岩溶地区桥梁基础设计

Word版本，下载可自由编辑岩溶地区桥梁基础设计岩溶地区桥梁基础设计是怎样的？勘察要求是什么请看我收拾的文章。

溶桥梁设计岩溶是指可溶性岩石，特殊是碳酸盐类岩石，受含有二氧化碳的流水溶蚀，有时并加以沉积作用而形成的地貌。其表现形式主要有溶洞、溶槽、溶牙、溶沟等，比较多见于我国西南、中南、华东等地区。因为岩溶地区地质的复杂多变性和隐蔽性，在岩溶地区修建桥梁，桥梁应尽量避免岩溶剧烈发育地带，在无法绕避时，岩溶地区墩台基础设计应综合分析钻探资料，对溶洞举行详尽的分析，实行相应的处理措施。

1岩溶地区桥梁基础地质勘察要求

因为岩溶地质的复杂性，合理的处理措施必需要有具体精确     的地质资料。有效的岩溶地区桥梁基础处理办法需要的地质资料，包括岩溶的发育状况、基本形态、规模大小，地窖顶板岩层厚度和完整性，以及洞内充填物外形。

1.1初测阶段的地质勘察

传统的地质钻探办法在岩溶发育地区钻探取样所揭示的地质条件不能彻低反映桩位处岩溶、裂隙的发育情况。因此，在初测阶段采纳钻探与物探相结合，了解囫囵场地的地质状况，初步探明地质异样区域，再与钻探相结合，合理布置钻孔，此阶段的工作重点是探明岩溶发育程度及分布逻辑。

1.2定测阶段的地质勘察

在初勘的基础上，按照桥梁的墩台布置，举行逐墩勘察钻探，分析逐墩钻孔资料中溶洞、溶沟、溶槽以及溶洞裂隙的发育状况，若发觉强发育的溶洞，应举行逐桩钻探，并绘出反映桥梁墩台位置的横向地质剖面出示图。

(1)钻孔在完整基岩内钻进不少于5～10m，在该深度内碰到溶洞时钻孔应穿过溶洞，在地窖底板完整基岩钻进不小于5m。

(2)多层溶洞地区，钻孔穿过多层溶洞后，顶板累计厚度达到5～7m以上时，再往下层的顶板需要钻进3m以上。

(3)邻近钻孔若岩层厚度相差太大或发觉有扁平溶洞需举行补钻。

1.3施工前的补充钻探

因岩溶地质的复杂性，岩溶地区的扩大基础在施工开挖至基底标高后，需在基础范围内四角及中心深约5m的范围内探明基础以下是否有溶洞存在。

2岩溶地窖的稳定性评价

岩溶地窖其顶板常因失去稳定而坍塌。顶板坍塌骤然，时光短暂。一旦发生，造成的后果是相当严峻的,对桥梁基础的平安可构成严峻危害，因此如何评价顶板稳定性问题是岩溶地区工程建设中的关键性问题。

按照我国在岩溶地区工程建设中处理基岩地窖顶板的实践阅历认为，评价地窖稳定性必需分析两个因素：一是内在因素，包括地窖顶板的厚度、跨度及形态、岩层产状、节理裂隙情况，以及岩石的物理力学指标等。二是外在因素，包括受载情况(时光长短、荷载大小、动载或静载)，岩石含水量及温度变化影响，以及洞内水流搬运的机械破坏作用。此外，地窖的坍塌有一个进展变化的过程。以水平顶板为例，开头顶板在静载作用下，产生初始应力，处于变形阶段；变形过大，顶板拉裂，处于松动阶段；继而逐步坍塌，处于塌落阶段；塌落成拱形后，顶板可以自承其上的压力，而趋于稳定，是成拱阶段。因此，评价地窖稳定问题是一个复杂的问题。影响岩溶地窖顶板稳定的主要因素有四个：顶板的完整程度、洞顶板的外形(水平或拱形)、顶板厚度及建造物跨过溶洞的长度。关于溶洞顶板厚度的验算，包括抗弯验算、抗剪验算法、极限平衡法、厚跨比法以及通过顶板坍塌物填塞溶洞来估算完整顶板和不完整顶板的平安厚度。

2.1按梁板受力状况估算顶板平安厚度

当溶洞顶板和岩层比较完整，层理又较厚，强度较高，洞跨较大，弯矩是主要控制条件时，可按梁板受力状况计算H，所得H再加适当的平安系数即为顶板的平安厚度。

式中：[σ]――岩体的允许抗弯强度，kPa；

b――桥梁基础的影响宽度，m；

M――弯矩，kN•m。按照顶板岩石的完整性，分离按简支梁、悬臂梁和固定梁三种状况计算：当顶板跨中有裂隙，两支座处岩石结实时，按悬臂梁计算端部所受弯矩；当顶板较完整，但两端支座处岩层有裂隙与洞壁不成整体，按简支梁计算弯矩；当顶板和洞壁岩层均完整，可按两端固定梁计算弯矩。

Q――支座处的剪力，kN；

τ――岩体的计算抗剪强度(石灰岩普通为其允许抗压强度的1/12)，kPa；

2.2通过顶板坍塌物填塞溶洞估算顶板平安厚度

溶洞顶板坍塌后，塌落体体积会增大，当塌落到一定高度H时，洞体就自行填满，无需再考虑其对地基的影响，塌落高度再加适当的平安系数便为顶板的平安厚度。此种办法适用于顶板岩层风化严峻、裂隙发育、有坍塌的可能性。

式中：V――可能坍塌岩体体积，m3；V0――溶洞体积，m3；K――岩石的胀余系数，普通石炭岩K=1.2。

2.3通过剪切概念估算顶板平安厚度

当溶洞顶板岩层完整，层理较厚，岩体强度高但洞跨较小时，剪力是主要控制条件。可按受剪计算顶板厚度。按照极限平衡条件计算公式：T≥P；而T=τ•H•L；得到：

式中：P――溶洞顶板自重、顶板上笼罩土层的分量和顶板上附加荷载的总和，kN；Q2――桥基范围内的顶板抗剪力，kN；L――溶洞的平面周长，m。

计算所得H再加适当的平安系数，即为顶板的平安厚度。

2.4通过厚跨比法推断顶板平安

按照多年来的调查统计分析及现场实验：当溶洞顶板为完整顶板时，其顶板的厚度h与基础跨越溶洞的长度l之比大于2时，顶板厚度是平安的。

3岩溶区桥梁基础类型

岩溶区桥梁基础可按照溶洞的埋藏深度、规模、类型和岩石的完整程度挑选不同的基础类型，普通有明挖基础和桩基础。

3.1明挖基础

在岩溶埋藏较浅局部有溶沟溶槽，下部已探明无溶洞时采纳扩大基础，并对基底以下溶沟溶槽实行换填片石混凝土或钢筋混凝土基础跨越溶沟溶槽等措施。

溶洞落在持力层范围内，清除溶洞内的填充土，探明以下2.0～3.0m内无溶洞时，视溶洞宽窄分离打入小钢轨，用与基础同等级的混凝土回填，设置钢筋混凝土盖板或基础内部加设一层钢筋网。

对溶洞埋藏不深，洞中有较厚的碎块石积累物，可采纳压浆的办法使其固结。

溶洞若在基底设计高程附近或以上时，可实行换填办法处理，并要符合下式要求：

H≥/2tgβ

式中：H――换填层厚度，m；

Q――换算荷载，kN/m；

β――换填材料的压力分布角，度；

[σ]――溶洞充填物的基本承载力，kPa；

b――换填材料顶面宽度，m。

同时，要求换填厚度不得小于2m，基底至换填层底部距离要大于2倍冻结深度。

3.2桩基础

桩基础是岩溶地区最常见的桥梁基础形式。当桥梁地基上的溶洞较大，埋藏较深，但又不满足顶板厚度检算要求时，或当岩面溶蚀高差大于1m或溶洞地窖平面、剖面尺寸大于1m者，可溶性岩层埋深在8m以上，基底岩层部分缺角且无法嵌补，明挖或水下施工压浆有困难等状况均可采纳桩基础处理。

3.2.1溶洞顶板很薄，而溶洞内的底面很深，且洞内填充土属于密实稳定，具有足够强度，则桩底可穿过溶洞的顶板置于溶洞内的填充土层内，而不置于溶洞的底板上时，可按摩擦桩举行设计。

3.2.2当桩基穿过多层岩溶层支立于结实的岩层上时，不应考虑多层岩溶层对桩侧起摩阻作用，由于岩溶层与桩侧之间的摩阻作用，在本质上不同于普通土与桩侧之间的摩阻作用。可实行隔离措施，将多层岩溶层与桩壁之间分隔开，使桩基承受的轴向荷载所有作用于桩底的结实岩层上，按柱桩设计。

3.2.3对于桩尖下伏溶洞，是实行穿过溶洞还是桩尖立于溶洞顶，须按照检算和阅历设计。普通状况下，若完整基岩顶板厚大于6m且顶板厚与溶洞孔径之比大于2时，基底以下溶洞可以不处理，否则应采纳桩基穿过溶洞。当钻探深度达到40～50m仍找不到6m以上厚度的顶板时，要求桩侧累计顶板厚度不小于5m且桩尖置于下层岩层上，支承顶板厚度不小于3m，嵌入岩层0.5m。在累计岩层顶板厚度时，要考虑邻近钻孔的岩层状况，避开将石笋尖当作岩层顶板。

3.2.4对同一基础范围内因溶深高差悬殊，造成长短桩基础，在荷载作用下，各桩承受弯矩、轴向力、剪力很不匀称。根据岩溶地区桩基设计阅历，桩的最小入土深度(包括嵌固深度)，最好不小于3.0m。对于短桩应检算主拉应力，并按照需要加强配筋。当采纳加强桩顶配筋，都不能满足短桩受力要求时，则以钢护筒穿过顶部岩层调整短桩的嵌固深度，以改善短桩的受力。

4结论

4.1因岩溶地质的复杂性及隐蔽性，探明岩溶的发育程度和岩层强度状况是岩溶地区桥梁基础设计的重要前提，工程实践中，可结合多种地质勘探办法举行地质勘察