谈大连地区岩溶地貌桥梁工程桩基础设计

戚 晨 辉

(中铁武汉勘察设计研究院有限公司，湖北 武汉 430034)

谈大连地区岩溶地貌桥梁工程桩基础设计

戚 晨 辉

(中铁武汉勘察设计研究院有限公司，湖北 武汉 430034)

分析了大连地区岩溶地貌的特点，探讨了该地区桥梁工程桩基础的设计方法，结合实例，论述了直接穿洞法与多桩固定法的优缺点，指出应根据场地的地质条件，做好实地勘察，并在此基础上进行桥梁桩基设计，才可保证设计方案的科学性。

岩溶地貌，桥梁工程，桩基

岩溶地区作为一种特殊的地形特点，其产生在地球表面的演变中具有十分繁多的原因，而对于不同的岩溶地貌产生的原因和影响均有不同，本文所阐述的岩溶地貌是以大连地区作为主要的分析对象，以此作为分析岩溶地貌中桥梁工程的设计基础。

大连地区岩溶地貌主要的成分是震旦系石灰岩，这种熔岩有着其独特的特点：1)独立性且发育成熟。岩溶大多形成小并且孤立封闭的溶洞，都是分别独立，而且溶洞比较完善。2)土质疏松。在每个独立的溶洞中充满了红色的粘土、砂石等颗粒物质。3)地下水丰富。由于大连地处偏北，地下水和海水相互连通，随着每天的潮汐变化，地下水也在不断的发生变化。

基于以上特点，要进行大连地区的桥梁设计就需要对当地的地貌进行深刻的研究和分析，不但对工程桩的建设提出很高的要求，而且对地下水腐蚀桥梁、抗震等功能需要进行全面的分析。

1 岩溶地进行工程桥梁桩的设计

岩溶地的形成是经历了数亿年以来的地质构造所形成的地理变化，其上方的覆盖物已经形成了稳定的平衡状态，出现岩层节理裂隙的几率都会比较少，而且基本上都是小于90°。而在这上面进行工程桥梁桩的设计，需要建立起一种新的平衡状态，这种平衡主要是利用基桩在竖直方向产生了不同的分力，让裂缝分割着岩体、岩块，它们在两侧相互镶嵌挤压，最终形成一种稳定均衡状态。

在桥梁工程的建设中要形成这种均衡，需要考虑到土地塌陷嵌岩桩设计的长度、岩溶溶洞的大小、穿刺或填满溶洞需要的材料等多种因素，这些都会导致整个施工工期的延误，造成大量资源的浪费等。

为保证整个工程进度的实施，在经过详细分析当前岩溶地的地理环境和地貌之后，笔者建议可以通过地基以及桥梁桩嵌岩桩的侧阻力进行控制，在进行桥梁桩的建设过程中，通过分析岩溶软弱夹层和分布的洞隙大小，计算出桥梁桩嵌岩桩的侧阻力，从而得出整个桥梁桩的桩长，这种方法可以有效的节省工期，而且能够保证整个工程的质量。下文将会通过实例进行分析笔者的主要观点。

2 工程案例一

辽宁省滨海公路大连市开发区海滨大道K1+770.5电厂取水渠中桥1-33 m,交角90°,桥梁全宽38 m,双向六车道,两侧各6.5 m人行道。上部结构为33 m装配式简支箱梁,下部结构为盖梁接“通天柱”,设计桩径为1.5 m,单排7根桩,单桩承载力要求[P]≥3 380 kN,0-4号桩工程地质定墩钻探(见表1)。

表1 0-4号桩工程场地岩土特性

为了能够有效的在当地建立起桥梁，人们在进行地质勘探和岩石特征分析之后，提出了以下两种具体方案：

1)直接穿洞。直接穿洞的主要原因在于该岩溶场地共有5层。如果能够将其第②层弱风化岩击穿就可以将桩尖直接插入第④层弱风化石灰岩。这可以充分利用石灰岩的侧阻力，让其在整个桥梁的固定和支持过程中起到支撑作用。但此种方案存在一定的不足，即有可能造成岩体的塌孔。

2)采用多桩固定。将原先的4根桩增加到8根，主要是通过多根桩来让整个桥梁稳固，但这也会存在一定的缺陷性，即造成整个工程工期延长，费用、资源严重消耗。

在经过详细分析当前桥桩工程场地岩土特征之后，决定采用第一种方案进行，即不打洞，将桩尖嵌入第②层弱风化石灰岩2.5 m，当然没有穿透石灰岩。利用地质材料进行计算，对于桩端阻力不予考虑，然后计算其承载力，依照《公路桥涵低级与基础设计规范》计算的承载力为4 430 kN，然后按《建筑桩基技术规范》计算承载力为4 120 kN。

但在桥桩建设之后，施工单位进行检验时发现桩沉没了1.0 m。经过再次的检验和分析，发现主要的问题是由于施工队在建设过程中发生了超钻，施工人员将桩基放置错误导致了基桩向下移动了1.0 m。但这已经影响到整个桥梁的整体设计，为了保证工程的实施，工程队不得已采用了第二种方案进行修复，通过多根桩的建设来修正原先建设的不足。但这已经严重影响到施工的工期和进度，也造成了资源的大幅度浪费。

两种方案的工程量比较见表2。

表2 两种方案的工程量比较

从此次工程的施工过程进行分析，可以看出由于对岩溶地貌的疏忽造成了原先计划的桥梁桥桩的偏离，而且这对原先的岩洞造成了极大的破坏，其已经无法承受原先预估的重量。虽然施工队采用先进的钻孔技术，仍旧出现工程日期是第一次的将近两倍的现象，另外频繁塌孔也十分严重。

因此在分析整个大连地区的岩溶地貌上，不能够简单的地质考察，得出一个简单的参数就完成，而是需要通过结合当地的地质结构层，勘探出不同的承受参数，并以此为基础设计出具有科学性的施工方案，以便保证整个施工的顺利进行,避免人力原料的流失浪费。

3 工程案例二

在位于开发区海滨大道的西部排洪渠中桥的工程中，就是另外一个施工较好的例子。其的角度为45°，整座桥的宽度为38 m，设计为双向六车道，然后两边是6.5 m宽的人行道。桥的上部结构是1-25 m装配式简支空心板，下边是盖梁接柱式墩桩基础。桩基的设计桩径是1.5 m，单排7根桩。

在施工之前，相关的工程队对其地质环境进行详细的勘探，并通过实际的模型分析得出，该桥基岩面起伏大，地下还有溶洞，呈串珠状分布，与前面中电厂渠水中桥工程极为相似，都是发育不完善的石灰岩分布桥基下面。此类的地貌现象在大连地区并不罕见，甚至在整个辽宁省和东北的大部分都是一种岩溶、构造和海岸形结合的地貌。为了能够更好的进行桥桩的设计，设计工程队所设计的模型采用了“嵌入式”的桩基方案。表3是该桥的工程地质资料。

表3 1-5号桩工程场地岩土特性

采用该方案和上文案例一的桩基方案基本一样，即不将其第④层弱风化石灰岩打透，而是嵌入2.5 m。采用此种方案之后大桥迅速稳定的建成，也并没有出现上例中的基桩下沉的现象。甚至在建成后多年，大桥的整体也并没有出现大幅度的下沉现象。这说明了方案一的可靠性和安全性。

4 结语

工程设计事关重大，它不仅仅要求在实际中可以进行操作，另外就是普及借鉴意义。一个好的设计思路能为整个社会做出巨大贡献，服务于人们的便捷生活，那就是最大的受益。在岩溶地貌地区，桥梁桩基建设一直是困扰当地发展的重要问题，它不但造成大量的资金、材料的浪费，而且会影响到整个工程的进度。而通过因地制宜的方式，利用当地的地势地貌，有效的提出各种桥梁基桩的设计方案，才能够真正从根本上解决桥梁建设中存在的各种问题。

[1] 张艳奇.岩溶地区桩基础施工技术研究[D].昆明：昆明理工大学，2001.

[2] 李修虎.桥梁桩基在岩溶地区的施工技术研究[D].淮南：安徽理工大学，2014.

[3] 沈 冰.岩溶地区桩基础稳定性研究[D].南宁：广西大学，2006.

[4] 尹国荣.岩溶地区勘察方法及桥梁桩基施工技术[D].长沙：中南大学，2009.

Discussion on karst topography bridge engineering pile foundation design in Dalian region

Qi Chenhui

(ChinaRailwayWuhanSurvey&DesignAcademyCo.,Ltd,Wuhan430034,China)

The thesis analyzes karst topography features in Dalian region,and explores bridge engineering pile foundation design methods in Dalian region. Combining with example,it discusses merits and defects of direct piercing method and multi-pile fixing method,and finally points out that:it is necessary to do well in field survey according to the field geology conditions and to carry out bridge pile foundation design,with a view to guarantee the design scheme scientific.

karst topography,bridge engineering,pile foundation

2015-10-08

戚晨辉(1987- )，男，硕士，助理工程师

1009-6825(2015)36-0192-03

U443.1 < class="emphasis_bold">文献标识码：A

A