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岩溶地区钻孔桩受力机理的研究 　　摘要：由于岩溶地基会对桥梁的建设和施工造成非常严重的危害，因此在桥梁设计和施工的时候必须高度重视岩溶地基对桥梁建设的影响。本文结合某铁路大桥的实例与该地区岩溶地质发育形态的特点，提出了一些桥梁建设时应注意的问题：主要包括岩溶发育地区地质的勘探、洞顶板安全厚度的计算、桩基设计和施工等。 　　关键词：桩基础；岩溶；承载力；嵌岩深度；顶板厚度 　　中图分类号：TU473.1 文献标识码：A 　　 　　 　　引言 　　岩溶地区的桥梁墩台基础目前在情况下都采用了钻孔桩基础。岩溶的发育会导致在地质柱状图上呈现“葡萄串”状的多层溶洞。每层溶洞的顶板都不是太厚，大约在0.2~3.0米之间。岩溶的这些特点给钻孔设计带来了一些值得研究的并且比较新颖的课题。由于溶洞的分布没有任何规律可循，且运用现有的勘探手段还不能准确确定溶洞的位置及大小，因此这会给桥梁的建设带来诸多问题：例如工期延长、工程量和工程费用增加等。针对这种问题，在施工的过程中会采取逐根钻探的办法探明溶洞分的布情况，并以此来确定基桩设计的各项参数。在桩基设计时候，应重点考虑岩溶地区钻孔桩的持力层顶板的厚度和嵌岩的深度。目前国内外的研究内容主要是对施工方案的描述以及对施工故障的处理措施。根据桥梁建设的实际经验和对参数的简单的估算得出以下结论：（1）顶板厚度应控制在5m左右;（2）嵌岩深度（桩侧岩壁累计深度）应大于5m。本文根据贵广铁路客运专线广西段岩溶地区某特大桥的1根钻孔桩的设计对岩溶地区钻孔灌注桩的负重能力和嵌岩深度及顶板厚度进行了分析[1]。 　　1 桥梁岩溶桩建设思路 　　1.1 方案 　　在局部岩溶严重以及较大型或者不易搞清岩溶分布的地段，在选线的过程中应尽量绕开或者大跨度跨越该地区。选线的时候尽量沿着与岩层构造和断层破碎带垂直的方向选择溶蚀程度比较低的地区；尽量避免地下河以及可溶与非可溶的接触地带和碳酸盐类岩石与金属矿接触的地带。 　　1.2 施工工艺 　　岩溶地区钻孔灌注桩设计与施工的关键是：（1）灌注桩保证不漏浆或者虽然灌注桩漏浆但不会发生坍孔；（2）保证顺利成孔成桩并满足承载力要求。对溶蚀发育严重和空洞较大的多层溶洞，在桩基施工设计的时候应采用双护筒跟进的方式冲击成孔，施工注意以下几点：（1）外护筒直径应较设计桩径大20cm，内护筒直径应较设计桩径大5cm；（2）根据对该地区地质勘探的结果，遵循先易后难、先外后内、先短后长的顺序进行施工；（3）外护筒下到岩面以下后，对覆盖层和顶板进行冲钻且冲钻成孔的桩径比设计的要大7cm；（4）钢护筒打至第一层岩面或者已经穿过该溶洞进入到下一层岩面的时候，要在钻孔前抛掷一个0.5~1.0m大小的小片石或者适量粘土，以达到使开孔坚实、竖直、圆顺并起到导向的作用；（5）当内护筒下沉到位以后，在内护筒和外护筒之间进行抛石压浆的处理，以增加护筒的整体刚度；（6）双护筒冲击钻孔采用吸泥法清孔[2]。 　　2 桩身入岩深度及单桩容许承载能力分析 　　由于每层溶洞的顶板都比较薄，因此桩底无法找到一个稳固的支承面，而只有使桩身穿过多层溶洞的顶板，主要靠桩侧岩壁与桩身的作用起到支承的效果，同时桩底又落于某一层顶板上，这样的桩就兼有摩擦和柱桩的性质。由于目前缺乏试验和实测资料，所以只有按现行《铁路桥涵地基和基础设计规范》（TB10002.5-2005)（以下简称《桥规》）以及现有的资料来确定桩身的入岩深度，以及按岩壁的阻力来确定比较合适的单桩容许承载力[3]。 　　由嵌入岩层内钻孔桩的容许承载力公式： 　　〔P〕=R (C1 A + C2U h1 )（1） 　　支承桩的力是由桩底的岩石和桩侧的岩壁两部分的支承力组成的。立于岩面或嵌入岩石不多的桩，完全或主要依靠桩底岩面支承力，而从岩溶地区钻孔桩的受力状态来看，主要是依靠桩侧岩壁支承力，桩底的支承作用是极小的。根据这一观点，我们用桩身岩壁的支承力来代替桩底岩面的支承力，从公式( 1 )中，即可导出桩身人岩的最小深度h1，为方便起见，桩径均以设计桩径代人公式。 　　令R·C1·A=R·C2·U·h1 　　则h1=(C1/ C2) ·(D/4)（2） 　　式中 h1——桩身入岩深度，米； 　　D——设计桩径，米； 　　C1，C2——由岩层的破碎程度和清底情况而定的系数，可参照《桥规》的规定。 　　根据公式（2）可列出表1： 　　表1 岩壁起主要支撑作用时，桩身入岩最小深度 　　 　　实际上桩身的入岩深度是指桩身穿过各层溶洞顶板的累计厚度, 　　即h1= h′1+ h′2+ h′3+…….,如图 1 (a ) 所示。因此从表1可以看出，桩径为1～1.5米的钻孔桩，其桩身入岩最小深度，即岩层的累计厚度h1应为4～6米(其中当岩层厚