王旭峰 劉麗萍 田 超 陳志雄 龍順軍

(西南有色昆明勘測(cè)設(shè)計(jì)(院)股份有限公司，云南 昆明 650217)

呈黃路立交橋位于云貴高原中部，昆明市東部大板橋鎮(zhèn)。該立交橋梁為呈黃路主線(xiàn)、新320國(guó)道兩主線(xiàn)及8條匝道組成。呈黃路方向上部結(jié)構(gòu)為單幅橋，跨越北側(cè)現(xiàn)狀鐵路采用簡(jiǎn)支組合梁；其余聯(lián)為鋼筋混凝土連續(xù)梁。新320國(guó)道方向上部結(jié)構(gòu)為雙幅橋；其余聯(lián)為主跨鋼筋混凝土連續(xù)梁或預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁，下部基礎(chǔ)擬采用φ1 200 mm,φ1 500 mm灌注樁。工程施工場(chǎng)地所在區(qū)域?yàn)閹r溶發(fā)育地帶，受巖溶發(fā)育的影響，加大了本項(xiàng)目施工勘察難度，對(duì)現(xiàn)有施工勘察技術(shù)提出了新要求。

1 項(xiàng)目水文、地質(zhì)條件

呈黃路工程橋梁樁基項(xiàng)目地段地質(zhì)條件復(fù)雜，位于典型的灰?guī)r巖溶區(qū)，基巖面起伏較大。鉆孔資料和物探測(cè)試資料顯示，擬建場(chǎng)地地表以第四系土層為主，下伏基巖巖溶發(fā)育，巖層上部以水平向巖溶發(fā)育為主，無(wú)較大廳堂式溶洞分布；巖層深部發(fā)育有豎向巖溶。地表水通過(guò)巖層裂隙、溶孔下滲補(bǔ)給，在溶蝕作用強(qiáng)烈地段，巖芯破碎，巖溶發(fā)育程度隨巖層埋深增加而逐漸減弱，見(jiàn)圖1。

根據(jù)圖1可知，工程區(qū)地下巖土結(jié)構(gòu)主要分為五個(gè)結(jié)構(gòu)單元：粘土、圓礫、次生紅粘土、中風(fēng)化的白云質(zhì)灰?guī)r、溶洞。

粘土：主要為第四系沖洪積成因的粘性土，以褐黃色為主，局部褐紅色，可塑～硬塑狀，土質(zhì)較均勻，局部含少量風(fēng)化礫石顆粒，厚約0.5 m～16.8 m。

圓礫：主要為第四系沖洪積圓礫，褐紅色，褐灰色，松散～稍密狀，層厚0.5 m～25.6 m。

次生紅粘土：為坡、殘積成因的次生紅粘土，可偏硬塑為主，局部硬塑狀態(tài)，中等壓縮，混有風(fēng)化礫石碎屑，該土層具有高孔隙

比、高液限、高塑性等特性，為弱透水層，層厚0.5 m～19.5 m。

白云質(zhì)灰?guī)r：為二疊系下統(tǒng)陽(yáng)新組茅口段白云質(zhì)灰?guī)r，淺灰色、灰白色，易收溶蝕作用影響，節(jié)理裂隙發(fā)育，溶洞發(fā)育，水平向溶洞呈串珠狀出現(xiàn)，局部連通。

溶洞：洞徑一般為0.5 m～5 m，最大約24.0 m，該地區(qū)鉆探深度范圍內(nèi)串珠狀溶洞豎向分布層數(shù)達(dá)10層，最大洞頂埋深約為46.0 m，溶洞內(nèi)多以粘性土、圓礫充填，部分為空洞。

2 巖溶成因和特性

2.1 巖溶成因分析

巖溶地貌(喀斯特地貌)，是指碳酸鹽類(lèi)巖石、硫酸鹽類(lèi)巖石、鹵鹽類(lèi)巖石，在受水的溶蝕作用、機(jī)械作用所形成的地貌，稱(chēng)為喀斯特作用，以溶蝕作用為主，以及水的沖蝕、潛蝕，坍陷等機(jī)械侵蝕過(guò)程，如圖2所示。

2.2 巖溶地貌形成條件

1)可溶性巖石，如石灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r等巖層埋深較淺；2)具有溶解能力(含CO2)和足夠流量的活水；3)巖石透水，地下水循環(huán)通暢。

2.3 巖溶特性

從巖溶成因、場(chǎng)地地形地貌及地層結(jié)構(gòu)情況可知，巖溶地貌對(duì)橋梁建設(shè)影響很大，給勘察、設(shè)計(jì)、施工帶來(lái)很大的困難。由于巖溶作用，地質(zhì)條件變得很復(fù)雜。鉆探施工比一般場(chǎng)地困難，受鉆探施工過(guò)程中塌孔、卡鉆、掉鉆等影響，導(dǎo)致施工難度增加，工期延長(zhǎng)，造價(jià)增加。

3 巖溶地質(zhì)橋梁樁基勘察設(shè)計(jì)原則與要點(diǎn)

通過(guò)收集大量相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)得出表1。

表1 研究區(qū)地層局部統(tǒng)計(jì)表

由表1可以看出，研究區(qū)溶洞在深度上呈現(xiàn)縱向分布差異大的特點(diǎn)，溶洞頂層覆蓋厚度自8.4 m～45.3 m不等，平均厚度為19.94 m，整體變異系數(shù)為0.319，說(shuō)明溶洞整體圍繞著地下19.94 m深度分布，根據(jù)表1中信息可知，該深度范圍以上巖石基巖出現(xiàn)裂隙發(fā)育的特征，說(shuō)明該層原為灰?guī)r中基巖裂隙水分布的地下通道，受地下水水流沖刷、溶蝕作用影響，該層裂隙發(fā)育的灰?guī)r裂隙逐漸加大，隨著溶蝕現(xiàn)象的發(fā)展，裂隙逐漸演變?yōu)槿芏础?/p>

根據(jù)單個(gè)鉆孔揭露的溶洞高度變化較大，高度自0.4 m～13.0 m不等，平均2.49 m，且分布深度不均勻，說(shuō)明根據(jù)裂隙發(fā)育規(guī)模的不同，巖石受溶蝕現(xiàn)象影響的程度不同，裂隙發(fā)育強(qiáng)烈的地段溶蝕現(xiàn)象發(fā)育明顯，溶洞在深度上分布的范圍較大，聯(lián)系周邊鉆孔揭露的溶洞發(fā)育情況可知，該類(lèi)溶洞整體規(guī)模較大，是勘察設(shè)計(jì)中應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注的地段。

根據(jù)上述特征可以總結(jié)出，勘察應(yīng)分階段進(jìn)行。各階段勘察原則和要點(diǎn)總結(jié)如下：

初步勘察階段：初步探明場(chǎng)地地質(zhì)巖性及地質(zhì)年代，巖溶發(fā)育情況，初步確定基礎(chǔ)型式。

詳細(xì)勘察階段：在初勘成果資料的基礎(chǔ)上，采用多種勘察方法在整個(gè)場(chǎng)地建筑范圍進(jìn)行詳細(xì)勘察，探明場(chǎng)地溶洞大致分布。

施工勘察階段：根據(jù)橋墩(承臺(tái))所處位置結(jié)合詳細(xì)勘察報(bào)告資料，采取一樁一孔或一樁多孔進(jìn)行施工勘察，獲取詳細(xì)溶洞分布資料，以便樁基設(shè)計(jì)及基礎(chǔ)處理。

4 巖溶地質(zhì)勘察中存在的問(wèn)題及處理措施

本工程通過(guò)鉆探結(jié)合物探進(jìn)行工作。對(duì)于一般地質(zhì)情況，物探與鉆探互相印證，能滿(mǎn)足巖溶不發(fā)育地區(qū)的設(shè)計(jì)。但針對(duì)巖溶發(fā)育的復(fù)雜地區(qū)，因巖溶隱蔽，動(dòng)態(tài)、多變的發(fā)展特性，勘察資料難以滿(mǎn)足各樁設(shè)計(jì)、施工需求，主要表現(xiàn)為以下幾方面。

4.1 現(xiàn)場(chǎng)施工方面

在巖溶發(fā)育地區(qū)，溶蝕作用強(qiáng)烈，串珠型巖溶發(fā)育，且充填物不均勻等。給鉆探施工增加了難度，常出現(xiàn)卡鉆、斷鉆現(xiàn)象。

4.2 物探方面

雖然工程前期已進(jìn)行了物探工作，但物探僅能大概確定巖層走向、分布等情況，無(wú)法針對(duì)某個(gè)獨(dú)立墩臺(tái)的地面起伏及巖溶發(fā)育情況進(jìn)行探明。

4.3 施工勘察階段

1)勘探鉆孔布置：一樁一孔對(duì)樁基范圍內(nèi)溶洞范圍及規(guī)?？碧讲磺宄?。設(shè)計(jì)無(wú)法有針對(duì)性的進(jìn)行地基處理。造成前期大量補(bǔ)孔，增加成本，還影響工期。

跟設(shè)計(jì)單位探討后，采取以下處理措施：對(duì)巖溶強(qiáng)烈發(fā)育區(qū)：對(duì)直徑φ≥1.5 m的樁基，均布置鉆孔2孔；若樁底附近發(fā)現(xiàn)串珠型溶洞或同一墩臺(tái)巖面起伏較大，則增加1孔；當(dāng)布置3孔時(shí)，需呈三角形控制。

2)鉆探孔深控制：孔深控制按照設(shè)計(jì)要求同一承臺(tái)統(tǒng)一樁長(zhǎng)，需保證同一承臺(tái)鉆孔揭露完整基巖不小于10 m，且鉆孔終孔深度基本一致。

根據(jù)前期大量施工及補(bǔ)孔情況，采取以下處理措施：在每個(gè)鉆孔均至少進(jìn)入完整巖層10 m，同一承臺(tái)鉆孔盡量同時(shí)鉆探施工；若不能同時(shí)鉆探施工時(shí)，結(jié)合該區(qū)段前期詳勘資料及物探資料，確定孔深均不得小于某一深度，按照鉆孔施工先后的順序，不管是否發(fā)現(xiàn)溶洞，后面的鉆孔孔深均不得小于先施工鉆孔孔深。補(bǔ)孔孔深不得小于已施工完的鉆孔最大孔深。經(jīng)過(guò)以上方案確定，后期施工補(bǔ)孔情況大幅減少，加快了施工進(jìn)度，較少資金浪費(fèi)。

5 勘察實(shí)際效果

根據(jù)前期勘察總結(jié)的經(jīng)驗(yàn)成果，不斷針對(duì)勘察中巖溶的發(fā)育及分布特征進(jìn)行勘察技術(shù)方法的調(diào)整，在后續(xù)的勘察工作中結(jié)合物探資料等輔助手段，勘察工作得到了順利的開(kāi)展，工程進(jìn)度進(jìn)一步加快，成孔率得到大幅度提高，為工程建設(shè)節(jié)約了成本，縮短了工期。

6 結(jié)論建議

1)巖溶地質(zhì)屬于特殊的工程地質(zhì)，復(fù)雜多變，給勘察設(shè)計(jì)帶來(lái)各種困難?？辈旃ぷ鞅仨殢恼w到局部、從宏觀到微觀的過(guò)程逐步探明場(chǎng)區(qū)工程地質(zhì)情況。即：勘察應(yīng)分階段進(jìn)行。初勘采用物探與鉆探相結(jié)合，詳勘根據(jù)巖溶發(fā)育情況和基礎(chǔ)布設(shè)鉆孔。施工勘察階段根據(jù)情況，巖溶發(fā)育地段考慮一樁(承臺(tái))多孔。各勘察階段深度必須滿(mǎn)足設(shè)計(jì)和規(guī)范要求，現(xiàn)場(chǎng)施工人員必須對(duì)工程了解并具備類(lèi)似經(jīng)驗(yàn)，合理利用勘探方法，分析巖溶形成機(jī)理及掌握地質(zhì)構(gòu)造。確保提供給設(shè)計(jì)的勘察報(bào)告科學(xué)合理。對(duì)于一個(gè)承臺(tái)，施工勘察階段鉆孔深度，須滿(mǎn)足單樁設(shè)計(jì)要求，同時(shí)應(yīng)根據(jù)前期勘察資料，綜合確定一個(gè)最小控制深度，宜按一樁(承臺(tái))綜合考慮。

2)勘察應(yīng)按照相關(guān)規(guī)范進(jìn)行編錄，詳細(xì)做好各巖土層描述，取樣，原位測(cè)試等野外工作，施工勘察階段，設(shè)計(jì)采用大直徑嵌巖樁時(shí)，應(yīng)準(zhǔn)確記錄基巖面埋深，巖溶頂?shù)装迓裆?，溶洞充填物狀態(tài)，巖石風(fēng)化狀態(tài)，完整程度等重要內(nèi)容。

3)巖溶地區(qū)橋梁樁基后期驗(yàn)槽：遵循一量(丈量沖樁、或挖樁孔深)、二算(根據(jù)前期勘察鉆孔資料，核對(duì)樁底是否進(jìn)入設(shè)計(jì)持力層)、三看(看沖樁、挖孔樁底的巖石，是否為設(shè)計(jì)持力層巖(土)層)、四聽(tīng)(聽(tīng)沖樁振動(dòng)回彈聲音)的原則。