地質(zhì)勘察在巖溶區(qū)橋梁基礎(chǔ)工程中的應(yīng)用
2016-10-17
當(dāng)前我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展快速，對(duì)于各基礎(chǔ)橋梁設(shè)施建設(shè)也愈來愈重視，在進(jìn)行巖溶區(qū)橋梁基礎(chǔ)工程施工之前，做好地質(zhì)勘察工作，確保巖溶區(qū)基礎(chǔ)橋梁的可靠性與穩(wěn)定性是十分重要的。首先必須明確地質(zhì)勘察的意義及目的，才能進(jìn)一步做好地質(zhì)勘察工作，真正發(fā)揮地質(zhì)勘察工作的實(shí)際效用。
1.巖溶區(qū)地質(zhì)勘察
巖溶是石灰?guī)r、泥灰?guī)r、白云巖、大理巖、石膏和巖鹽等可溶性巖石受水的作用而形成的溶洞、溶溝、溶隙、暗河、漏斗和鐘乳石等奇特的地表和地下形態(tài)的總稱。土洞是巖溶地區(qū)上覆土層在水的作用下形成的洞穴。巖溶地區(qū)常出現(xiàn)地面變形和地基陷落、滲漏等現(xiàn)象，對(duì)建筑物危害甚大。
一般來說，調(diào)查和評(píng)價(jià)巖溶地區(qū)工程建設(shè)條件的工程地質(zhì)勘察，可分為四個(gè)階段：其一，選址階段：初步查明巖溶和土洞的發(fā)育狀況和形成條件，對(duì)其危害程度和發(fā)展趨勢(shì)作出判斷，對(duì)場(chǎng)地的穩(wěn)定性和建筑適宜性作出初步評(píng)價(jià)。其二，初步勘察階段：查明巖溶和土洞的分布、發(fā)育程度和規(guī)律，按場(chǎng)地穩(wěn)定性和建筑適宜性進(jìn)行工程地質(zhì)分區(qū)，為建筑物總平面布置提供依據(jù)。其三，詳細(xì)勘察階段：查明建筑場(chǎng)地內(nèi)或?qū)ㄖ镉杏绊懙牡囟胃鞣N巖溶和土洞的位置、形態(tài)、埋深、規(guī)模、洞隙中充填物的物理力學(xué)性質(zhì)、地下水條件等，評(píng)價(jià)地基穩(wěn)定性，為設(shè)計(jì)、施工和地基處理提供參數(shù)。其四，施工勘察階段：針對(duì)某一地段或尚待查明的問題進(jìn)行補(bǔ)充勘察評(píng)價(jià)。
2.地質(zhì)勘察在巖溶區(qū)橋梁基礎(chǔ)工程中的應(yīng)用分析
2.1工程實(shí)況
某橋梁基礎(chǔ)工程項(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)工程橋梁基礎(chǔ)施工影響很大。
2.2勘察目的和任務(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：
2.2.1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。
2.2.2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)。
2.3鉆孔
2.3.1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。
2.3.2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。
2.3.3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)。
2.3.4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。
2.4地質(zhì)勘察現(xiàn)場(chǎng)編錄內(nèi)容
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。
2.5取樣及測(cè)試分析
2.5.1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。
2.5.2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。
2.5.3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，并對(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。
2.6地質(zhì)超前鉆孔的結(jié)果評(píng)價(jià)
該橋梁基礎(chǔ)工程對(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。通過評(píng)價(jià)橋基的穩(wěn)定性，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.結(jié)語
綜上所言，在進(jìn)行巖溶區(qū)橋梁基礎(chǔ)工程施工之前，針對(duì)橋梁地質(zhì)進(jìn)行超前鉆探，以具體的地質(zhì)勘察數(shù)據(jù)來確保巖溶區(qū)橋梁基礎(chǔ)的可靠性，同時(shí)便于基礎(chǔ)橋梁的施工方案設(shè)計(jì)，進(jìn)一步縮短工期，提高橋梁基礎(chǔ)工程的施工效率及施工質(zhì)量水平?！?br />
【參考文獻(xiàn)】
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