向選德

(銅仁市公路勘察設計院)

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橋梁工程巖土工程勘察技術研究

向選德

(銅仁市公路勘察設計院)

橋梁是正橋、引橋等工程組成的，正橋是兩岸橋臺之間的主體結構，橋墩均深入河床中，引橋連接正橋和公路原線，屬于附屬工程。主要是根據(jù)工程實例，主要研究橋梁工程巖土工程勘察技術，在新灘大橋巖土工程勘察實踐基礎上，對橋梁工程巖土工程勘察技術措施進行了詳細討論，對橋梁工程巖土勘察工作的有效開展和技術手段進行了研究。

橋梁；巖土工程；勘察；技術；新灘大橋

1 橋梁工程巖土勘察工作的開展

1.1 橋址選擇工程地質(zhì)論證

(1)河床情況

選擇橋址需要選擇河床寬度較小、河道平整，河槽變化平穩(wěn)、水量變化幅度比較平緩，兩岸變化高并且施工比較方便的位置，盡量避免遷移性強，存在強烈沖刷、淤積改道頻繁的河道以及活動性大的河灣和大支流匯合位置。

(2)基層地質(zhì)情況

選擇覆蓋層厚度小，河床基底堅硬完整的橋址。如果覆蓋層厚度過大，可以選擇無漫灘相、淤泥相、泥炭的地段，避開尖滅層發(fā)育的非均質(zhì)土層地區(qū)。

(3)區(qū)域地質(zhì)構造

選擇橋址需要選擇區(qū)域內(nèi)穩(wěn)定性良好，地質(zhì)構造簡單，斷裂不發(fā)育的位置，要求橋線方向需要垂直于主要構造線，同時要注意不能將橋墩以及橋臺防止在斷層破碎帶以及褶皺線上，尤其要避開高地震基本烈度區(qū)和活動斷裂帶以及主斷裂帶。

不能選擇滑坡、巖溶、可液化土層等地質(zhì)不良地帶。

(4)盡量選擇可單孔跨越的橋址

山區(qū)峽谷河流選擇橋址應該盡量能夠使橋梁能夠單孔跨越，一些寬度很大的深切河谷可選擇一些兩岸地勢低的位置通過，要注意兩岸巖石是否完整堅硬，通過降低橋臺高度來降低工程造價，降低施工難度。

1.2 橋梁巖土工程勘探技術手段

(1)鉆探

鉆探最常見的主要有回轉鉆探、振動鉆探、沖擊鉆探以及沖洗鉆探四種，最常見的是回轉鉆探。鉆探孔徑需要能夠滿足采樣和抽水試驗要求，將孔深度設定為入目層以下3～5 m，深度量測精度要高于±5 cm。巖土采取率淤泥不能低于80%，同時注意保證巖石和粘土完整。破碎的巖石沙子等至少要占65%，同時將取樣鉆探重點放在滑動帶和軟弱夾層中，使用雙芯管連續(xù)取心，如果需要確定巖石質(zhì)量指標，則需要選擇雙層芯管以及金剛石鉆頭。根據(jù)勘察參數(shù)要求，進行巖石、土壤、水、原位測試，應力層取樣、原位測試以及主要土層原狀圖樣和原位試驗數(shù)據(jù)不少于6件套。

(2)井探、槽探、洞探

很多時候鉆探不能對地下情況進行準確判斷，包括故障、隧道、大壩以及地下洞室群等，這些時候可以使用井探、槽探、洞探等方法。

(3)地探

工程地探是一種原位測試手段，能夠準確測定巖石波速以及動態(tài)彈性模量、電阻爐和土壤腐蝕金屬等參數(shù)。

1.3 橋梁巖土工程勘察工作關鍵點

(1)初步設計

巖土工程勘察設計階段的工作主要是進行橋線比較方案范圍內(nèi)一般工程地質(zhì)條件，同時開展橋線方案范圍內(nèi)關鍵性巖土工程問題和不良地質(zhì)作用深部情況調(diào)查，進行不同橋線方案的技術和經(jīng)濟性比較。

(2)橋基勘查

①鉆孔布置

布置鉆孔需要在橋位工程地質(zhì)勘查以及測繪工作配合下開展，減少盲目性。初步設計階段設置3～5個鉆孔，技術設計階段，鉆孔數(shù)至少要多于墩臺數(shù)，使用沉井基礎或者基礎傾斜、鋸齒狀基巖上需要適當增加輔助鉆孔，工程地質(zhì)情況比較復雜可在同一個橋墩位置多設置幾個鉆孔。

②鉆孔深度確定

確定鉆孔深度需要考慮河床地質(zhì)條件、基礎地質(zhì)類型和基底埋深等情況。河床地質(zhì)條件則主要有河床底層結構、基巖埋深以及地質(zhì)承載力和可能沖刷深度等影響因素，基礎類型則決定鉆孔的挖、深井和樁基形式，遭遇基巖，需要額外鉆入基層風化層大概1～3 m左右，山區(qū)河流鉆探工作需要注意這個問題。

③操作規(guī)程

為了有效控制鉆探工程質(zhì)量，在勘查過程中需要按照操作標準規(guī)程進行取樣、鑒別和記錄，每隔1 m深度取一次樣，每次變層都需要進行采樣。為了保證樣品盡量維持原樣，要選擇合適的鉆頭和鉆進方式。施工過程中還要注意做好使用記錄，詳細記錄鉆進過程使用的鉆具、進尺、取樣以及鉆進感覺，并且鑒別過程需要和調(diào)查測繪結果進行對照，防止重大錯誤出現(xiàn)。

2 新灘大橋巖土工程勘察實踐研究

2.1 工程概況

新灘大橋位于銅仁市碧江區(qū)清水塘至和平公路K3+868.562～K3+998.562處，橫跨小江河，距和平鄉(xiāng)政府約12.0 km，距銅仁市區(qū)約6.0 km，已通公路，交通條件較好。新灘大橋為一座新建橋梁，是清水塘至和平公路工程的控制性工程，橋面設計高程243.801～243.405 m，設計縱坡-0.3%，橋梁全長130.0 m，橋面寬10.0 m(凈7.5 m(行車道)+2×1.0 m(人行道)+2×0.25 m(欄桿))，設計速度：20 km/h，設計汽車荷載：公路-Ⅰ級；人群荷載：3.0 kN/m2；橋下通航等級：不通航。上部采用: 4～30 m預應力T梁，下部采用：橋臺采用擴大基礎，橋(墩)臺均為樁基礎。受碧江區(qū)農(nóng)村公路管理局的委托，貴州省銅仁公路勘察設計院承擔了銅仁市2015年危橋改造工程碧江區(qū)新灘大橋的工程地質(zhì)勘察工作。

2.2 區(qū)域地理地質(zhì)環(huán)境

(1)區(qū)域地質(zhì)概況

工程區(qū)大地構造位置屬揚子準地臺與華南褶皺帶的過渡地帶，以北東向及南東向雁列式構造為主，構成境內(nèi)基本構造格架。褶皺構造以復式背、向斜為主，具有窄向斜寬背斜組成較典型的隔擋式褶皺組合特征，區(qū)內(nèi)褶皺斷裂普遍發(fā)育，其展布方向基本一致。查(1∶20萬)區(qū)域地質(zhì)圖，斷裂主要發(fā)育在背斜核部，少量分布在向斜構造中，橋位區(qū)內(nèi)無斷層通過。

(2)巖體風化

巖體風化受巖性、地形、構造等因素的控制。經(jīng)調(diào)查，橋位區(qū)基巖主要為砂質(zhì)泥巖，巖質(zhì)較軟，橋位區(qū)岸小褶皺較發(fā)育,局部見構造裂隙，但間距較大，可視為不發(fā)育。表層巖體較破碎，其余中風化，局部沿裂面強風化。

(3)不良地質(zhì)現(xiàn)象

根據(jù)地表地質(zhì)調(diào)查及鉆孔巖芯觀察，橋位兩側不存在高邊坡，邊坡處于穩(wěn)定狀態(tài)，對擬建工程無影響，工程區(qū)內(nèi)未發(fā)現(xiàn)滑坡、崩塌、泥石流等不良地質(zhì)現(xiàn)象，工程區(qū)場地整體穩(wěn)定。

2.3 巖土試驗成果的統(tǒng)計與整理

根據(jù)巖(土)體物理力學性質(zhì)室內(nèi)試驗成果，按《公路土工試驗規(guī)程》(JTG E40-2007)附錄A試驗成果的分析整理方法進行數(shù)理統(tǒng)計。正常使用極限狀態(tài)計算需要的和評價巖(土)體性狀需要的巖土參數(shù)應采用平均值，承載力極限狀態(tài)計算需要的巖(土)參數(shù)保證值采用保證率平均值(保證值)。

由統(tǒng)計成果知：砂質(zhì)泥巖天然單軸抗壓強度值為25.01 MPa，風化系數(shù)取經(jīng)驗值0.6換算為飽和單軸抗壓強度值為15.0 MPa，按《公路橋涵地基與基礎設計規(guī)范》(JTG D63-2007)查得場地內(nèi)鈣質(zhì)砂質(zhì)泥巖為較軟巖石，巖石的容許承載力[fa0]根據(jù)《公路橋涵地基與基礎設計規(guī)范》(JTG D63-2007)查得為：砂質(zhì)泥巖為1 500 kPa。

2.4 橋臺橋墩工程地質(zhì)評價

(1)橋臺

橋臺位于銅仁岸斜坡上，地面高程約244.56～245.07 m，根據(jù)鉆孔zk0-1、zk0-2揭示， 覆蓋層為第四系殘坡積碎石土，下伏巖體為下古生界寒武系下統(tǒng)杷榔組一段(∈1P1)砂質(zhì)泥巖。鉆孔揭示，覆蓋層厚約3.20 m，覆蓋層相應下限高程為241.36 m，強風化層厚約3.3～3.9 m，相應下限高程為238.06～238.07 m，下部中風化巖體較完整，巖芯多呈短柱狀或碎塊狀。鉆孔揭示地下水埋藏較深對基礎影響較小。

在施工過程中應及時封閉基坑，如采用人工開挖施工，建議采用混凝土從上至下逐段護壁。基礎基坑開挖過程中部分存在約7.5 m基坑邊坡，由于場地上覆的第四系土層厚度較大，碎石土在降雨作用下也易發(fā)生基坑邊坡失穩(wěn)。由于場區(qū)四周均具備放坡條件，建議對基坑邊坡進行放坡處理，上覆土層坡比按1∶1.25放坡，巖質(zhì)坡比按1∶0.75放坡，并對坡面采用噴射混凝土護面處理。

(2)橋墩

橋墩位于小江河上，水深約1.5～2.2 m，地面高程約223.74～224.24 m，根據(jù)鉆孔zk1-1、zk1-2揭示，覆蓋層為基本缺失，巖體為下古生界寒武系下統(tǒng)杷榔組一段(∈1P1)砂質(zhì)泥巖。鉆孔揭示，強風化層厚約1.80～2.10 m，相應下限高程為221.94～223.74 m，下部中風化巖體較完整，巖芯多呈短柱狀或碎塊狀。鉆孔揭示地下水埋藏較淺對基礎影響較大。

建議橋墩基礎采用樁基礎，設計擬用樁徑為1.8 m, 樁端應進入中風化巖體長度不小于3倍樁徑，結合基巖情況定為6.00 m，基底高程約為216.00 m，持力層埋深約8.0 m，詳見圖P-01和P-02，巖性為中風化砂質(zhì)泥巖，單軸極限抗壓(飽和)強度為15.0 MPa。

[1] 馮俊.工程地質(zhì)勘察中鉆探技術選用的探討[J].中國新技術新產(chǎn)品,2012,(22).

[2] 金敏,張?zhí)K,李志剛.巖土工程勘察技術應用探究[J].巖土勘察，2011.

[3] 陶忠平.復雜地形地質(zhì)條件巖土工程勘察實踐與探索[J].巖土工程學報，2012.

2015-03-26

向選德(1982-)，男，貴州銅仁人，中級工程師，主要從事工程地質(zhì)勘察方面的工作。

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1008-3383(2015)11-0109-02