邢 信

(湖南宏禹工程集团有限公司，湖南 长沙 410000)

0 引 言

岩溶也称喀斯特，喀斯特地貌由水(包括地表水和地下水)对可溶性岩石溶蚀、侵蚀与沉积、沉淀，同时重力崩塌、坍塌、堆积等作用而形成。该地貌以斯洛文尼亚的喀斯特高原命名，在我国也叫岩溶地貌，是我国五大造型地貌之一。岩溶地貌分为地表和地下两大类：(1)石芽、溶沟、岩溶漏斗、落水洞、溶蚀洼地、岩溶盆地与岩溶平原、峰林、峰丛与孤峰；(2)溶洞与地下河、暗湖。

岩溶在我国十分发育，主要分布于云贵桂省区，其余省区的部分区域也有分布。随着岩溶区大批工程建设，如公路桥梁的修建，工程建设中会遇到一系列的岩溶地质情况。钻孔灌注桩由于具有诸多优点，如施工噪声和震动小、可以建造大直径桩、场地适宜性强等优点，广泛应用于工程建设各行业。但是，在岩溶区，存在对地下岩溶认识有限，溶蚀大小、范围、充填状况难以成分探测，这对基础设计与施工存在较大挑战。尤其是在桥梁设计与施工中，如果对溶洞探测及处理不当，则会产生工程质量问题、造成安全事故。所以在岩溶地区的桩基勘察设计与施工中，我们应该采取综合勘察手段，全面探测岩溶发育状况，选用有效的岩溶处理措施，来保证工程质量、消除安全事故隐患。

1 工程概况

湖南省益阳市安化县文溪桥危桥改造工程位于益阳市安化县大福镇文利村，拟建桥梁采用3×16 m预应力空心板方案，桥梁全宽为10 m，桥梁属于中桥，基础形式拟采用桩基础。综合考虑工程重要性等级、场地复杂程度等级和地基复杂程度等级，依据《岩土工程勘察规范》(GB 50021-2001)(2009年版)，岩土工程勘察等级定为乙级。勘察阶段属于一阶段详细勘察，通过工程地质测绘和调查，同时查阅湖南省区域地质图(1∶20万)，了解到基岩为下古生界寒武系中统(Pz∈2)灰岩，存在溶蚀与溶洞发育。因此本工程按一桩一孔的原则共布设勘探孔8个，勘察技术要求按满足钻(冲)孔灌注桩基础设计要求编制。

2 场地工程地质条件

2.1 区域地质构造与地层岩性

拟建桥梁跨越河流，河流宽约24 m，场地地貌形态属丘陵地貌，大地构造单元属东西向构造。在勘探孔深度控制范围内，场地岩土层按地质成因分为第四系填筑土(Q4 ml)、第四系冲积土(Q4al)和下古生界寒武系中统(Pz∈2)灰岩。第四系填筑土层厚为3.8～7.2 m，平均6.2 m；第四系冲积土层厚为1.9～5.3 m，平均2.3 m；强风化灰岩层厚为7.1～32.9，平均20.26 m；中风化灰岩揭示层厚为2.7～7.2 m，平均5.4 m。

2.2 水文地质条件

一般情况下河水较浅，约0～1.0 m，连续强降雨后水深约0.5～2.5 m，勘察期间，测得水深约0～0.6 m流速较缓。桥位区存在地表水及地下水，地表水水量受大气降水、地表流径影响；地下水类型属孔隙潜水、基岩裂隙水与岩溶水。孔隙潜水主要分布于卵石与圆砾层中，且与河水存在水力联系，所以该层中的地下水较为丰富；粉质粘土层中的地下水一般不丰富，由于卵石与圆砾层揭露于河流北岸及河道区域，所以桥位区总体的地下水含量较为丰富。

基岩裂隙水分布于基岩裂隙中，基岩中的地下水主要为裂隙水，受裂隙发育程度、外界补给、排泄等情况的影响，由于该桥位区域的强风化基岩裂隙发育，故基岩裂隙水稍丰富。

岩溶水赋存于可溶性岩层的溶蚀裂隙和溶洞中的地下水。岩溶含水层的富水性总的来说是较强的，但是含水又极不均匀，因为岩溶水并不是均匀地遍及整个可溶岩的分布范围，而是埋藏于可溶岩的溶蚀裂隙、溶洞中。经过勘察钻探揭露，该桥位区岩溶水稍丰富。

2.3 不良地质现象

场地不良地质作用主要为地下岩溶，且溶洞比较发育。勘察期间，在桥位区钻孔8个，有ZK2～ZK8共7个钻孔揭露存在溶洞或串珠状溶洞，洞高0.6～5.5 m，钻孔见洞隙率为87.5%，线岩溶率约19.3%，根洞内充填、半充填灰黄色软塑粉质粘土、中粗砂或碎石，洞底岩面均倾斜，钻探施工过程中均见有漏水现象(见表1)。

表1 溶洞情况统计表

3 基础型式选择建议

拟建桥梁跨越河流，两岸岸坡较高，河水较浅，施工条件一般，交通较好，可采用大型施工机械设备进行基础施工作业。综合场地和地基条件、环境条件、各桩型特点及桥梁荷载等因素，建议拟建桥梁采用钻(冲)孔灌注桩基础，以中风化灰岩层作基础桩端持力层，桩长、桩径可根据要求的单桩承载力结合岩土参数及地区经验估算。设计时，单桩轴向受压承载力容许值可按照《公路桥涵地基与基础设计规范》(JTG D63-2007)的有关公式估算，设计取值应结合本地区设计经验。

4 溶洞地区桩基施工处理方法

根据地质勘探资料，溶洞洞高0.6～5.5 m，钻孔见洞隙率为87.5%，线岩溶率约19.3%，为复杂溶洞。根据施工进度及质量的要求，由于勘探揭露87.5%的基桩位置存在溶洞，施工工艺采取旋挖钻与冲击钻组合。在旋挖钻施工过程中，溶洞顶板被击穿的时候，水头会产生突然下降。如果泥浆跟进不及时，容易产生孔壁坍塌的现象，因此，选用钢护筒跟进护壁，保证孔壁可以稳定。

针对不同大小的溶洞，本工程选用了不同的处理方法：(1)小溶洞(高度小于3 m)，可采取抛填片石，片石大小可以选择10～20 cm，同时辅以黏土与水泥等材料填堵溶洞。抛填黏土与片石时，可以依据工程现场的具体条件而选取不同的配合比，同时应根据现场试验来确定。本工程选取片石∶黏土为1∶1来施工使用。抛填物宜抛填到溶洞顶板以上2 m，之后将抛填物锤击密实。(2)大溶洞(高度超过3 m，含3 m)，宜选用全护筒跟进至洞底岩层顶面，可以在溶洞中形成一个长柱体来承受荷载，同时还可以防止漏浆量大造成上覆层塌孔。

5 结 语

岩溶地区中的桥梁桩基施工结果证明第4节的处理方法在工程实际中是可行的。所有桩基经小应变检测均为一类桩，桩身完好、桩基可靠，符合设计及使用的要求。同时经荷载试验证明，桥梁结构的正常使用和承载能力均达到设计目的，这都说明本工程溶洞处理效果显著、较为有效。目前桥梁已经通车，使用状况良好。本文对岩溶地区桥梁桩基的勘察、设计及施工做出了一定程度的探索和总结，希望能够为岩溶地区桥梁桩基建设提供一定程度的参考。