岩溶地区桥梁桩基承载能力评价及施工综合技术研究

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1、岩溶地区桥梁桩基承载力评价及施工综合技术研究研究报告简本岩溶地区桥梁桩基承载能力评价及施工综合技术研究报告简本1前言我国岩溶地区分布广泛，特别以西南地区的广西、四川、云南、贵州、湖南分布较多。随着我国西部大开发战略的实施，大量在建或规划中的高速公路将不可避免地穿越岩溶发育地区，复杂多变的隐伏岩溶形态给桥梁桩基修筑带来较大的困难，而现有规范难以满足岩溶桩基修筑的需要。据此，2005年7月，交通部西部交通建设科技项目管理中心批准立项，开展《岩溶地区桥梁桩基承载能力评价及施工综合技术研究》课题的研究。图12005年7月南宁召开

2、项目可研评审会议课题主承担单位为广西交通科学研究院和湖南交通科学研究院，并联合了中国地质科学院岩溶地质研究所、湖南大学岩土工程研究所、广西壮族自治区交通规划勘察设计院等多家单位，共同对西部公路工程岩溶桩基需要解决的关键技术问题进行全面的研究，以期研究总结出一整套能够代表目前国内最高水平，比较完善的岩溶桩基修筑技术。课题分为以下4个专题进行研究：（1）岩溶地区桥梁桩基工程地质背景与勘察技术研究（广西交通科学研究院）；（2）岩溶地区桩基承载能力评价与设计理论研究（湖南省交通科学研究院）；（3）岩溶地区桥梁桩基施工技术与质量控

3、制技术研究（广西交通科学研究院）；-19-岩溶地区桥梁桩基承载力评价及施工综合技术研究研究报告简本（4）岩溶地区桥梁桩基试验检测技术研究（湖南省交通科学研究院）。课题主要依托湖南、广西两省已建、在建高速公路开展了研究，旨在解决岩溶地区公路桩基勘察、承载力评价、施工技术与检测技术问题，为相关技术规范的修订或编制提供科学依据和研究积累。通过本项目的研究与依托工程的实施，所取得岩溶地区公路桩基修筑技术成果，将促使我国岩溶山区公路桩基修筑技术迈向一个新台阶，达到节约工程投资，有效预防、减少施工中各类病害的发生，提高工程施工及运行

4、质量的目的。这对保证我国岩溶区桥梁安全、经济和快速地建设成功具有重要的社会经济意义及理论研究价值。1主要研究内容与研究成果2.1主要研究内容专题1岩溶地区桥梁桩基工程地质背景与勘察技术研究本专题主要针对岩溶桥梁桩基地质勘察问题展开研究，通过调查研究西南地区岩溶地质发育规律及桥梁桩基岩溶病害的特征、机理及分类，对岩溶地区桥位勘探选择方法和岩溶地区桩基勘察技术进行了研究。图1主要桥基岩溶病害点分布调研研究内容主要包括以下几方面：-19-岩溶地区桥梁桩基承载力评价及施工综合技术研究研究报告简本(1)调查研究岩溶地区岩溶形态发育

5、规律，桥梁桩基岩溶病害的特征、机理及分类，建立桥梁桩基岩溶地质病害的地质模式；溶洞型图1桩基与岩溶形态相互关系示意图(2)岩溶地区桥位工程地质调查及勘探方法调查研究：重点研究如何在不同勘察阶段中，充分结合已掌握的区域工程地质内容，采用适宜的物探方法与钻探相结合，进行桥位工程地质勘探查明的方法研究。-19-岩溶地区桥梁桩基承载力评价及施工综合技术研究研究报告简本图1高密度电法设备及岩溶检测结果图2孔间电磁波CT透视图像-19-岩溶地区桥梁桩基承载力评价及施工综合技术研究研究报告简本(3)研究提高地质钻探正判率的方法以及桩基

6、综合勘探技术。图1钻孔很难反映溶洞的真实情况（左）图2孔间电磁波CT探测结果洞投影位置（右）专题2岩溶地区桩基承载能力评价与设计理论研究本专题主要针对岩溶桥梁桩基承载能力评价问题展开研究，针对岩溶地区桥梁桩基的工程特点，主要对桩底存在溶洞的典型岩溶桩基地质模式，通过室内模型试验，以及现场观测试验，全面分析其承载力学性状及荷载传递规律，提出岩溶地区基桩的承载力计算方法，为新规范的制定提供可靠依据。研究内容主要包括以下几方面：（1）岩溶地区基桩承载力室内模型试验研究：在深入探讨岩溶地区基桩的受力机理和变形特性基础上，建立合理

7、的桩侧、桩端荷载传递模型，提出岩溶桩基承载力的计算方法；图3模型试验布局示意图-19-岩溶地区桥梁桩基承载力评价及施工综合技术研究研究报告简本图1桩顶沉降及水平位移观测及模型桩应变片粘贴示意图图2模型桩试验就位（2）岩溶地区溶洞顶板稳定性的模糊评价方法：在已有极限平衡分析方法的基础上引入模糊理论，建立岩溶地区溶洞顶板稳定性的模糊极限平衡分析模型，利用统计资料分析，以及专家经验构造出模型参数的模糊集，建立合理的评价方法；图3基桩下溶洞稳定性的二级模糊综合评判模型（3）岩溶地区顶板安全厚度及嵌岩深度计算方法优化：-19-岩溶

8、地区桥梁桩基承载力评价及施工综合技术研究研究报告简本引入数值流形方法建立基本求解方程，并编制出相应的计算模块；基于建立的流形元程序，建立岩溶地区桥梁桩基下溶洞顶板厚度的计算力学模型。通过理论分析和模型试验研究，提出相关计算方法优化，计算桩基下伏溶洞顶板允许厚度,提出桩基下伏溶洞顶板厚度计算方法和原则。（4）岩溶区桩基