地質(zhì)勘察在巖溶區(qū)橋梁基礎(chǔ)工程中的應(yīng)用
2011-10-26 來源：中國(guó)鳴網(wǎng)
巖溶地區(qū)地質(zhì)情況復(fù)雜，在設(shè)計(jì)階段很難全面、深入地進(jìn)行地質(zhì)勘察，易造成樁基嵌巖情況達(dá)不到規(guī)范要求，施工階段對(duì)橋梁基礎(chǔ)持力層進(jìn)行補(bǔ)充地質(zhì)超前鉆探顯得非常重要。
1、工程概況
某高速公路全長(zhǎng)112km，雙向四車道，路基寬度26m，設(shè)計(jì)行車速度100km/h。該項(xiàng)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(jīng)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(xiàn)象發(fā)育，基巖以石炭系、泥盆系白云質(zhì)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(zhì)現(xiàn)象廣泛分布，對(duì)公路工程橋梁基礎(chǔ)施工影響很大。
2、目的和任務(wù)
為探明橋梁樁基底部巖溶發(fā)育情況，準(zhǔn)確確定樁基嵌巖深度，在施工之前組織了地勘隊(duì)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(qiáng)度和發(fā)育特點(diǎn)、第四系的地層巖性、層序、沉積厚度、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。然后結(jié)合現(xiàn)有的樁基地質(zhì)資料，對(duì)設(shè)計(jì)地質(zhì)資料不完整的地方進(jìn)行地質(zhì)補(bǔ)充鉆探。對(duì)鉆探的要求是：
2.1查明橋位區(qū)，特別是大、中橋的地質(zhì)結(jié)構(gòu)、工程地質(zhì)、水文地質(zhì)條件、不良地質(zhì)現(xiàn)象的分布，特別是巖溶洞穴對(duì)樁基礎(chǔ)穩(wěn)定及安全的影響。探明橋梁墩臺(tái)地基的覆蓋層及基巖風(fēng)化層的厚度、墩臺(tái)基礎(chǔ)巖體的風(fēng)化與破碎程度、軟弱夾層情況和地下水狀態(tài)，測(cè)試巖土的物理力學(xué)、化學(xué)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(diǎn)、水動(dòng)力特征、富水程度、補(bǔ)給、徑流、排泄條件，地下水位標(biāo)高和地下水位變化特點(diǎn)。
3、鉆探布孔原則
在充分研究施工圖設(shè)計(jì)工程地質(zhì)資料的基礎(chǔ)上，對(duì)處于巖溶發(fā)育地質(zhì)條件的樁基礎(chǔ)進(jìn)行逐樁地質(zhì)超前鉆探；對(duì)于跨徑不小于30m的大橋主墩樁基進(jìn)行逐樁鉆探，跨徑小于30m的大橋每墩至少布置2個(gè)鉆孔；其他工程地質(zhì)條件相對(duì)簡(jiǎn)單的墩位，一般每墩臺(tái)布置1個(gè)鉆孔；主線下穿分離式橋梁基礎(chǔ)可減少布孔，隔墩布置1個(gè)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(biāo)明鉆孔長(zhǎng)度，完整保存芯樣。
4.2橋梁鉆孔孔深應(yīng)鉆入設(shè)計(jì)樁端持力層或樁尖以下3m～5m，在巖溶溶洞發(fā)育范圍內(nèi)，應(yīng)鉆入完整基巖內(nèi)5m～10m。如在鉆孔深度范圍內(nèi)遇到溶洞，鉆孔應(yīng)穿過溶洞，并在洞穴底板完整基巖內(nèi)鉆進(jìn)3m～5m，新鮮基巖取低值，風(fēng)化基巖取高值。
5、鉆孔
5.1鉆孔定位
采用全站儀按設(shè)計(jì)樁位坐標(biāo)進(jìn)行放樣?？孜徽`差：陸地應(yīng)小于0.1m，水中應(yīng)小于0.3m，遇水流湍急時(shí)，應(yīng)在套管固定后復(fù)核孔位位置，根據(jù)測(cè)量放樣的鉆孔標(biāo)記，將鉆孔位置對(duì)準(zhǔn)放樣位置，移動(dòng)鉆機(jī)，并進(jìn)行鉆孔位置復(fù)核。
5.2孔口高程測(cè)量
地面孔口高程誤差：陸地應(yīng)不大于0.01m，水中應(yīng)不大于0.1m。要注意水位升降變化，進(jìn)行實(shí)際孔深的換算?？變?nèi)地層的分層高度誤差應(yīng)在0.05m～0.1m之內(nèi)。
5.3 沖擊回旋鉆進(jìn)
為確保巖芯采取率和分層準(zhǔn)確，開孔時(shí)對(duì)于地表松散土層，應(yīng)采用<130沖擊鉆頭開孔，下好護(hù)壁套管后改為合金或金剛石鉆頭回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)，每次進(jìn)尺應(yīng)不大于2m，對(duì)于破碎巖層，每次進(jìn)尺應(yīng)不大于1m，并將巖芯按順序排放在巖芯箱內(nèi)，根據(jù)地層變化及勘探技術(shù)要求，認(rèn)真填寫好巖芯卡。
5.4現(xiàn)場(chǎng)編錄
現(xiàn)場(chǎng)編錄應(yīng)貫穿于整個(gè)鉆探過程中，準(zhǔn)確丈量鉆桿、鉆具，時(shí)刻注意巖性的變化，仔細(xì)觀察土的顏色、含水量、硬度、可塑性、物質(zhì)成分、顆粒組成等；對(duì)巖石應(yīng)劃分其硬度等級(jí)、完整性、破碎程度、基本質(zhì)量等級(jí)及其風(fēng)化程度等。準(zhǔn)確記錄，認(rèn)真填寫原始編錄資料，及時(shí)送樣分析，并按有關(guān)規(guī)定進(jìn)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(yán)禁涂改。
6、取樣及測(cè)試
6.1巖芯采取率：土層不小于90%，砂卵石層不小于60%，強(qiáng)風(fēng)化巖層不小于65%，中風(fēng)化巖層不小于85%，微風(fēng)化層不小于95%，斷層破碎帶等特殊孔位，應(yīng)盡量提高巖芯采取率。
6.2每孔巖芯應(yīng)根據(jù)規(guī)范，按地層上下順序進(jìn)行編號(hào)、整理、裝箱、填寫巖芯卡片和巖芯箱登記表。對(duì)破碎、松散巖樣，應(yīng)采用瓶裝或袋裝加以保存，對(duì)巖芯松散巖樣應(yīng)保存到橋梁建成。
6.3對(duì)地基中的巖石進(jìn)行下列試驗(yàn)：?jiǎn)屋S抗壓強(qiáng)度、極限摩阻力、容許承載力等。6.4對(duì)洞穴填充物進(jìn)行土工試驗(yàn)，分析其物理力學(xué)特性，檢測(cè)容重、含水量、孔隙率等。對(duì)洞穴作連通試驗(yàn)，判斷地下洞穴連通情況和地下水之間的水力聯(lián)系，洞穴還要作抽水試驗(yàn)，查明巖溶含水帶富水性和涌水量。
6.5對(duì)地下水和地表水作水質(zhì)分析，確定其對(duì)混凝土的侵蝕情況。
7、資料整理
應(yīng)整理完成以下資料：1工程地質(zhì)勘察任務(wù)的依據(jù)、目的和要求，及本階段工作的主要內(nèi)容和工作量。2詳述橋位區(qū)的工程地質(zhì)條件和巖溶的發(fā)育強(qiáng)度、洞穴基本形態(tài)和規(guī)模；評(píng)價(jià)橋基的穩(wěn)定性，可能時(shí)提出洞穴頂板巖體的安全厚度；對(duì)影響橋基穩(wěn)定的溶洞洞穴等不良地質(zhì)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(zhì)平面圖、工程地質(zhì)縱斷面圖、工程地質(zhì)橫斷面圖、鉆孔地質(zhì)柱狀圖。圖中標(biāo)明地質(zhì)年代、土層埋藏深度、土層厚度、土層底部的絕對(duì)標(biāo)高、巖土的描述、柱狀圖、地面絕對(duì)標(biāo)高、地下水水位和測(cè)量日期、巖土樣選取位置等。根據(jù)巖土物理力學(xué)試驗(yàn)成果資料，綜合評(píng)價(jià)工程地質(zhì)條件、巖土物理力學(xué)性質(zhì)，提出地基承載力或摩擦系數(shù)建議值。
8、地質(zhì)超前鉆孔的結(jié)果評(píng)價(jià)
該高速公路對(duì)全部橋梁樁基進(jìn)行了地質(zhì)超前鉆孔，其中兩座跨江大橋的161根鉆孔灌注樁中經(jīng)查明100多根樁基存在溶洞現(xiàn)象，最多溶洞達(dá)到6個(gè)呈串珠相連，橫向發(fā)育。本次地質(zhì)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(chǔ)持力層的巖性狀況，對(duì)原設(shè)計(jì)橋梁基礎(chǔ)中不符合持力層承載力要求的樁基標(biāo)高進(jìn)行了調(diào)整，確保橋梁基礎(chǔ)的承載力，為橋梁基礎(chǔ)確定施工方案提供了寶貴的地質(zhì)資料。
