浅论岩溶地区桥墩扩大基础溶沟处理

胡平海

摘要：本文主要介绍岩溶地区桥墩扩大基础基坑开挖突遇溶沟、溶槽发育等不良地质状况下的处理方法和实施方案。

关键词：扩大基础；溶沟发育；处理方法。

Abstract: This paper mainly introduces the karst area of pier foundation pit excavation karren, solution groove in an unfavorable geological conditions such as development method and implementation plan.

Key words: expanded foundation; soluble gully development; treatment method

中图分类号：TU47文献标识码：A 文章编号：

1、前言

斜拉桥等高墩基础一般都是采用桩基础，采用扩大基础是基于桥位处于弱风化灰岩地带，如实际施工时突遇溶沟等不良地质，需采取特定措施慎重处理。

2、工程概况

厦门至成都国家高速公路湖南省汝城至郴州高速公路第19A合同段赤石特大桥位于宜章县赤石镇下欧村、渔溪村之间的河流阶地及河漫滩上，大桥横跨青头江河道，设计方案为165m+3×380m+165m四塔预应力混凝土斜拉桥。其中5#主塔高254.63m, 基础设计采用双层扩大基础，总高7.2m，上下两层扩大基础尺寸分别为36.344m×29.526m×3.5m和42.344m×35.526m×3.7m。

3、地质情况

赤石特大桥5#墩扩大基础位于青头江汝城岸侧一走向近南北的低山丘陵山坡中下部位，山体最大标高445.7m，山坡为基岩出露，沟谷平缓开阔，标高272m左右，相对高174m左右，5＃墩基坑位置原地面标高286～298m。场地地层分布主要为石炭系下统大塘阶地层（C1d）。岩性为灰岩、炭质灰岩，局部夹薄层炭质页岩：深灰色、灰色，弱风化，隐晶质结构，中厚层状构造，岩质坚硬、致密，溶蚀裂隙、溶槽发育，黄色泥质物充填。

4、基坑开挖

5#墩扩大基础开挖可以分为3个阶段，第一阶段为清除表层覆盖土，第二阶段为松动爆破岩层，机械挖掘出渣，第三阶段为左幅小基坑溶沟、溶槽填充物清理及砼回填。以下重点介绍第三阶段施工方案。

5、左侧小基坑溶沟、溶缝处理

5#墩扩大基础于2010年10月7日开挖至设计标高274m，基底大部出露岩层，符合地勘资料，适宜作为扩大基础奠基高程。但是扩大基础基坑左幅存在一条由小里程边线左角点至大里程边线中点溶沟，溶沟宽20cm-110cm，内填充黄色粘土夹杂粒径小于20 cm块石，不符合扩大基础奠基要求，需对溶沟溶缝处理以满足设计要求。图1裂隙带1即为溶沟发育带。

图1：地勘结果分析图

处理措施分为4个步骤：第一步为雷达电探和地质补勘取芯。第二步为相关单位组织召开专家论证会，研究制定施工方案和验收标准。第三步为施工方组织施工。第四步为专家组验收基坑。

5.1 雷达电探和地质补勘

鉴于扩大基础内原地勘资料不能完全反映左幅基坑内溶沟、溶缝发育特性，对此处理第一步即为对溶沟、溶缝发育带进行地质补堪和雷达电探，详尽探明溶沟发育情况、桥位处是否存在溶洞发育等情况，以作为后续方案制定的依据。

相关单位组织力量于2010年10月13日完成扩大基础基坑雷达电探工作，于2010年11月3日完成左侧小基坑地质补堪取芯工作。电探结果显示“根据本次地质雷达探测和工程地质调绘，赤石特大桥5＃墩基坑内灰岩溶蚀裂隙发育，主要发育有三组（①、②、③）。其中第一组①，是场地的主控溶蚀裂隙组，由两条以上近平行的垂直发育的溶蚀裂隙组合而成，裂隙间由破碎灰岩与软塑状泥质物充填，发育规模与深度较大，第三组③由两条平行的溶蚀裂隙组成，裂隙间由破碎灰岩与软塑状泥质物充填，易产生不均匀下沉，对墩基础的稳定性影响较

大。第二组②溶蚀裂隙，由于发育规模较小，对墩基础的稳定性影响较小。”如图2。地质取芯结果显示溶沟带内264.4m以下即为坚硬完整微风化灰岩。

图2：5#墩基坑雷达电探图

5.2 专家组论证处理方案

取得5#墩基坑完整地质资料后，建设单位、设计单位、相关院校、监理单位及施工单位专家现场踏勘5#墩基坑实际状况，研究制定以下处理措施：（1）对于左幅小基坑进一步降低奠基标高，即图一、图二裂隙带1以左继续开挖爆破至高程268m；（2）小基坑与右幅基坑连接处即裂隙带1爆破出一条2×2m台阶；(3)对于溶沟溶槽填充物（黏土和块石）进一步向下清理6m；（4）左幅边坡开挖卸荷，后续喷锚挂网防护，基坑四周砌筑排水沟；（5）小基坑验收合格后回填砼。

5.3 施工方组织施工

5.3.1 小基坑开挖爆破

对于左幅基坑的标高降低基本方法仍为松动爆破配合机械挖掘，在距离奠基高程1m以内后采取机械挖掘，以免松动基底岩层。小基坑大部出露为坚硬灰岩，溶沟发育带夹黏土和块石，宽度20-110cm。小基坑形状近似为横桥向长度21m、纵桥向长度35.526m的直角三角形。图3为小基坑示意图。

图3 小基坑示意图

设计开挖深度6m,经专家组同意靠近左幅边坡坚硬岩层带爆破深度可适当降低，可随岩层发育保留一定坡度，预计爆破总量2236方。具体爆破方法采用近孔距小抵抗线浅孔阶梯松动爆破法。在爆破设计中合理的选择爆破孔网参数和装药参数，保证爆破石碴的粒度和飞散距离控制在安全范围内，便于挖、装、运的要求。炮眼采用风动凿岩机人工钻孔，孔径42mm，布置成浅孔密眼的梅花型。炸药采用2#岩石硝铵炸药，雷管为8#工业民用瞬发电雷管。具体爆破参数根据台阶高度参照表1所示：

表1 浅孔爆破台阶控制爆破参数表（D=42mm，q=0.3kg/m3）

5.3.2台阶爆破

小基坑整体标高降低后，即沿溶沟带在右幅大基坑侧爆破出一个2×2m台阶，形成过渡带，使整个基坑连为整体。台阶爆破采用预裂爆破法，首先在岩石上放线，标记出台阶边界线，之后在台阶上钻出爆破孔眼，要求孔眼间距30cm，深约2米，采用小药量（0.25kg）爆破预先炸出一条裂缝，保证开挖界限以外基坑不受破坏。第二步，为使台阶底层完整和防止台阶下部岩层破坏，施工中在岩壁271.8m标高线上钻出一排间距30cm，深约1.5m的水平密眼（未填炸药）。第三步，采用表台阶高度1.5m爆破参数，布置俩排炮眼，炮眼距台阶边线0.5m，装填炸药时严格控制药量，爆破完成后利用炮机凿平修整边角。

5.3.3 溶沟填充物清理

完成小基坑爆破标和台阶爆破后，即开始溶沟内填充物清理。溶沟内填充物基本为黄色粘土，塑性，夹杂粒径不大于20cm块石，大部可用铁锹人工可清理。由于溶沟宽度为20-110cm，人工清理只能向下清理1-2m，再向下清理需采取一定措施。经实践经验，发现溶沟内填充物可用高压水枪喷水搅动冲散，并且在水柱持续冲击下能变成小颗粒状，随水流而下。采取的具体清理步骤和方法：

5.3.3.1 先在溶沟软弱位置爆破、开挖出一4×4×4m集水井。

5.3.3.2 人工利用铁锹等工具挖掘出土，之后利用大功率泥浆泵喷射水柱冲洗、搅动粘土，使粘土松散变成小颗粒随水流流入集水坑，即后再一步清洗溶

沟壁，保证岩壁上不粘结粘土。

5.3.3.3 集水井填满碎泥块后利用挖掘机清理出去，重新灌水循环冲击溶沟内填充物。

5.3.4 左幅边坡开挖卸荷

由于基坑进一步挖深，左幅边坡稳定安全系数降低，需采取措施开挖左幅边坡覆土，保证土质边坡能达到1:1放坡。后续完成扩大基础浇筑后可喷锚挂网防护，加强边坡稳定。

5.4 专家组验收基坑及回填砼

完成前述工作后，专家组现场勘察同意小基坑验收合格并签证。后续即砼回填基坑找平，砼采用强度等级C30混凝土。依据设计图纸，安装结构钢筋，报检后浇筑砼。现场浇筑时砼水平分层，每层厚度40cm，对溶沟、溶缝等狭窄空间内采用B30振动棒加强振捣，确保砼振捣密实。砼浇筑完成后表层覆盖保湿养护14天。

6、结语

赤石特大桥5#墩基础采用扩大基础经过多方论证切实可行。实际施工过程历时257天，历程曲折，其原因主要为初始地勘资料与实际地质不尽相符，奠基标高难以确定，再对基坑完成雷达电探和二次地质补堪、充分了解桥位处溶岩发育特性后，奠基高程的确定和溶沟处理方案的制定即有了专业科学的依据。而对于溶沟处理基本方法为扩挖、深挖到坚硬岩层，清理出粘土等填充物再回填混凝土。

大跨度斜拉桥基础采用扩大基础国内并不多见，赤石特大桥5#墩扩大基础实践经验可为同类项目设计及施工提供一定参考。

参考文献：

（1） 《公路桥涵施工技术规范》 人民交通出版社

（2） 《路桥施工计算手册》人民交通出版社

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。