岩溶地基铁路桥梁基础设计

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 岩溶地基铁路桥梁基础设计 摘要：本文主要阐述岩溶地基铁 路桥梁基础设计和钻孔桩设计的具体规 定，以及工程地质勘探资料对岩溶地区 桩基础设计的影响等问题，为岩溶地区 基础设计提供一定的理论依据。 中国论文网 /2/view-12909210.htm 关键词：岩溶地区地质桥梁基础 设计 一、概述 岩溶又称喀斯特，它是由石灰岩、 白云岩、石膏、岩盐等可溶性岩层因常 年受水流侵蚀作用，逐渐溶蚀形成的溶 沟、溶槽、溶洞。其空隙有的被泥土填 充，有的为空洞，而某些空洞又与外界 水流相通形成暗河，情况各异。溶洞作 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 为一种不良地质现象，在岩溶地基上修 建桥梁，由于岩溶情况复杂，变化无规 律，给桥梁桩基础设计带来不少困难， 设计不合理将直接威胁桥梁在建设和使 用过程中的稳定和安全。 二、根据不同的岩溶地质情况， 设计桥梁基础类型 岩溶地区桥梁基础的设计，应根 据岩溶形态的具体情况，结合桥梁跨度 和桥墩荷载的大小，以及岩面以上覆盖 层的土质、厚度和稳定性等，就应予采 用的基础持力方式加以综合考虑，慎重 研究，妥善处理。一种是不扰动岩溶地 基，利用岩溶地基下卧层的固有强度， 修筑基础；另一种是采用钻、挖孔桩穿 过溶洞。岩溶区最常用的基础形式主要 是明挖基础和桩基础，二者的适用条件 分析如下： 1 、明挖基础 当覆盖层较浅，溶洞埋藏较深， 顶板厚度足够且为完整基岩，或基底仅 局部有溶槽，深度不深且呈收敛状态， -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 则可设明挖基础。明挖基础施工时应先 清除溶槽内填充物，然后用和基础同等 级混凝土回填(其上可增设一层钢筋网)， 待回填混凝土达到强度要求后再灌注基 础混凝土。 2、桩基础 当溶洞比较发育，埋藏较深，顶 板厚度较薄，不足以直接作为持力层， 或者发育有多层溶洞时，则需采用桩基 础。桩基础是岩溶区桥梁最为常用且最 有效的基础形式。根据地质情况和受力 方式的不同，桩基础又分为摩擦桩和柱 桩。 岩溶区的摩擦桩主要有两种情况： 一是覆盖层较深，其摩阻力足以提供桩 基竖向承载力，桩尖不进入溶洞区；二 是桩基础进入溶洞区，桩尖置于溶洞薄 顶板或填充区。第一种情况下基础计算 与普通桥梁没有区别，但是要注意桩尖 距溶洞的距离，如果十分接近溶洞，则 应视实际情况考虑加长桩基础。第二种 情况较为复杂。溶洞内填充物的极限摩 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 阻力和桩底土承载力较难确定，穿过的 溶洞岩层薄顶板与桩身的摩阻作用也有 别于一般土与桩侧之间的摩阻作用，故 岩溶区应慎用摩擦桩。在只能采用摩擦 桩的情况下则需灵活变通规范公式，合 理取用溶洞填充物的各项地质参数。 当岩层顶板厚度较薄时，可按嵌 岩摩阻力桩设计，其桩长可按铁路桥 涵地基和基础设计规范6.2.2-2 条公式： P=1/2UfiLi+m0A，令第二项 m0A=0 , 则桩长 式中极限摩阻力 fi 可参照漂石土、 块石土采用 400600kPa, Li 即为桩基 穿过溶洞顶板厚度不小于 1.0m 的岩层 累计厚度。嵌岩摩阻力桩桩尖仍支承在 一定厚度的溶洞顶板上，以策安全。为 了避免不均匀沉陷，不得出现部分桩底 落于岩石，部分桩底落于土层的情况。 从各排桩的横向地质剖面图中，若发现 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 桩位处顶板下部有较大的溶洞存在（深 宽度等于或大于 4m） ，如溶洞以上顶板 厚度小于二分之一的溶洞深宽度时，则 不计此层顶板摩阻力。在计算桩嵌入岩 层的累计顶板厚度时，应扣除大跨径溶 洞以上的顶板厚度，然后再按上式计算 桩长。 绝大部分岩溶区桥梁基础均采用 柱桩，柱桩具有安全性高、稳定性好的 特点。 三、岩溶地区桥梁钻孔桩基础的 设计 1、桩的受力情况和计算方法 岩溶地区岩面起伏经常很剧烈， 为了避免个别不必要的下钻，出现了长 短桩基础。此类基础在荷载作用下，各 桩抗挠弯矩、轴向力、剪力的分配也将 有差异，当列车朝右向短桩方向行驶时， 其最大轴向力的桩位为受纵向力作用的 最外一排桩和顺横向力矩方向最外一根 桩控制；当列车朝左向长桩方向行驶时， 其最大剪力和最大弯矩位置为受纵向力 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 作用的最内一排桩和顺横向力矩方向最 外一根桩控制。对于横向桩排数较多且 短桩桩位不在最外一侧时，应逐桩进行 计算，找出最大轴向力和最大弯矩和剪 力的桩位。对于单线桥墩，单孔重载控 制偏心和配筋，双孔重载控制轴向力。 对于双线桥墩，单线单孔重载控制偏心 和配筋，单线双孔重载或双线双孔重载 控制轴向力并必须作双向行车计算，以 找出最不利的控制情况。 2、岩溶地区桥梁钻孔桩的设计： （1) 、根据多年的设计实践对岩 溶地区穿过溶洞的钻孔桩，要求如图 1 所示桩尖置于溶洞顶板上，不要落在溶 洞内。 支承桩尖的岩层顶板厚度不小于 6m，但有的设计工点在地面以下 4050m 深的范围内找不到 6m 以上厚 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 度的顶板而此时已穿过多层岩板，因此 根据实际情况，经理论分析又补充了一 条原则，桩侧壁累计穿过溶洞顶板厚度 为 5m 以上时，桩尖支承溶洞顶板厚度 一般可不少于 3m，其依据如下： 考虑到桩身与穿过溶洞顶板桩侧 岩壁实际存在粘结力，用铁路桥涵地 基和基础设计规范6.2.2-4 公式,当桩 尖嵌入岩层内时桩的容许承载力： P=R(C1A+C2Uh) 式中 h 为穿过各层溶洞顶板厚度， m；系数 C1 取为 0；C2 取为 0.03；一 般 R 不小于 40000kN/m2；1m 直径的钻 孔桩最大设计荷载均不大于 4000kN， 因此只要岩板本身结构稳定，h 只需 1.0m 就够了。因此取岩溶钻孔桩侧壁累 计顶板厚度为 5m 且桩尖支承顶板厚度 为 3m 是有足够安全度的。 （2） 、钻孔桩设计的具体规定 、岩层顶板厚度一般要求大于 等于 6m(此时要注意邻近桩孔的情况)， 桩尖按结构要求设置。 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 8 、当钻探深度达到 4050m 仍 找不到 6m 以上厚度的顶板时，要求桩 侧累计顶板厚度大于等于 5m(考虑岩溶 地区钻孔桩使用机具大多采用冲击钻， 故厚度小于 1m 的岩层顶板不予计入)， 且桩尖置于下层岩层上，支承顶板厚度 要求不小于 3m，嵌入岩层 0.5m。 、桩基计算中将受压长度 LN 与受挠长度 LM,分别计算，假定第一层 顶板即起到嵌制作用，受挠长度为 L0D/3 ，受压长度 LN 近似地取 L0h/2，式中 L0 为承台底至第一层顶 板距离，D 为设计桩径，h 为岩面至岩 面的距离；如图 2 所示。 、在累计岩层顶板厚度时，要 考虑邻近钻孔的岩层情况，避免将石笋 尖当作岩层顶板。 、在同一桩基中，桩的长度可 相差悬殊。 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 9 、在同一桩基中容许支承于厚 顶板的桩与桩侧一定累计厚度岩壁，桩 尖有适当岩层顶板厚度支承的桩同时采 用。 四、地质勘探的准确性对岩溶地 基桥梁基础设计的影响 由于岩溶地区地质的复杂性，详 细准确的地质资料是岩溶地区桥梁基础 类型选择和基础设计的关键。配合设计 要求，特对地质钻探明确规定： 1、为了摸清桩底支承情况，必 须按桩位进行钻探。 2、岩层安整，顶板厚度有 8m 就 可终孔。 3、多层溶洞，等于 1m 及以上的 岩层，顶板累计厚度等于 5m，再往下 层的顶板有了 3m 厚度时就可终孔。 4、邻近钻孔若岩层厚度相差太 大或发现有扁平溶洞需进行补钻，便于 确定桩的设计长度。 为验证设计时地质资料的准确性， 应加强施工前的工程地质勘察。桥梁桩 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 10 基精确放样后，在桩基施工平台上用地 质钻在桩中心进行超前钻，在每个桩孔 上钻 13 个超前钻孔（必要时增加钻 孔）钻孔深度进入稳定持力层不小于 6m，其主要目的为：查明每个桩孔的地 质结构与分布特征；查明溶洞分布及大 小、规模、联通情况、填充情况；查明 强风化层厚度，溶洞顶板厚度；查明稳 定持力层的准确顶面标高及其基本承载 力；初步判定地下水类型、大小和流向。 根据超前钻的结果，与设计图中的地质 资料相对比，进而验证地质情况，确保 设计的准确性与安全。同时查明桥梁基 础的地质资料也为基础施工方案提供可 靠的保证。 五、结语 在复杂岩溶地区修建墩台基础采 用桩基础时，由于岩溶地质桩基受力状 态与非岩溶地质桩基受力状态有所不同， 应慎重分析该岩溶