础的地基稳定性评价及施工技术》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、岩溶地区桥梁基础的地基稳定性评价及施工技术第四工程公司陈涛[摘要]我国岩溶发育地区的分布十分广阔,其地质及水文地质构造极为复杂,给公路施工带来诸多不便,随着国家西部大开发及“7918”道路规划网战略的进一步开展和实施,这一问题显得尤为突出,给公路工程施工技术提出了更高更新的要求,本文结合贵州镇胜路34合同段桥梁基础施工实际情况,对岩溶地区的桥梁基础施工技术作初步探讨。[关键词]岩溶桥梁基础施工技术1前言沪瑞国道主干线贵州境镇胜高速公路34合同段位于贵州省六盘水境内,全线以高原山区为主,地形起伏较大,相对高差达131米,山体多圆缓,为中
2、山地貌、剥蚀地貌,同时,区内碳酸盐分布,岩溶地貌十分发育,山洼地、漏斗等岩溶现象较为普遍。其中竹清河大桥在地基探测及开挖过程中,发现多处岩溶,以下介绍该桥岩溶地基的分析及处理。2岩溶地区地基稳定性评价岩溶区的地基一般应进行稳定性评价,以便必要时采取措施处理。但如果基础底面下土层厚度大于地基压缩层的厚度,且不具备形成土洞的条件时,可不考虑岩溶对地基稳定性的影响。或者基础底面下上层的厚度虽小于地基压缩层的厚度,但溶洞内已被密实的沉积物填满而又没有被水冲蚀的可能时；或洞体较小,基础尺寸大于溶洞的平面尺寸,又有足够的支承时；或洞体顶板岩石较坚
3、固完整,其顶板具有一定的安全厚度时,均可不考虑岩溶对地基稳定的影响。岩溶的地基可通过地质雷达、钻探或取样等方式来评价其稳定性；隐蔽型岩溶的地基可根据溶洞顶板的安全厚度来评价。至于溶洞顶板安全厚度的验算,尚无固定、完善的方法,下面介绍目前常用的几种算法:2.1利用顶板坍塌物填塞溶洞估算顶板安全厚度(如图1)该方法认为洞顶坍塌后,塌落体体积会增大,当塌落到一定高度H时,洞体就自行填满,无需再考虑其对地基的影响。塌落高度再加适当的安全系数便为顶板安全厚度。图1(立面)设溶洞体积为V0；发生的坍塌体积为V；溶洞平均水平截面积为S；岩石的胀余系
4、数(即坍塌体的膨胀系数)为k(一般石灰岩k=1.2)。按上述假定可得V·k=V0+V(1)V=V0÷(k-1)(2)111372111等式(2)两边同时除以S得H=H0÷(k-1)(3)此方法适用于顶板岩层风化严重、裂隙发育,有坍塌可能的溶洞,多用于明挖基础。2.2按梁板受力情况估算顶板安全厚度(如图2)设溶洞长为B1,溶洞顶板所受总荷载(包括自重和附加荷载)为q,梁板宽度(桥梁基础底部宽度)为B2。根据抗弯验算6M÷B2÷H2≤[δ](4)H=(6M÷B2÷[δ])0.5(5)式中:[δ]—岩体的允许抗弯强度(石灰岩一般为其允许抗压
5、强度的1/8)；M—弯矩。当顶板跨中有裂缝,两端支座处岩石坚固完整时,按悬臂梁计算：M=1/2×q×B12当顶板一端处有裂缝,而其他地方完整时,按简支梁计算：M=1/8×q×B12当顶板岩层完整时,按两端固定梁计算：M=1/12×q×B12所得H再加适当的安全系数,便为顶板的安全厚度。此方法适用于顶板和支座岩层比较完整,层理又较厚,强度较高,洞跨较大,弯矩是主要控制条件时的溶洞。竹清河大桥0#台桩基础在开挖过程中发现基底多层溶洞上下贯通,经详细考察,用此方法评价其地基稳定性,确定基底能够满足设计和规范要求,按原设计的桩基础施工。图22
6、.3利用剪切概念估算顶板安全厚度(如图2)设桥梁基础范围内的溶洞顶板总荷重(包括自重和附加荷载)为q,该范围内的顶板抗剪力为T。根据极限平衡条件q-T=0而T=τ·H·L(6)故顶板厚度H=q÷τ÷L(7)111372111式中：τ—岩体的允许抗剪强度,石灰岩一般为其允许抗压强度的1/12；L—溶洞的平面周长,在图2中,L=2×(B1+b)。所得H再加适当的安全系数,即为顶板的安全厚度。此方法适用于顶板岩层完整、层理较厚，强度较高但洞跨较小,剪力是主要控制条件时的溶洞。竹清河大桥6#台扩大基础在开挖过程中发现溶洞,经地质雷达探测后确定
7、该基底纵横裂隙发育,呈网状,溶洞垂直深度达20米以上。用此方法评价其地基承载力亦能满足设计和规范要求,按钢筋混凝土基础施工。3桥梁基础常见的不良岩溶地质构造及处理方法岩溶地区的桥梁基础在设计勘测阶段必须加大勘测力度和精度,确定最适宜的基础类型。常见的基础类型有桩基础、片石混凝土扩大基础、钢筋混凝土基础等。3.1桩基础桩基础可以有效地避开地下岩溶和穿透浅层岩溶,因此得到广泛采用。3.1.1桩基成孔方案的选择岩溶地区的地质及水文地质构造复杂,基桩成孔方案的选择必须强调因地制宜的原则,不可草率从事。(1)如果桩长范围内的地层风化严重,土石粒
8、径较小,土层软硬均匀,与非岩溶地区的一般土层性质无异,则宜优先考虑采用正、反循环回转钻机、潜水钻机。如无水也可采用螺旋钻机成孔,以缩短成孔周期,降低造价。但是这种理想的情况并不多见。(2)若地层系由土石粒径较大、风化程度
