地質勘察在巖溶區(qū)橋梁基礎工程中的應用
2011-10-26 來源：中國鳴網
巖溶地區(qū)地質情況復雜，在設計階段很難全面、深入地進行地質勘察，易造成樁基嵌巖情況達不到規(guī)范要求，施工階段對橋梁基礎持力層進行補充地質超前鉆探顯得非常重要。
1、工程概況
某高速公路全長112km，雙向四車道，路基寬度26m，設計行車速度100km/h。該項目位于山嶺緩丘區(qū)，屬典型的石灰?guī)r巖溶地區(qū)，巖溶廣泛分布。路線所經地帶主要為剝蝕丘陵地貌，地形起伏較大，切割較深，多呈“V”形谷地。沿線地表溶蝕現象發(fā)育，基巖以石炭系、泥盆系白云質灰?guī)r、泥灰?guī)r為主，溶溝、溶槽、石聳、溶洞、暗河、溶蝕裂隙等巖溶地質現象廣泛分布，對公路工程橋梁基礎施工影響很大。
2、目的和任務
為探明橋梁樁基底部巖溶發(fā)育情況，準確確定樁基嵌巖深度，在施工之前組織了地勘隊伍，首先用物探方法查明橋位區(qū)巖溶的發(fā)育規(guī)律、不同地段的巖溶發(fā)育強度和發(fā)育特點、第四系的地層巖性、層序、沉積厚度、結構特點。然后結合現有的樁基地質資料，對設計地質資料不完整的地方進行地質補充鉆探。對鉆探的要求是：
2.1查明橋位區(qū)，特別是大、中橋的地質結構、工程地質、水文地質條件、不良地質現象的分布，特別是巖溶洞穴對樁基礎穩(wěn)定及安全的影響。探明橋梁墩臺地基的覆蓋層及基巖風化層的厚度、墩臺基礎巖體的風化與破碎程度、軟弱夾層情況和地下水狀態(tài)，測試巖土的物理力學、化學特性，提供地基的基本承載力、樁壁摩阻力、鉆孔樁極限摩阻力。
2.2探明巖溶水的埋藏特點、水動力特征、富水程度、補給、徑流、排泄條件，地下水位標高和地下水位變化特點。
3、鉆探布孔原則
在充分研究施工圖設計工程地質資料的基礎上，對處于巖溶發(fā)育地質條件的樁基礎進行逐樁地質超前鉆探；對于跨徑不小于30m的大橋主墩樁基進行逐樁鉆探，跨徑小于30m的大橋每墩至少布置2個鉆孔；其他工程地質條件相對簡單的墩位，一般每墩臺布置1個鉆孔；主線下穿分離式橋梁基礎可減少布孔，隔墩布置1個鉆孔。
4、鉆孔孔徑與鉆孔深度
4.1鉆探開孔孔徑宜小于110mm，取芯終孔孔徑宜小于76mm，芯樣一律裝箱，標明鉆孔長度，完整保存芯樣。
4.2橋梁鉆孔孔深應鉆入設計樁端持力層或樁尖以下3m～5m，在巖溶溶洞發(fā)育范圍內，應鉆入完整基巖內5m～10m。如在鉆孔深度范圍內遇到溶洞，鉆孔應穿過溶洞，并在洞穴底板完整基巖內鉆進3m～5m，新鮮基巖取低值，風化基巖取高值。
5、鉆孔
5.1鉆孔定位
采用全站儀按設計樁位坐標進行放樣?？孜徽`差：陸地應小于0.1m，水中應小于0.3m，遇水流湍急時，應在套管固定后復核孔位位置，根據測量放樣的鉆孔標記，將鉆孔位置對準放樣位置，移動鉆機，并進行鉆孔位置復核。
5.2孔口高程測量
地面孔口高程誤差：陸地應不大于0.01m，水中應不大于0.1m。要注意水位升降變化，進行實際孔深的換算?？變鹊貙拥姆謱痈叨日`差應在0.05m～0.1m之內。
5.3 沖擊回旋鉆進
為確保巖芯采取率和分層準確，開孔時對于地表松散土層，應采用<130沖擊鉆頭開孔，下好護壁套管后改為合金或金剛石鉆頭回轉鉆進，每次進尺應不大于2m，對于破碎巖層，每次進尺應不大于1m，并將巖芯按順序排放在巖芯箱內，根據地層變化及勘探技術要求，認真填寫好巖芯卡。
5.4現場編錄
現場編錄應貫穿于整個鉆探過程中，準確丈量鉆桿、鉆具，時刻注意巖性的變化，仔細觀察土的顏色、含水量、硬度、可塑性、物質成分、顆粒組成等；對巖石應劃分其硬度等級、完整性、破碎程度、基本質量等級及其風化程度等。準確記錄，認真填寫原始編錄資料，及時送樣分析，并按有關規(guī)定進行封存，保證野外資料收集齊全、可靠，大于0.5m的夾層必須記錄清晰。編錄資料嚴禁涂改。
6、取樣及測試
6.1巖芯采取率：土層不小于90%，砂卵石層不小于60%，強風化巖層不小于65%，中風化巖層不小于85%，微風化層不小于95%，斷層破碎帶等特殊孔位，應盡量提高巖芯采取率。
6.2每孔巖芯應根據規(guī)范，按地層上下順序進行編號、整理、裝箱、填寫巖芯卡片和巖芯箱登記表。對破碎、松散巖樣，應采用瓶裝或袋裝加以保存，對巖芯松散巖樣應保存到橋梁建成。
6.3對地基中的巖石進行下列試驗：單軸抗壓強度、極限摩阻力、容許承載力等。6.4對洞穴填充物進行土工試驗，分析其物理力學特性，檢測容重、含水量、孔隙率等。對洞穴作連通試驗，判斷地下洞穴連通情況和地下水之間的水力聯系，洞穴還要作抽水試驗，查明巖溶含水帶富水性和涌水量。
6.5對地下水和地表水作水質分析，確定其對混凝土的侵蝕情況。
7、資料整理
應整理完成以下資料：1工程地質勘察任務的依據、目的和要求，及本階段工作的主要內容和工作量。2詳述橋位區(qū)的工程地質條件和巖溶的發(fā)育強度、洞穴基本形態(tài)和規(guī)模；評價橋基的穩(wěn)定性，可能時提出洞穴頂板巖體的安全厚度；對影響橋基穩(wěn)定的溶洞洞穴等不良地質與特殊性巖土提出工程措施與處理建議。3圖表資料：工程地質平面圖、工程地質縱斷面圖、工程地質橫斷面圖、鉆孔地質柱狀圖。圖中標明地質年代、土層埋藏深度、土層厚度、土層底部的絕對標高、巖土的描述、柱狀圖、地面絕對標高、地下水水位和測量日期、巖土樣選取位置等。根據巖土物理力學試驗成果資料，綜合評價工程地質條件、巖土物理力學性質，提出地基承載力或摩擦系數建議值。
8、地質超前鉆孔的結果評價
該高速公路對全部橋梁樁基進行了地質超前鉆孔，其中兩座跨江大橋的161根鉆孔灌注樁中經查明100多根樁基存在溶洞現象，最多溶洞達到6個呈串珠相連，橫向發(fā)育。本次地質超前鉆探穿越巖石破碎帶或溶洞發(fā)育區(qū)鉆入較為完整的巖層中，完全探明了巖溶地區(qū)橋梁基礎持力層的巖性狀況，對原設計橋梁基礎中不符合持力層承載力要求的樁基標高進行了調整，確保橋梁基礎的承載力，為橋梁基礎確定施工方案提供了寶貴的地質資料。
