摘要：通過贛龍鐵路擴能改造工程勘察及設計，總結了巖溶發育地區橋位選擇、孔跨布置、橋梁基礎勘探及選擇、樁基礎設計等應注意的要點，從而確保橋梁基礎安全
　　關鍵詞：巖溶，橋位、基礎，勘探，設計
　　
　　在巖溶地區修建鐵路，由于巖溶情況復雜，變化規律難以掌握，給線路上的橋梁建設帶來了眾多困難。本文就巖溶地區橋梁的橋位選擇、合理布置孔跨、橋梁基礎選擇及樁基設計淺談一些個人體會。
　　1、工程概況
　　贛龍鐵路擴能改造工程位于江西省東南部、福建省西南部。西起江西省贛州市，東至福建省龍巖市，途徑江西省贛縣、于都縣、會昌縣、瑞金市，福建長汀縣、連城縣、上杭縣。正線全長約250km。所在區域為我國最典型的山區巖溶極發育地區之一，其中小密、西江、石門圩地段巖溶發育且不均，主要以溶溝、溶槽、落水洞、坍陷漏斗等形式存在。
　　2、橋位選擇
　　2.1巖溶地區橋梁選址首先應遵循選線與橋位相結合的原則，樹立地質選線的觀念，避繞巖溶強烈發育區。橋位的選定需做好比選工作，確定最佳橋位。
　　2.2當必須在巖溶發育嚴重地段設橋時，應盡量選在巖層完整、洞穴頂板較厚處。對于巖溶地區一些特殊地質構造，可依照以下原則處理：
　　2.2.1當線路通過巖溶地區構造破碎帶時，因該處巖層破碎、地下水富集、地表徑流和地下水循環交替頻繁、巖溶極為發育，應盡量使橋位垂直或以較小斜交角通過，必須避開巨大洞室和大豎井。
　　2.2.2橋位不宜選在可溶巖層與非可溶巖層的接觸帶，應選在非可溶巖層上。可溶巖層與非可溶巖層的接觸帶，是地表水與地下水滯留、溶蝕強烈、地質動力現象最為活躍的地帶，常有落水洞、坍陷漏斗和網狀洞穴分布，也有與接觸帶走向一致的暗河，或地下通道與橫向暗河相連而形成縱橫交錯的地下溝谷，不宜設橋。
　　2.2.3暗河范圍內不宜建橋，也不宜靠近或與暗河走向平行。當不能避開時，應盡量選取與暗河垂直的橋位。
　　3、合理布置孔跨
　　一般來說，橋孔布設應依據各類河段的水文、地形情況，滿足交通、通航、過物、水利等方面的要求，做到安全、經濟、合理。巖溶地區橋梁的孔跨布置除滿足規范規定的有關要求外，應注意全面調查、分析橋位的地形、水文和地質情況，重點調查巖溶的分布范圍、形狀、規模及截流匯水面積。由于巖溶一般隱蔽性強，表面上不易發現，應加強勘測工作，為路線布設和橋梁孔跨布置提供依據。詳細了解橋位區溶洞、溶槽、漏斗和暗河等的分布和發育情況，為墩臺位置和形式選擇提供參考。由于巖溶地區特別是受地下河影響的地段，匯水面積難以準確劃定，水文調查要特別注意歷史洪跡的調查。橋跨縱向布設應根據溶洞、溶槽、漏斗和暗河的分布和發育情況，選擇孔跨和橋長，墩臺位置一般應避開這些巖溶點，必要時可采用不等跨徑或大跨徑跨越等辦法，使基礎避開巖溶病害或位于病害較輕位置。同時，橋梁孔跨布設需重視環境保護，與自然相協調。設計需考慮橋梁修建對巖溶生態的不利影響和對生產、生活水源的保護措施。
　　4、橋梁基礎勘探及選擇
　　4.1橋梁基礎勘探
　　巖溶為可溶性巖層的特有現象，巖溶地區地形、地貌特殊，地質條件復雜。溶洞發育情況、溶洞大小及其頂板厚度的揭露情況關系到整個工程的造價及施工質量，因此本項目在橋梁地質勘探初期就提出了明確要求，具體步驟應先物探，根據物探查明的巖溶情況，再在每個基礎內采用逐樁鉆孔。采取逐樁布置地質鉆孔和物探結合的勘探方案，效果良好。通過地質鉆探對溶洞的頂板厚度、巖層的完整性、穩定性做出評價，對溶洞的跨長、溶蝕范圍、溶洞洞內的填充物充滿程度、密實度、承載力等進行工程地質說明。
　　4.2橋梁基礎選擇
　　由于石灰巖、白云質灰巖等地區，受到地下水的溶蝕作用，在巖層中形成溶洞、溶溝、溶槽等，其空隙有的被泥土填充，有的為空洞，而某些空隙又與外界水流相連通，情況各異。因此進行基礎設計時，應根據巖土類別、巖溶發育程度及基頂荷載大小，河流水文條件等因素，因地制宜，設計恰當的基礎。一般大致可歸納為以下幾種類型：
　　4.2.1明挖擴大基礎：在溶溝溶槽處采用換填片石混凝土或鋼筋混凝土基礎跨越溶溝溶槽．也有甩鋼軌樁加固溶槽的處理方法。明挖擴大基礎一般適用于巖溶埋藏較淺，基底局部有溶溝溶槽，下部已探明無溶洞，基礎在施工開挖后，對溶溝溶槽即可處理。
　　4.2.2輕型擴大淺基礎：覆蓋層較厚，無潛存大溶洞的巖溶地質，覆蓋層穩定，土質較好，如砂卵石等，無水流沖刷的簡支粱墩臺基礎，基底可設計為輕型擴大基礎，基底適當提高。
　　4.3.3鉆孔控基礎：巖溶極發育，并有多層溶洞，每層溶洞的頂板厚，往往參差不一，成串成組，高低不一，大多采用鉆孔控基礎。
　　5、樁基礎設計
　　根據巖溶的發育情況及溶槽、溶溝內的填充土的類別、飽滿程度，樁基的設計可分為以下三種類別：
　　5.1如果在溶洞處設置樁基礎，其溶洞頂板很薄，而溶洞內的底面很深，且洞內填充土屬于密實穩定，具有足夠深度，則樁底可穿過溶洞的頂板置于溶洞內的填充土層內，而不支于溶洞的底板上。此時可按摩擦樁進行設計，不考慮樁與溶洞頂板之間的摩阻作用，而將這種摩阻作用視作安全儲備。
　　5.2置于巖溶地區溶槽或溶溝處的樁基礎，當樁穿過溶槽、溶溝內的填充土，支立于溶槽底面或溶溝底面的巖層上時，可按支立于一般巖層上的柱樁分析方法進行樁的內力分析。樁的軸向容許承載力應根據溶槽或溶溝底面巖層的好壞（包括強度和裂縫等情況）來確定。
　　5.3在巖溶嚴重地區，鉆孔樁要穿過多層溶洞，巖面起伏不一，各樁的剛度相差較大，樁的受力情況各異，不能按常規設計鉆孔樁方法進行設計，需結合巖溶地質特點分別對待。贛龍鐵路擴能改造工程巖溶橋梁柱樁設計中，采用了以下原則。
　　5.3.1對同一基礎范圍內溶深高差懸殊，因此各樁受力很不均勻，雖然采用加強樁頂箍筋及主筋，都不能滿足短樁剪力要求配筋時，則以鋼護筒調節短樁自由長度，來降低單樁的受力高峰值。
　　5.3.2穿過溶洞的鉆孔樁，要求樁尖置于溶洞頂板上，支承樁尖的巖層頂板厚度不小于6m，并應注意樁的鄰近巖溶情況。當深度達到40～50m時，仍無6m以上厚度的頂板時，要求樁側累計頂板厚度大于6m(其中厚度小于1m的巖層頂板不予計入)，且樁尖置于下層巖層上，支承頂板厚度要求不小于3m，且不小于1.5d（d為樁設計直徑），嵌入巖層0.5m。
　　5.3.3確定樁長時應首先詳細地、全面地分析地層資料，宜將同一基礎的各個鉆孔資料統一編制出溶洞范圍的地質圖，并根據相鄰樁的鉆孔，擬定各樁的樁底標高。在計算中對穿過多層溶洞，樁尖置于下層巖層上時，樁的受壓剛度系數，不應取樁的全長計算，而應取受壓長，可近似地取l0+h/2，當基樁穿過頂板，通過溶洞，進入基巖時，一般頂板厚度不足支承豎向集中荷重N，其水平抗力起到嵌制作用，可使基樁嵌周(假定第一層頂板厚度大于1m)，因此其受撓長度LM一般可假定為l0+D/3，D為鉆孔樁設計樁徑。
　　
　　
　　6、結論
　　在巖溶地區，橋梁基礎想要完全避免巖溶是不現實的，只有認真勘測，掌握巖溶發育和分布的規律，精心設計，才能確保橋梁建設和運營安全。本文結合贛龍鐵路擴能改造工程項目勘察設計實際情況，得出以下一些主要結論：
　　6.1巖溶地區橋位選擇應遵循選線與橋位相結合的原則，避繞巖溶強烈發育區。當必須在巖溶發育嚴重地段設橋時，應盡量選在巖層完整、洞穴頂板較厚處。橋位盡量垂直或以較小斜交角通過破碎帶，避開巨大洞室和大豎井。橋位不宜選在可溶巖層與非可溶巖層的接觸帶，應設在非可溶巖層上；當不能避開暗河時，應盡量與暗河垂直。
　　6.2巖溶地區橋梁橋跨布置應根據溶洞、溶槽、漏斗和暗河的分布和發育情況，選擇孔跨和橋長，可通過調整跨徑、采用不等跨徑、橫向調整基礎位置等辦法，使基礎避開巖溶病害或位于病害較輕位置。同時，需重視環境保護，與自然協調。
　　6.3選擇橋梁基礎的類型時，應根據巖土類別、巖溶發育程度及基頂荷載大小，河流水文條件等因素，因地制宜。
　　6.4橋梁樁端持力層厚度根據溶洞頂板溶蝕、裂隙情況和整體性，分別采用摩擦樁和嵌巖樁兩種情況分析計算。對于溶蝕、裂隙嚴重的溶洞頂板，按摩擦樁計算，對于無溶蝕、裂隙現象的持力層，溶洞頂板按嵌巖樁計算，考慮安全系數后，決定采用厚度為6m的微風化完整頂板作為樁基終孔最小控制溶洞頂板厚度。施工期間，設計人員還應結合施工現場鉆孔情況，樁底驗槽結果，及時對樁基長度進行跟蹤調整。
　　參考文獻
　　[1]何琦琪，吳應升，張思佳.廣西巖溶地區橋梁設計淺談.廣西質量監督導報.2010
　　[2]方強.巖溶地區橋梁基礎的設計.鐵道勘測與設計.1994年第1期總第89期