溶岩地区桥梁桩基勘察与设计

    摘要：桂林是世界著名的风景旅游圣地也是历史文化名城，位于湘桂走廊南端，随处可
见喀斯特地貌。由于旅游业的发展，经济大幅度提升，城市化日益加剧，桂林在一些有着喀
斯特地貌地区不可避免的进行桥梁建设。由于喀斯特地表崎岖，岩石多为可溶性岩石，溶洞
众多，施工十分困难，因此桩基础的勘察与设计直接关系到整个桥梁的结构安全，并对其
后续施工具有积极的指导和帮助意义。本文通过对桂林地带的桥梁勘察与设计，来总结溶岩
地区的桥梁桩基础勘察与设计经验。

 

　　关键词

: 喀斯特地貌；溶岩发育；管波探测；溶洞顶板；备用桩设计 

　　

1 引言 

　　

 喀斯特地貌是在有可溶性岩石的地区形成的一种不良的地貌形态。地表受到含有二氧

化碳，二氧化硫等流水的腐蚀，地表崎岖不平，形态复杂。在进行桥梁建设时经常会遇到许
多复杂困难，像地表塌陷，岩石突起，溶洞漏水等，给桥梁基础建设带来了很大的困难，
因此在喀斯特地貌进行桥梁基础勘察和设计时，需全面掌握地质情况，精确分析具体地质
构造，找到正确的勘察和设计方法。

 

　　

2 喀斯特地貌的工程形态 

　　

 喀斯特地貌多为碳酸盐岩石，在可溶性水的腐蚀下形成了崎岖不平的地表形态，桥梁

桩基础主要的不良地质现象表现为岩溶发育强烈，溶沟、溶槽、石芽、溶蚀裂隙及

 “鹰嘴岩”

等岩溶现象极为发育。溶洞、溶槽中多为软～流塑状态粘土、砂及卵石充填，局部为无充填。
地下水不断对地下岩石的冲击形成的溶洞形态很复杂，有的溶洞内有些非岩石的填充物，
工作人员无法测量出准确的数据，这直接影响了桩基础的设计与施工。

 

　　

3 岩溶桩基勘察 

　　

 在过去，岩溶桩基础的勘察一般采用地质钻孔方法，并且一桩一孔。在近几年的桥梁

桩基成孔钻心取样发现，个别施工完成的桩基底部的岩层情况和地质勘察时的岩层情况不
符，出现桩底完整岩石的厚度达不到设计要求，导致该桩砸掉重新施工或者采用在其它位
置补桩形式。在事故分析会上，大家争论不休，集中的焦点就是一个直径约

10cm 的地质钻

孔到底能不能全面如实的反映我们直径

1.0m 以上桥梁桩基的实际情况。 

　　

 根据桂林溶岩地区的实际情况和以往完成的桥梁桩基地质勘察成果分析，地质钻孔基

本能反映桩基的情况，但对于复杂的地质条件下准确性大打折扣，主要的原因在于：基岩
面起伏较大，溶洞、溶沟、溶槽的大小、宽度发育极为不规则，且钻孔的垂直度很难得到保证。
为了保证桥梁建设的安全，尤其是基础的安全可靠性，我们在桥梁基础勘察要求中提出了
新的要求，即在传统的地质钻孔取样分析上增加管波探测方法，保证我们实际桩径范围内
地质勘察的正确有效性，下面就简要的介绍一下管波探测的方法。

 

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1）探测原理 

　　

 根据波动理论，在充满液体的钻孔中，任何扰动，都会产生沿钻孔轴向传播的管波

（司通莱波），管波在孔液和孔壁外一定范围内传播。管波在传播过程中，在存在波阻抗差
异（波阻抗

Z 为介质的弹性波速度 V 与介质密度的乘积）的界面处发生透射和反射，反射

波的振幅：

 　　 

　　

 其中：A0 为入射波的振幅，R 为界面的反射系数，Z1、Z2 为界面两侧介质的波阻抗。

反射波的振幅的强弱反映了界面的波阻抗差异。

 

　　

 管波探测法的原理就是通过分析反射管波的波幅特征，探测波阻抗差异界面，通过对

界面的解释，推断孔旁溶洞或软弱夹层的发育情况。根据波动理论中的半波长理论，管波探
测法的探测范围为以钻孔中心为圆心，半径为管波波长的

1/2 的圆柱状空间，即管波探测

法的探测半径约为

1~2m。 

　　（

2）不同类型岩土性质的管波特征