《江苏交通科技》２０１７年第６期 桥隧工程 岩溶地区桥梁勘察与设计 王瑞虎房谷锦 （苏交科集团股份有限公司 南京 ２１００１９） 摘要 岩溶地区地质条件复杂，地质勘察直接影响桥梁设计方案．．文章结合杭瑞高速南长城互 通回垅溪中桥工程，对岩溶区桥梁动态设计全过程进行介绍，针对岩溶区桥梁施工过程中碰到的问 题，提出相应的处理方案，总结桥梁设计经验。 关键词桥梁工程勘察设计 岩溶地区 岩溶又称喀斯特（Ｋａｒｓｔ）。是指水对可溶性岩石 桩柱式、肋板式台，桥梁全长１０４．９２ ｍ 进行以化学溶蚀作用为特征的综合地质作用以及由 此产生的一系列地质现象．是一种十分常见的地质 现象，属不良地质范围。一般情况下，岩溶发育的条 件有３个：岩石的可溶性与岩石裂隙：水具有侵蚀性 和水的流通条件 、我国的岩溶分布面积达２００万 ｋｉｎ：，主要集中在广西、云南、贵州和四川Ｉ西南部 岩 性以灰岩为主，局部为白云质灰岩、大理岩等，地层 ２地质勘察 ２．１ 初勘 回垅溪中桥初勘共布设钻孔３个．如罔ｌ所示 根据初勘资料，桥位区地层分布简单，岩溶发育，＿Ｔ 程地质条件较复杂．桥位区岩溶形态为溶槽和溶洞， 分布于桥位区靠近回垅溪的２＃墩地段．溶槽深度 约２３．０ ｍ．分布高程３７３．１４～３９５．３４ ｌｑ１．溶洞高度约 ｌ３．２Ｉ＂１１．分布高程３５７．２４～３７０．４４ｍ。岩溶溶蚀基准面 在高程３５１．４４ Ｆｔｑ以下 年代多属于泥盆系和石岩系 在可溶性岩石分布地 区．溶蚀作用在地表和地下形成了一系称为岩溶的 形态特征√常见的岩溶形态有溶洞、暗河、石林、溶 沟、溶槽、漏３卜、落水洞等 ｌ 工程概况 项目位于湖南省湘两土家族苗族自治州凤凰 县。起点南长城互通设置于杭瑞高速Ｋ８＋４５２．５４０ 处．采用Ａ型单喇叭方案 互通连接线在漾水坨东 侧与Ｃ匝道相接．向南与学府路和新３０８省道平 交．止于老３０８省道．连接线全长１．５９３４ ｋｍ． 项目 图ｌ 回垅溪中桥初勘钻孔布设 采用城市主十道设计标准．设计速度６０ ｋｎ１／ｈ．桥梁 设计荷载采ＪＩ＝｝＿ｊ城一Ａ级 机动车道采 双向８车道断 面．外侧设置人行道 断面组成为ｌ ｍ中分带＋２ｘ ０．５ ｍ路缘带＋２ｘ１４．０ ｍ行车道＋２ｘＯ．５ ｍ路缘带＋２ｘ ２．２物探结果分析 根据《公路Ｔ程地质勘察规范》（ＪＴＧ Ｃ２０— ２０１ １），岩溶区桥梁必要时应采用综合勘探。即物探 ４．５ ｍ的人非｝昆行道．总宽４０．０ ｍ 路线在廖家桥镇 漾水坨村附近设置桥梁跨越回垅溪．路线与河流的 交角约为６５￣．水面宽约８ ｍ 根据方案比选．初步设 汁回垅溪中桥上部结构采用５ｘ２０ ｍ预应力混凝土 与钻探工作相结合．物探工作一般结合钻探进行解 泽并』Ｈ钻探进行验证 目前国内外物探勘察深度一 般在４０ ｍ以内．浅而大的溶洞容易被发现，深而小 的溶洞难于被发现 物探勘察结论一般能对是否存 在溶洞给Ⅲ定性的解释．而对于溶洞的大小很难给 空心板．先简支后结构连续，下部结构采用柱式墩， （收稿日期、编号：２０１７—０８—２９／９０６９） ・７・ 《江苏交通科技》２０１７年第６期 出定量的解释 常见的物探方法有电法勘探、电磁勘 探、地震勘探等 根据初勘成果，回垅溪中桥桥位处 溶洞发育较深．最深处达到５０ ｍ．结合钻孔的布置 情况。本次采用高密度电流法。 根据初勘结合物探情况．河道两侧岩溶发育严 重．２｝｝墩处钻探发现１３ ｍ高溶洞，顶板距原地面约 ２８ ｍ 为了减小施工难度以及加快施工进度．尽量减 少溶洞处理的基桩根数．施工图设计阶段桥梁方案 调整为３ｘ３０ ｍ Ｔ梁．减少桩基根数．避开岩溶强发 本次物探断面的布设采用纵横向结合的方法， 沿路线前进方向纵向布设左、中、右各３条物探断 面．在每个墩台位置横向布设一条物探断面．纵横向 育区．减少施工难度。 ２．３详勘 蕺 妇 形成“十”字交叉．如图２所示 墩台处横向物探范围 应大于桥梁外边缘约８０ ｍ．保证高密度电法成果图 在桩基位置达到最大深度 根据初勘报告结合物探情况．对岩溶发育较弱 的０｝｝桥台布设２个钻孔．３撑桥台布设１个钻孑Ｌ．对 的 岩溶较发育的１＃、２＃墩，根据岩溶发育趋势，各布设 右 ３个钻孑Ｌ 钻孔布设如图５所示 ∞ 鎏． ● ０＇ 、、 ｊ・ 、 ＼ ／ 】 ％ 幕’／¨－’ 囊‘ ．：，．～‘ 鞠 、 ， 弩 ’＇＇．＿ 、 、 、 １、ｈ ， ＿。。 、 ０、 ： ～ 、， 豁 — ＼‘ ／ 、【０＊ 一 ｌ ０ｉ｜ ＋＂ ＼、＼、 ” 一 、 ／－ ： 、 、 ： ‘ ＼ ． ｒ 。 、 、 ＼ｉ蠹 — ｉ ＼ 、 ｌ ’、 ／ ／ Ｉ ｝ 。。’ ∥ Ｉ．１ ． 豫 ＼ 、蛙： ＿ 一，． 二， ‘ 、 ￡・ 】 、 葺／ “ 图２物探断面布设 根据物探成果．回垅溪中桥共发现异常９处．其 中溶洞、落水洞和岩溶竖井引起异常５处，岩溶裂隙 破碎带引起异常４处，其中２＃、３＃墩横向物探断面 成果如图３、图４所示。测线控制范围内有较大的岩 钻孔布设 根据详勘报告，桥梁跨径由２０ｍ调整为３０ＩＴＩ后． 回垅溪两侧ｌ＃、２撑墩分别退让了５ ｍ．钻孑Ｌ揭露岩 溶异常反映．异常基本为溶洞、落水洞和岩溶裂隙破 碎带所引起 溶发育强度较初勘降低 河流两侧的ＳＱＺＫ２—１０～１５ ６个钻孔中仅２个钻孑Ｌ见溶洞．其中ＳＱＺＫ２—１４孔 岩溶发育较强 回垅溪中桥详勘结果表明：桥址区岩溶形态为溶 蚀裂隙、溶沟、溶槽及溶洞，溶洞最大高度约５．９ ｎｌ， 分布高程在３５８．９２～４１ １．５３ ｍ 揭露泥质条带灰岩钻 孔共９个，见溶洞孔４个，钻孔见洞隙率为４４．４４％； 溶洞总高度为２４．３０ ｍ．而各钻孔所见泥质条带灰岩 之和（包括溶洞）为２３９．１０ ＩＴＩ．钻孔线岩溶率为 １０．１６％．该桥址区为岩溶强发育区 桥墩布置应尽 图３ ２＃墩横向物探断面成果图 量避免与岩溶发育带重合．如遇到规模较大的岩溶． 建议调整桥墩的间距避开岩溶地段 施工期间建议 进行施工勘察 ３桥梁方案调整 根据勘察结果对路基标准横断面进行调整．相 应回垅溪桥梁总宽４０ ｍ不变．中分带宽度由８ ｍ调 整为１ ｍ：单幅墩帽宽度由１５．２ ｍ调整为１９．２ ｍ．考 虑墩帽受力．单幅桥墩基桩根数由２根调整为３根 调整前后路基横断面图和桥梁立面图分别如图６、 图４ ３＃墩横向物探断面成果图 ・图７所示 ８・ 桥隧工程 《江苏交通科技》２０１７年第６期 ．二 ４ ｌ（ Ｏ０ 一 ｏｆ ３戳 ＂绿 ＿＾ 绿 央 球 ＾１ 妹ｆ ｒ 道 道 带 带 道 道 非绿 殊央绿 乍 绿非 “ 一 通 一 ：分 ＊｝ 通 ｛ 混 一ｊ 带 ． 。薅 虱 鱼 重 兰量 —重ｉＩ兰 蓄Ｌ四 。 （ｄ） 准横断【自Ｉ Ｎ６连接线路基横断面图（单位 １１１】 一 ｝ Ｉ０● Ｉｎ ｝一● 、＿ ｌＪ ｌ囝 ）］ ）］ 』ｌ Ｌ：－］ ［一 图７调整前后桥梁立面图（单位 ＩＩＩ） ４施工问题处理 制．入柑２ ｍ．保证顶饭厚度８ ＩＩＩ：２—４｛［≠基桩岩溶发 ２０１７—０３．施 ｒ过程中发现ｌ一２＃、１—３＃桥墩地质 育较嵌。‘ｊ地助资料堪水一敛．施１ 按没汁蛀Ｋ４４ １１１ 情况 地勘资料小符．岩溶发育较姒．』亡其是ｌ一２＃ 已终孔：ｌｔ￣余已终孔 均术发现 溶发育情况．地 桥墩．通过施Ｔ补勘．发现孑¨ｌ以Ｆ ｌ４．６～２０．０ １１１． 质情 较好，Ｌｊ地勘资料一致结合｝ＪＪ勘、物探情况 ２０．１－２８．５ Ｉｌｌ，２８．７－３８．６ ｌ１１，３８．８～４４．６ ｎ１，４４．８－５０．８ Ｉ１１ 分析．１ｌＩ１垅溪巾桥ｌ＃、２＃桥墩岩溶发育情况毖本 ｝ 为连续的岩溶发育，孙性土填充，桃基成孔难瞍Ｉ ． ２—４＃～ ｌ一２＃墩方向． 据１—２＃墩施１ 补助结果．１— 质量无法保证１—２＃墩典补勘两个钻孔．其中孔（１） ２＃墩…好位下岩溶发育落水洞、 向溶惜中 经 位于靠近ｌ一３＃墩方向．距离ｌ一２＃孔边缘１ Ｉ１１．孔 场各力‘ 勘．结合既ｆ】‘地勘资料．提…以下处理方案 ｆ２）位于靠近Ｉ—Ｉ＃墩力 向．距离Ｉ一２＃孔边缘Ｊ．２ Ｉ１１ （Ｊ）注浆法 补钻孔位及基桩位置如 ８所乐 按摩擦桩汁算桃长．小考虑桩端承载力．灰岩桃 侧摩Ｉ５Ｉ【力 取１５０～２００ ｋＰａ．桩端 穿透 ‘溶发ｆ Ｉ 按汁 僻长施１ 刮化后．距离 桃边缘５０（１１１１取 注浆孔８个成“米” 排列。孔深按汁算桩长Ｌ＋５ Ｉｌｌ 杭璃糯 卜ｉＪ 控制 浆完成后 桩 罔取３－４个地质钻孑Ｌ进 ２－２ｆ ｅ ２＋ 行验 、 浆孑Ｌ、验ｉｉＥｆＬ 苜示意如 ９所示对ｒ ●■ ∞■ ，ＨＩ卜ｊｔ、 ＼ 卜６－４０｜ ＼ｔ ● 仁＝＞老ｓ３０８ 桩端位于 溶裂隙连续发育 的情 ．陔方法具有 遍遗 性．埘于川垅溪中侨１—２＃墟 ．根据补助 资料，桩端 溶发育较强．判断基 化Ｊ 向落水 洞、溶惜ｒｆ１．注浆施 桩端承载力九法保证、 图８ 补钻子Ｌ位及基桩位置示意图 （２）渊整基桩位 绎现场分析，ｌ—ｌ＃、ｌ一３＃、ｌ一４＃、１—５≠｝、ｌ一６＃、２一 各方现场 勘．结合物探、地助资料对桥他 ｌ＃、２—２＃、２—３＃、２—４＃、２—５＃、２—６＃ 桩已成孑Ｌ。ｊ ｒｆｌ 处岩溶发育趋势的判断．靠近ｌ—ｌ＃堆桩侧地质条什 ｌ—Ｉ３≠｝堪桩孔口２５Ｉｌ１以下岩溶发育较强． 长按ｌ７Ｉｌ１控 较好， 此 桩往ｌ—ｌ＃墩厅向移他（下转第３４页） ．Ｑ． 《江苏交通科技》２０１７车第６期 ４００ ２ｏ０ 工程施工过程中的安全防范工作．使整个监测监控 ｌ 一０ ２００ 交－４００ 一６００ ８ｏ０ 一． ——一—ＤＳＷ４１２３５６ 一工作能独立、公正、科学。未来监测云系统可考虑与 三维激光扫描、ＢＩＭ技术结合，实现监测结果在系统 中的三维动态显示 醛一一ＤＳＷ７ ＤＳＷ８ ＤＳＷ９ 参考文献 ｌ ｏｏＯ 『１］孙翔宇。牛明星．岩土工程中的测算和高性能沥青路面应 用状况浅谈［Ｊ］．祖国：建设版，２０１４（１）：１８９一ｌ８９． ［２］杨育文，殷建华，涂望新．岩土工程自动化监测系统及其应 图７ 东孚车辆段累计变化曲线图 ４结语 传统人工监测市场低价竞争现象严重．人＿Ｔ成 本与日俱增，同时工作量大、效率低、精度低，监测数 据不连续等问题已使传统人工监测陷入困境．已不 能满足未来行业发展需求 基于监测云系统的创新 型基坑隧道管理模式．可对监测工作流程进行标准 化处置，降低人为因素产生的潜在风险：通过大量的 用［Ｊ］．城市勘测，２００３（１）：７－ｌ０． ［３］张海燕，王雪娇．浅谈自动化在岩土工程中的应用［Ｊ］．中 国科技博览。２０１２（２１）：３０８—３０８． ［４］李威，王建松．岩土工程自动化监测系统及应用探究［Ｊ］． 硅谷，２０１４（１０）：８５—８６． ［５］夏才初，潘国荣．土木工程监测技术［Ｍ］．北京：中国建筑工 ＿－３斡藩 业出版社．２００１：２１４—２４４． １数据积累．并根据专家经验与实际监测数据不断对 比分析构建相应的预警模型．从而做好基坑隧道等 ［６］张长生，强小俊，郎向伟．基于Ｅ２Ｅ的岩土工程安全监测 系统的研发［Ｊ］．工程勘察，２０１５（２）：２９—３３． ・—＋＿ｗ—－．卜一— 卜－—＋一－＋ｎ—－卜－—－卜－＋－—卜”——卜・・＋－＋・・＋－＋一＋－＋・・＋“＋・・＋ 一＋“＋＊－４－－－＋一＋－— 一＋ｕ＋－＋－＋一＋一＋－＋－＋ （上接第９页） ３．３ ｍ，保证与ｌ一１样基桩中心距离满足２Ｄ（基桩直 （３）岩溶勘察应结合地质调查、钻探、物探综合 径）要求。现场在移位后的桩位处先进行施工补勘。 ９ 判断，单独的某种方法很难得到可靠的成果； （４）岩溶区多跨桥梁一般不宜采用较小的跨径。 ６ 一 Ｏ注浆孔×地质钻验证孔 图９注浆孔 验证孔布置示意 根据现场补勘情况，基桩移位后，地质情况较好． 基本未发现岩溶发育情况。最终１—２＃基桩按移位 ３．３ ｍ实施，与ｌ一３＃基桩距离ｌ０．１５ ｍ．与１一ｌ＃基桩 距离３．５５ ｍ．盖梁采用预应力结构．现场最终实施效 果较好。１—２撑基桩移位后桥梁立面图如图１０所示 图１Ｏ １—２＃基桩移位后桥梁立面图（单位：ｃｍ） （５）岩溶区桥梁设计不能单纯追求基桩长度．应 保证溶洞顶板厚度不小于６～８ ｍ 参考文献 ［１］苟联盟，徐春明，燕轲．公路工程岩溶探测常用物探方法浅 ５结论 （１）岩溶强发育区桥梁设计应重视地质勘察、及 时根据勘察结果调整桥梁布跨： 析［Ｊ］．西南公路，２０１４（４）：８７—９０． ［２］冯彦谦，许广春．物探技术在隧底岩溶勘察中的应用研究 （２）岩溶区地质变化复杂，常规勘察手段很难完 全查明岩溶发育情况，桥梁设计应重视与勘察互动． 根据可靠的地勘成果进行设计： ．［Ｊ］．铁道标准设计，２０１４（Ｓ１）：１６８—１７０． ［３］蒋家龙，赵华宏，刘长平．岩溶发育地区高速公路桩基施工 勘察中地质雷达综合应用［Ｊ］．西南公路，２０１４（４）：９４—９７． ３４．