淺談地質條件復雜地區(qū)橋梁基礎施工階段補充地質勘探
2016-11-21
我國幅員遼闊，工程、水文地質情況復雜多變，尤其灰?guī)r地區(qū)地質極其復雜，如溶洞、斷層、裂隙、地下水等。如對其認識不足可能嚴重影響設計階段橋梁基礎形式選型，施工階段橋梁基礎安全隱患以及施工質量，乃至通車后的運營安全，造成嚴重的質量、安全、隱患和經(jīng)濟損失。對于地質條件復雜區(qū)域，橋梁基礎施工階段很難全面、深入的進行地質勘探，所以施工階段對橋址區(qū)的補充勘探，甚至逐樁鉆探是很有必要的。
一、工程概況
山西省太原至古交高速公路全長23.404km，主線雙向四車道，設計速度采用80km/h，整體路基寬24.5m，分離式路基寬2×12.25m，建有目前全國第二長的公路隧道西山隧道一座（13.63km）。太古高速公路全線地質復雜多變，安全風險大。路線東端位于汾河沖積平原，中部屬呂梁山余脈石千峰山中低山區(qū)，西端為汾河河谷。最大相對高差達546米，路線自東向西均位于呂梁～太行斷塊之次級地質構造單元，五臺山塊隆中的古交傾斜地塊。
橋址區(qū)位于五臺山塊隆古交傾斜地塊的中部，出露巖性以奧陶系峰峰組（O2f）地層為主，主要為強～中風化灰?guī)r。物探解釋、鉆孔揭露及地質調查得知，奧陶系峰峰組（O2f）巖溶發(fā)育，陷落體較多，斷裂構造發(fā)育較多，對該橋的橋梁基礎施工影響很大。
三岔口汾河大橋是太古高速公路古交連接線為跨越汾河而設，上部結構采用13-30米裝配式預應力混凝土連續(xù)箱梁，下部結構橋臺采用U型臺、柱式臺；橋墩采用等截面柱式墩，基礎采用擴大基礎和鉆孔灌注樁基礎。
二、存在問題
在三岔口汾河大橋樁基礎施工初期，通過鉆渣的取樣分析，發(fā)現(xiàn)與設計文件中的地質說明差別較大，7-1#樁孔在鉆至樁頂標高下5米時入巖，巖質為弱風化灰?guī)r，該樁在施工過程中出現(xiàn)泥漿流失現(xiàn)象，而原設計該樁為摩擦樁，應在13米左右入巖，就此情況設計單位又在該橋2#、4#、7#、8#墩進行了補充鉆探，在鉆探過程中多次出現(xiàn)漏漿現(xiàn)象，各孔相同深度的芯樣差別很大，且均為泥灰?guī)r、灰?guī)r互層交錯。根據(jù)補充鉆探結果分析，該橋橋址區(qū)可能存在多次溶洞與裂隙、甚至斷層。為了探明橋梁基礎地質情況，準確確定樁基長度，嵌巖深度，決定對該橋進行逐樁鉆探。
三、勘察方法與工作量
1、勘察工作布置原則
a、本次勘探鉆孔為逐樁鉆孔
b、在地層巖性、地質構造復雜、不良地質現(xiàn)象發(fā)育地段延伸勘探范圍，加布原位測試點
2、勘察方法
本次勘探采用工程地質調繪，鉆探現(xiàn)場原位測試和室內試驗相結合的綜合方法。勘探手段以鉆探為主，原位測試手段主要為動力觸探試驗。
勘探點坐標由設計文件提供，使用索佳SET510全站儀進行放樣，使用黃海高程系統(tǒng)。鉆孔定位測差，陸地小于0.1m，地面孔口高程陸地不超過0.01m。
3、室內試驗
a、室內土工試驗按《公路土工試驗規(guī)程》（JTGE40-2007）
b、巖芯代表性試樣進行天然飽和單軸抗壓強度試驗
c、采取地下水進行對建筑材料的腐蝕性試驗
按照設計橋位圖并結合國家現(xiàn)行有關規(guī)范、規(guī)程及場地地形地貌特點，勘探共完成了勘探點29個，其中：取土試樣鉆孔8個，深度均為33.0m，取土標貫鉆孔21個，深度為33.0～35.0m。
四、勘探結果
1、橋基巖土體工程地質分層
橋址區(qū)地層在這次勘探深度范圍內，根據(jù)巖土體的分布特征、成因類型及區(qū)域地質資料，這次勘探深度內所揭露的地層有如下幾個工程地質層：
第一層：填土（Q42ml），第二層：卵石（Q4al+pl），第三層：卵石（Q3al+pl）
沖洪積層下為本區(qū)域奧陶系中統(tǒng)峰峰組（O2f）地層
該組地層為勘察深度范圍內主要地層（角礫狀白云質泥灰?guī)r、泥灰?guī)r灰?guī)r互層）
2、不良地質現(xiàn)象
根據(jù)勘察，揭露地層情況結合區(qū)域地質資料，橋址區(qū)鉆孔5#-1（18.0～21.0m）、6#-1（15.5～22.0m）、8#-1北側5米（10.5～13m）、8#-1南側5米（19.0～22.2m）、12#-1（27.0m～）、13#-2（30.0m～）、2#-0（24.0～29.0m）、9#-0（15.5～19.0m）（22.5～25.0m）、10#-0（11.8～13.00m）、11#-0（19.0～23.5m）、12#-0（29.0m～）處均揭露溶洞，巖芯破碎，局部溶洞填充物為粗砂礫，大部分溶洞區(qū)存在漏漿及掉鉆現(xiàn)象。
3、分析評價
本次橋梁樁基逐樁鉆探，基本探明了該橋橋址區(qū)地質情況，準確判定了橋梁基礎持力層的巖性狀況和不良地質現(xiàn)象，對原設計橋梁基礎中不符合持力層承載力要求的樁基長度進行了調整，確保橋梁基礎的承載力，同時也為橋梁基礎施工方案的確定，提供了寶貴地質資料。
五、結論
太古高速公路在工程施工階段進行橋梁樁基礎的逐樁鉆探，詳細、準確的探明了橋址區(qū)的地質情況尤其是不良地質情況，是對大型工程設計階段地質勘探的有效補充，確保了橋梁樁基地基承載力滿足橋梁荷載的要求，避免了施工過程中的重大方案變更，大大縮短了工期。太古高速公路施工階段由項目業(yè)主組織、施工單位實施的橋梁樁基的逐樁鉆探，改變了地質探察從來都是設計單位負責的常規(guī)。經(jīng)過項目業(yè)主、設計單位、施工單位的互相配合、勘測、綜合分析，全面細致的地質勘探、精心的設計與施工，確保地質復雜地區(qū)橋梁的安全，對同類高速公路建設具有一定參考價值。
參考文獻
[1]JTGD63-2007.公路橋梁地基與基礎設計規(guī)范
[2]JTJ064-98.公路工程地質勘察規(guī)范
[3]GB50021-2001.巖土工程勘察規(guī)范
[4]GB/T50266-99.工程巖體試驗方法標準
