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，對建筑物危害甚大。
一般來說，調(diào)查和評價巖溶地區(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(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，評價地基穩(wěn)定性，為設(shè)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(jìn)行補(bǔ)充勘察評價。
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工程實況
某橋梁基礎(chǔ)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(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、第四系的地層巖性、層序、沉積厚度、結(jié)構(gòu)特點。然后結(jié)合現(xiàn)有的樁基地質(zhì)資料，對設(shè)計地質(zhì)資料不完整的地方進(jìn)行地質(zhì)補(bǔ)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(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，特別是巖溶洞穴對樁基礎(chǔ)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(fēng)化層的厚度、墩臺基礎(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、水動力特征、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。
2.3鉆孔
2.3.1鉆探布孔原則
在充分研究施工圖設(shè)計工程地質(zhì)資料的基礎(chǔ)上，對處于巖溶發(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個鉆孔；其他工程地質(zhì)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(chǔ)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(shè)計樁位坐標(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，應(yīng)在套管固定后復(fù)核孔位位置，根據(jù)測量放樣的鉆孔標(biāo)記，將鉆孔位置對準(zhǔn)放樣位置，移動鉆機(jī)，并進(jìn)行鉆孔位置復(fù)核。
2.3.3孔口高程測量
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，開孔時對于地表松散土層，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)場編錄內(nèi)容
現(xiàn)場編錄應(yīng)貫穿于整個鉆探過程中，準(zhǔn)確丈量鉆桿、鉆具，時刻注意巖性的變化，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；對巖石應(yīng)劃分其硬度等級、完整性、破碎程度、基本質(zhì)量等級及其風(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、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(yīng)采用瓶裝或袋裝加以保存，對巖芯松散巖樣應(yīng)保存到橋梁建成。
2.5.3對地基中的巖石進(jìn)行下列試驗：單軸抗壓強(qiáng)度、極限摩阻力、容許承載力等。6.4對洞穴填充物進(jìn)行土工試驗，分析其物理力學(xué)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(zhì)分析，確定其對混凝土的侵蝕情況。
2.6地質(zhì)超前鉆孔的結(jié)果評價
該橋梁基礎(chǔ)工程對全部橋梁樁基進(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，對原設(shè)計橋梁基礎(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(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，同時便于基礎(chǔ)橋梁的施工方案設(shè)計，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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