地質勘察在巖溶區(qū)橋梁基礎工程中的應用
2016-10-17
當前我國經(jīng)濟發(fā)展快速，對于各基礎橋梁設施建設也愈來愈重視，在進行巖溶區(qū)橋梁基礎工程施工之前，做好地質勘察工作，確保巖溶區(qū)基礎橋梁的可靠性與穩(wěn)定性是十分重要的。首先必須明確地質勘察的意義及目的，才能進一步做好地質勘察工作，真正發(fā)揮地質勘察工作的實際效用。
1.巖溶區(qū)地質勘察
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，對建筑物危害甚大。
一般來說，調查和評價巖溶地區(qū)工程建設條件的工程地質勘察，可分為四個階段：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，對其危害程度和發(fā)展趨勢作出判斷，對場地的穩(wěn)定性和建筑適宜性作出初步評價。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，按場地穩(wěn)定性和建筑適宜性進行工程地質分區(qū)，為建筑物總平面布置提供依據(jù)。其三，詳細勘察階段：查明建筑場地內或對建筑物有影響的地段各種巖溶和土洞的位置、形態(tài)、埋深、規(guī)模、洞隙中充填物的物理力學性質、地下水條件等，評價地基穩(wěn)定性，為設計、施工和地基處理提供參數(shù)。其四，施工勘察階段：針對某一地段或尚待查明的問題進行補充勘察評價。
2.地質勘察在巖溶區(qū)橋梁基礎工程中的應用分析
2.1工程實況
某橋梁基礎工程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(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(xiàn)象廣泛分布，對工程橋梁基礎施工影響很大。
2.2勘察目的和任務
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(xiàn)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：
2.2.1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(xiàn)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。
2.2.2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。
2.3鉆孔
2.3.1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。
2.3.2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(jù)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。
2.3.3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。
2.3.4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(jù)地層變化及勘探技術要求，認真填寫好巖芯卡。
2.4地質勘察現(xiàn)場編錄內容
現(xiàn)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。
2.5取樣及測試分析
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。
2.5.2每孔巖芯應根據(jù)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。
2.5.3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(lián)系，洞穴還要作抽水試驗，查明巖溶含水帶富水性和涌水量，并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。
2.6地質超前鉆孔的結果評價
該橋梁基礎工程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(jīng)查明100多根樁基存在溶洞現(xiàn)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。通過評價橋基的穩(wěn)定性，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.結語
綜上所言，在進行巖溶區(qū)橋梁基礎工程施工之前，針對橋梁地質進行超前鉆探，以具體的地質勘察數(shù)據(jù)來確保巖溶區(qū)橋梁基礎的可靠性，同時便于基礎橋梁的施工方案設計，進一步縮短工期，提高橋梁基礎工程的施工效率及施工質量水平?！?br />
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