树根桩托换技术在高速公路岩溶地基中的应用

蒋余静

湖南省长沙市湖南交通职业技术学院（410132）

树根桩托换技术在高速公路岩溶地基中的应用

蒋余静

湖南省长沙市湖南交通职业技术学院（410132）

高速公路建设中岩溶地基的处理一直是难题，本文通过分析以往处理方法的不足，提出树根桩与原位托换技术相结合的一种新方法，并通过在张花高速公路岩溶地基中的应用，证实其是有效可行的。

岩溶；树根桩；托换

随着国民经济的发展，特别是西部大开发战略的实施，位于我国西部，与贵州、重庆、广西等接壤的岩溶发育地区越来越引起重视。上世纪末，相关科研院所、高校在国家有关单位组织下对该区域进行了大量现场调查和专项工程地质、水文地质研究。受项目支持与来源的影响，虽然开展了大量的区域研究和实验研究工作，但主要成果是服务于区域发展规划、地质防灾防治、水利建设和旅游产业，结合工程建设的专门研究存在局限性,主要是变形破坏机制方面的研究成果较多。适合于公路建设，特别是高速公路建设需要的路基病害处置方面的研究成果还远远不够,研究深度还不尽完善。

1 岩溶地基处理常用技术及局限性

在岩溶路基的处置技术上,国内外采用的技术基本相似，主要采取的方法是:跨越、加固、换填与堵塞。跨越处理有桥跨越、涵跨越。加固方法主要有洞内支撑加固、打桩加固等。换填与堵塞方法主要是采用片石填充。这些处置方法都存在一定的局限性。

采用换填和堵塞法处理岩溶,不可避免的会要改变地下水系,因此产生的影响一方面表现在岩溶水会产生静水压力、动水渗透力影响路基稳定，另一方面会破坏一个区域的生态平和与生态稳定。在广西、贵州地区一些溶洞处置中，多次发现溶洞填塞后，地下水冲毁路基的事例。另外也发现了一些区域的岩溶按这种方式处理后,引起河流干涸或河水泛滥，甚至引起区域滑坡、泥石流等地质灾害。

采用洞内支撑、桩基（包括高压旋喷桩、静压注浆成桩、CFG桩、钢管桩等）等方式加固岩溶，不会破坏岩溶区域的水系，但这种支撑和柱体必须找到稳定的持力层，从很多地区的岩溶调查情况来看，岩溶底部一般覆盖较厚的软塑土体，部分深度达到10～20 m甚至20 m以上。同时，下卧基岩并非完全基岩，存在大量的节理、裂缝、空洞等。显然，这些加固处置法要实现稳定的基脚支撑存在较大难度，另外，施工时必须采用大型机械施工，施工工艺复杂，其应用范围也有很大的局限性。

从技术上讲，桥、涵跨越法是解决岩溶路基的最优方法之一，其中桥跨越用于流量大的暗河、大型冒水洞、消水洞和坍陷坑以及岩溶极为复杂的路段;涵洞跨越用于一般岩溶泉。但是在具体实施过程中，为了实现对桥梁、涵洞等上部结构的有效支撑，其基础部分必须远离溶洞区域，使整个处置费用大大增大，在经济指标上，并不一定是最优方案。

2 树根桩托换技术的特点

树根桩是一种小型钻孔灌注桩，直径为13～30 cm，桩长5～25 m。它是利用小型钻机按设计直径，钻进至设计深度，然后放入钢筋笼，同时放入灌浆管，用压力灌注水泥浆或细石混凝土，边灌、边振、边拔管而成桩。树根桩根据需要，可以是单根的，也可以是成束的，可以是端承桩，也可以是摩擦桩。制桩时可竖向也可斜向，并在各个方向上可倾斜任意角度，因而形成的桩基形状如同“树根”。

但对于复杂的路段，如岩溶地区，单一的树根桩处理方法无法满足高速公路日益发展的需求,因此将原位加固与树根桩梁板托换等技术结合使用。该技术有以下特点:

1）该项新技术处理岩溶地区具有施工简单,机具振动小，对不稳定的地基几乎不产生扰动,树根桩托换时不改变基础的传力途径,通过树根桩将上部荷载直接传至基础下的较坚硬的土层或基岩,对路基基础的托换起到了良好的加固作用。

2）采用树根桩梁板托换基础，由于桩距相对较小，通过二次压力灌浆，可增大树根桩本身桩周的摩擦阻力，并使桩土形成相对较为刚性的整体复合地基形式。

3）采用原位树根桩托换加固替代传统的人工挖孔抗滑桩处理边坡，树根桩不仅起到抗滑桩作用，浆液充填滑动面裂隙，有效地增大原有滑动面的摩擦系数，而且对地基土也起到防渗加固作用。

3 树根桩托换技术在张花高速公路的应用

湖南省张家界至花垣高速公路建设在典型的喀斯特地区，尤其是张家界路段属不良地质，该地段存在大量的岩溶区域且沿线分布广泛的软土地质。通过勘探，地下水极为丰富，主要类型有松散堆积层孔隙水、基岩裂隙水、构造裂隙水、岩溶地下水，如何对其进行有效的处理为目前亟待攻克的一大难题。

3.1 路堤部分

张花高速公路K86+340～K86+800地段为岩溶地段，路线范围内岩溶强烈发育，地表形态主要有岩溶漏斗、岩溶洼地、落水洞、天窗、溶沟（槽）、溶洞等岩溶形态，地下分布有溶洞、地下岩溶通道、地下洞等。根据地质调查与勘察结果，在路线范围内浅层岩溶以垂向发育为主,连续、贯通性一般，岩体中存在多层水平岩溶通道，岩溶发育带都沿岩层层面、裂缝面及多组裂隙交叉部位发育,构造带周围岩溶强烈发育。

对于非岩溶地段，采用原位加固法进行夯实处理；对于岩溶地段，为保证地下水系不受破坏，采用单根树根桩压力灌浆与梁板托换技术的原位托换加固法处置。

3.2 路堑部分

通过地质调查，裸露于地面的石芽、溶沟、溶槽主要分布于 K131+000-K131+540、K132+520-K133+500等地段，地表裸露的石芽发育区由于石芽之间溶沟底部的红粘土，一般含水量较大，土质较软，造成软硬相间，对填方路基易产生路基的不均匀沉降，影响路基的稳定性。

采用受压网状结构抗滑树根桩进行加固,根据地勘资料在局部地区采用锚杆或锚索进行补强。

4 结论

通过利用超声波检测技术测试桩身完整性与桩身质量，动力触探技术检测地基承载能力，深层测斜检测边坡路堑稳定性,发现采用树根桩托换技术加固的路基完全能够满足使用要求,因此证实了该项技术对于高速公路岩溶路基的处治是有效可行的。

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