西部岩溶地区中小跨径桥梁合理布设原则
摘要： 从桥位选择、孔跨布置和桥型选择等三方面，对西部岩溶地区的中小跨径桥梁合理布设的基本原则与要求进行了阐述，并提出了一些相关建议，为以后设计提供参考。
关键词：岩溶桥梁合理布设
0 概述
在我国西部地区尤其是西南地区，岩溶分布十分广泛。因此，在西部地区的公路、铁路、市政建设中建桥时，必然会经常遇到岩溶地基；另外，桥梁也是跨越岩溶病害路段的一种常见手段。因此，开展西部岩溶地区中小跨径桥梁合理孔跨布置方案的研究，对岩溶地区的岩溶地基发育情况及稳定性评价、地基处理、桥梁孔跨布置、基础型式选择等相关问题进行深入的调查分析，从而提高桥跨布置方案的合理性、安全性、经济性及实用性，形成经济实用的西部岩溶地区中小跨径桥梁合理孔跨布置方案，对西部岩溶地区的中小跨径桥梁工程建设具有十分积极的意义。
1 桥位选择
在岩溶地区进行桥梁布设前，应优化不同路线的方案和位置，做到路和桥的有机结合。对于中小跨径桥梁，桥位应服从路线方案，所以桥位应在路线方案中进行研究确定。
（1）桥位应根据地质地貌特征，尽量避开岩溶发育严重地区，在岩溶发育轻微处通过。
（2）桥位应尽量选在岩层完整、洞穴顶板较厚处。
（3）路线通过岩溶地区地质构造破碎带时（即岩石断裂破碎、地下水富集、地表径流和地下水循环交替频繁、岩溶极为发育地区，常分布有岩溶大厅、巨大洞穴、竖井、多层溶洞、暗河或暗藏沟谷等），桥位应避开破碎带。当无法绕避时，应使桥位垂直或以较小斜交角度通过，但必须避开巨大洞室和大竖井。
（4）路线和桥位不宜选在可溶岩层与非可溶岩层的接触带上，而应选在非可溶岩层上。可溶岩层与非可溶岩层的接触带，是地表水与地下水滞留、溶蚀强烈、地质动力现象最为活跃的地带，常有落水洞、坍陷漏斗和网状洞穴分布，也有与接触带走向一致的暗河，或者有地下通道与横向暗河相连而形成纵横交错的地下沟谷。
（5）线路跨越岩溶丘陵区峰间谷地时，桥位不宜设在漏斗、落水洞、溶泉、地下通道及暗河露头处。如经综合选线必须在该处设桥时，应探明岩溶的位
置和水文条件，采取相应的工程措施。
（6）通过岩溶坍陷区的路线，应将桥位：
①选在工业或民用取水点所形成的地下水位下降漏斗范围以外处。
②选在覆盖层较厚、土层稳固、洞穴和地下水稳定处。
（7）暗河范围内不宜建桥，也不宜靠近或与暗河走向平行。当不能避开时，应使桥位垂直或以较小斜交角度通过。
（8）在坡立谷、岩溶湖等大型溶蚀地宜设桥跨越。峰林间较大的谷地和串珠状的洼地称为坡立谷，它和大型溶蚀洼地以及封闭性洼地都是地下暗河发育，地表排水极为不畅之处。漏斗、落水洞则容易堵塞，雨季积水成塘，又有间歇性上升泉经常改变着水位和流量，水文条件极为复杂，应设桥跨越。
2 孔跨布置
一般来说，桥孔布设应根据各类河段的特性及演变特点及水文、地形情况，满足通航、水利等方面的要求，做到安全、经济、适用、美观综合要求。除规范所规定的有关孔跨布设的一般要求外，西部岩溶地区中小跨径桥梁的孔跨布置尚应按以下原则和要求进行：
（1）在进行孔跨布置前应深入、全面了解、分析桥位的地形、水文和地质情况。
在岩溶地区布设的桥梁，首先要从地质水文条件上尽量查清岩溶发展状况以及分布状态。只有详细、准确的勘测调查资料，才能使桥跨布设更为合理。
（2）桥跨布设时应根据溶洞、溶槽、漏斗和暗河的分布和发育情况，选择孔跨和桥长，墩台位置一般应避开这些岩溶点；严重的或水文条件复杂的岩溶地区，可视岩溶密布情况，可通过调整跨径，必要时可采用不等跨径或横向调整基础位置等办法，使基础避开的岩溶病害或位于病害较轻位置。如都安至南宁高速公新科大桥，桥梁布设前对落水洞、漏斗、竖井等位置进行了定测，在设计时使桩基础位置尽量予以避开，减少岩溶病害的影响，达到安全、经济的目的。
（3）在满足安全、经济适用的同时，桥梁孔跨布设应考虑美观和有利环保的要求。
为了尽可能减小对山体开挖，最大限度降低对生态环境的破坏，在孔跨布设时，应在桥梁的立面和横断面布设上下功夫，可考虑以下措施：
①由于自然地面纵、横坡度较陡，靠山腹内侧桥跨长度较短，靠山腹外侧桥跨较长时，布孔原则为：左右幅桥墩宜在横向或径向对齐，边孔宜采用与中
孔等梁高的、适应地形需要的非标准梁长，以降低桥台高度或减小对山体的开挖。
②桥梁跨越沟谷时，其地形、地貌及地质等条件成为桥孔布设的主要控制因素，若采用同一的标准跨径导致桥台高度过大或山体开挖过大时，边孔宜考虑与中孔等梁高的、适应地形需要的不等跨标准或非标准梁长，以降低桥台高度或减小对山体的开挖。
③横断面可采用左右幅桥梁错台布置形式
在地面横坡较陡地段，要保证路基宽度，按习惯做法，一般采用全断面开挖，这样做的直接结果是导致挖方过大和高边坡的产生。一方面，大量的废方，理论上可纵向运出，实际上由于沟谷屏障，设置的桥隧施工进度与路基施工进度的不同步或干扰大，废方的处理与理论上不吻合。施工中图省事，横向出土、就近弃土的现象经常发生，对环境构成严重破坏。另一方面，高边坡需要进行工程防护和生态植物防护，造价高，且由于地质条件复杂，在雨水等外界自然力作用下，高边坡可能产生的坍塌，常常对公路的安全运营和人民生命财产构成威胁。若能结合地形，合理运用技术指标，在满足左右幅桥净空要求的前提下，采用左、右幅桥梁错台布置形式，可最大限度减少断面开挖和边坡高度，有利于环保和景观，并降低高边坡坍塌导致的安全事故。
④桥梁横断面布置，除考虑上下部构造结合的净空要求外，可考虑将悬臂式桥梁等一系列新的结构形式的设计施工技术与桥址处地质、地貌、水文条件及周围景观环境结合起来。
（4）以人为本的原则。岩溶地区的地下水往往是当地群众的生活、生产水源，当桥梁跨越时应考虑水源的保护，同时要方便取水。如河池（水任）至南宁公路上的K173+230小桥,原设计为1-4×4m通道涵，跨越溶洞竖井，后调查该竖井为当地居民生活、生产水源，后改为1-13m空心板桥，减少了工程对当地居民的不利影响。
3 桥型选择
对西部岩溶地区中小跨径桥梁来说，选择基础、墩台及上构型式时，除应符合规范规定的一般原则和要求外，还应结合岩溶地区桥梁的特点进行。
3.1基础和地基设计
(1)一般原则
岩溶地带上的桥，梁部和墩台宜采用轻型结构，以减少基础工程，还可以用浅基础置于较好的覆盖土层上，避免与地下的岩溶接触而引起复杂的基础工程。
对于矮桥，可采用小跨、钢筋混凝土小截面桥墩和条形扩大基础，或采
用更好混凝土箱形桥整体式基础，浅置于覆盖层上。
坍陷区桥涵，可采用钢筋混凝土整体式网格地基梁基础。当陷穴小时也可用整体式钢筋混凝土地基梁基础。坍陷区覆盖土松散变形，稳定性差，可采用重锤强夯法，破坏土层结构，增加土的密实度和承载力，配合轻型结构浅置基础建桥。
(2)基础形式选择应与病害治理结合。
由岩溶形态和岩溶水等引起的桥梁岩溶地质病害是各种各样的，处治时不但要查明病害的成因，而且要采用多种处理方法给予综合治理。常见的方法有：
①清除与回填
清除就是将危害桥涵基础安全范围内的岩溶形态及其充填物给予挖除。回填就是将清除充填物后（或无充填物）的岩溶形态用片石、浆砌片石和混凝土等回填起来。清除常常配合回填使用，也有单独使用的，如：广西象州县石龙大桥-清除与回填、广西阳朔大桥-回填。
②调整基础底面的标高、尺寸
方法有：加深基础将基础底面设计高程降低以此穿过岩溶形态的危害；提高基础将设计在溶洞底板之中的基础提高至顶板里，在荷载作用下稳定时，达到避让目的；扩大基础将基础平面尺寸加大以降低单位面积荷载之方式来克服岩溶形态的危害；缩小基础将基础缩小以避开岩溶形态的危害。
③跨盖
利用浆砌片石、砼砌筑的拱、板等跨越小规模岩溶形态的危害，并在其上设墩台基础。
④加固
利用浆砌片石、砼浇筑的柱、墙支顶，加固灌浆填充等处理手段，消除岩溶形态的危害，达到加固基础地基的目的。如南宁至友谊关高速公路K169+456板价铁路立交桥-桩基桩底持力层高压喷射注浆加固。
⑤堵塞与疏导
针对岩溶水的病害处理方法，通过堵塞和疏导改变岩溶水的局部流向，阻挡或减小进入影响桥涵基础安全的岩溶水，从而起到消除、减小岩溶水的病害的效果。堵塞常见方法为浆砌片石、砼浇筑拦截坝、砼封闭、防水灌浆，疏导的常见方法明沟、泄水洞、排水平洞等。
⑥填充与冲压挤密
在桩基施工中，常常遇到桩基塌孔，以及由此引发岩溶塌陷的情况，通常采用片石、粘土、编织网进行填充、冲压挤密，直至塌孔消除，如平乐至钟山高速公路K150+822思勤江大桥-桩孔塌陷填充与冲压挤密处理加固。
3.2 墩台
对位于岩溶区上的中小跨径桥梁，在尽量满足施工便捷、安全环保、养护方便、结构耐久的前提下，墩台宜采用轻型结构，如柱式墩台、薄壁墩、肋式桥台等，以降低地基承载力要求，从而减少基础工程。
3.3 上构
为了降低地基承载力要求，从而减少基础工程，施工便捷、梁体应结合孔跨布置的要求，优先考虑采用空心板、箱梁、T梁等轻型结构，同时符合安全环保、养护方便、结构耐久等方面的原则。
4 结论与建议
（1）西部岩溶地区地形地貌、地质水文条件复杂，孔跨布置的合理性很大程度受路线布设是否合理的制约，孔跨布置应结合路线布设综合考虑。
（2）西部岩溶地区中小桥梁孔跨布置应遵循以人为本，重视环境保护、与自然协调的原则，修建生态公路桥梁。
（3）岩溶地区建桥，想要完全避绕是不可能的，应根据岩溶发育和分布的规律，认真勘测、综合比较、避重就轻、精心组织设计与施工，并加强检测，确保桥梁安全。
（4）岩溶地区建桥，应按有关规范要求进行勘测工作，深入、全面了解、分析桥位的地形、水文和地质情况，为设计提供可靠的依据。
（5）桥位应避开破碎带、接触带、巨大洞室等地质构造不利地段，尽量选在岩溶轻微处、岩层完整、洞穴顶板较厚处、非可溶岩层等地质条件相对有利的地段。
（6）桥跨布设时应根据溶洞、溶槽、漏斗和暗河的分布和发育情况，选择孔跨和桥长，使墩台基础避开的岩溶病害或位于病害较轻位置。
（7）合理确定基础形式。基础形式选择应按与病害治理结合、与施工方案结合、考虑使用期间养护的原则，以降低施工难度及造价；施工图阶段，地质勘探工作完成后，墩位变更要慎重，如必须变更，宜根据新桩位作必要的补探工作。
（8）对位于岩溶区上的中小跨径桥梁，梁部和墩台宜采用轻型结构，以减少基础工程。
参考文献：
JTG D60—2004，公路桥涵设计通用规范[S].
JTG C30—2002，公路工程水文勘测设计规范[S].
JTJ 094-98，公路工程地质勘察规范[S].
高冬光. 公路桥涵设计手册：桥位设计[M]. 北京：人民交通出版社. 2011.
章继树. 岩溶地区桥梁工程勘察与设计[J]. 铁道运营技术, 1999,(3): 120-121+ 138.
韦明. 河池(水任)至南宁公路岩溶地段路基的处理[J]. 广西交通科技, 2003, 28(107): 56-59.
中国科学院地质研究所岩溶研究组. 中国岩溶研究[M]. 北京：科学出版社出版. 1979.3.
公路工程施工常见地质病害处置技术[M].北京：人民交通出版社. 2004.4. 注：“西部岩溶地区中小跨径桥梁合理孔跨布置方案的研究”是西部交通科研项目“西部地区中小跨径适用桥梁型式的研究”中“不同地形、地质、河流特点的中小跨径桥梁合理孔跨布置方案的研究”专题的子课题之一，由广西壮族自治区交通规划勘察设计研究院承担。《西部地区中小跨径适用桥梁型式的研究》获2008年度中国公路学会科学技术二等奖。
