岩溶地区的桥梁桩基设计与顶板稳定性评价研究

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1、科学论坛岩溶地区的桥梁桩基设计与顶板稳定性评价研究吴会森(浙江交通勘察设计有限公司浙江杭州310014)[摘要】本文从工程设计的角度对岩溶地区的桥梁桩基与岩洞顶板稳定性进行了相关研究。[关键词】岩溶地区桥梁工程桩基设计岩洞顶板稳定性评价岩溶的形成是石灰岩地区地下水长期溶蚀的结果。石灰岩的主要成分取值均以概率方法确定，这样，设计人员无需进行概率方面的分析运算，仍是碳酸钙，在有水和二氧化碳时发生化学反应生成碳酸氢钙，后者可溶于可按传统的方式进行桩基设计。水，于是有空洞形成并逐步扩大。这种现象在南斯拉夫亚德利亚海岸的喀1、溶洞顶板很薄，而溶洞内的底面很深，且洞内填充土属于密实稳斯特高原上最为典型，

2、所以常把石灰岩地区的这种地形笼统地称之喀斯特定，具有足够强度，则桩底可穿过溶洞的顶板置于溶洞内的填充土层内，而地形。中国是个多溶洞的国家，在此种地貌地区往往奇峰林立。本文说的岩不置于溶洞的底板上时，可按摩擦桩进行设计。溶地区指岩石裸露、草木不生、具有洞穴、落水洞、地下河而缺乏地表河流2、当桩基穿过多层岩溶层支立于坚固的岩层上时，不应考虑多层岩溶和湖泊的地区。这些是地下水对可溶性块状石灰岩溶蚀的结果。层对桩侧起摩阻作用，因为岩溶层与桩侧之间的摩阻作用，在本质上不同一、桥粱桩基设计原则于一般土与桩侧之间的摩阻作用。可采取隔离措施，将多层岩溶层与桩壁桩基础是岩溶地区最常见的桥梁基础形式。当桥梁地基

3、上的溶洞较之间分隔开，使桩基承受的轴向荷载全部作用于桩底的坚固岩层上，按柱大，埋藏较深，但又不满足顶板厚度检算要求时，或当岩面溶蚀高差大于桩设计。1m或溶洞洞穴平面、剖面尺寸大于1m者，可溶性岩层埋深在8m以上，基3、对于桩尖下伏溶洞，是采取穿过溶洞还是桩尖立于溶洞顶，须根据底岩层部分缺角且无法嵌补，明挖或水下施工压浆有困难等情况均可采用检算和经验设计。一般情况下，若完整基岩顶板厚大于6m且顶板厚与溶洞桩基础处理。孔径之比大于2时，基底以下溶洞可以不处理，否则应采用桩基穿过溶洞。1、桩基荷载的选用。作用于桥梁桩基础上的荷载由基础本身及基础以当钻探深度达到40~50m仍找不到6m以上厚度的顶板

4、时，要求桩侧累计上的建(构)筑物和其它自然力荷载组成，设计中常分为永久荷载(恒载)、顶板厚度不小于5m且桩尖置于下层岩层上，支承顶板厚度不小于3m，嵌可变荷载和偶然荷载。永久荷载通常指上部结构的自重以及经常起作用的入岩层0．5m。在累计岩层顶板厚度时，要考虑邻近钻孔的岩层情况，避免其他荷载；可变荷载则指车辆制动力，牵引力，车轴横向摇摆力，流水压力将石笋尖当作岩层顶板以及浮冰压力等；偶然荷载指船撞力、地震力、特殊情况产生的塌方、滑坡、4、对同一基础范围内因溶深高差悬殊，造成长短桩基础，在荷载作用泥石流等的推力和爆炸力等。桥梁桩基所受的荷载多种多样，设计桩基应下，各桩承受弯矩、轴向力、剪力很不均

5、匀。按照岩溶地区桩基设计经验，桩针对具体情况，按计算目的不同，将荷载组合分为以下两种情况：(1)承载的最小入土深度(包括嵌固深度)，最好不小于3．Om。对于短桩应检算主拉能力极限状态：对应于桩基达到最大承载能力或整体失稳或发生不适于继应力，并根据需要加强配筋。当采用加强桩顶配筋，都不能满足短桩受力要续承载的变形。计算应采用作用效应的基本组合和地震作用效应组合。(2)求时，则以钢护简穿过顶部岩层调节短桩的嵌固深度，以改善短桩的受力。正常使用极限状态：对应于桩基达到正常使用时所规定的变形限值或达到三、岩溶地区的顶板稳定性评价耐久性要求的某项限值。根据我国在岩溶地区工程建设中处理基岩洞穴顶板的实践

6、经验认为，2、桩基与岸坡的边载相互作用。桥台背后是长长的岸坡，它对桥台是评价洞穴稳定性必须分析两个因素：一是内在因素，包括洞穴顶板的厚度、个很大的边载，岸坡对桥台产生很大的侧向压力(土压力)，它还会使桥基跨度及形态、岩层产状、节理裂隙状况，以及岩石的物理力学指标等。二是底面对不同位置下因沿深度产生的不同附加应力，从而使软土固结，使桩外在因素，包括受载状况(时间长短、荷载大小、动载或静载)，岩石含水量受到负摩擦力和弯矩的作用，增大了桩的负荷使桩破坏，沉降加大了而且及温度变化影响，以及洞内水流搬运的机械破坏作用。此外，洞穴的坍塌有沉降不均。高桩台桩基中的岸坡变形，主要由于前挖后填破坏了岸坡原有一

7、个发展变化的过程。以水平顶板为例，开始顶板在静载作用下，产生初始的平衡状态而引起，初期一般以横向变形为主，经过一段时间，影响可能逐应力，处于变形阶段；变形过大，顶板拉裂，处于松动阶段；继而逐步坍塌，渐衰减。岸坡的侧向变形影响在靠近坡顶附近最为突出，设置叉桩可增强处于塌落阶段；塌落成拱形后，顶板可以自承其上的压力，而趋于稳定，是抵抗岸坡侧向变形的影响能力。成拱阶段。因此，评价洞穴稳定问题是一个复杂的问题。影响岩