地质勘察在岩溶区桥梁基础工程中的应用
2016-10-17
当前我国经济发展快速，对于各基础桥梁设施建设也愈来愈重视，在进行岩溶区桥梁基础工程施工之前，做好地质勘察工作，确保岩溶区基础桥梁的可靠性与稳定性是十分重要的。首先必须明确地质勘察的意义及目的，才能进一步做好地质勘察工作，真正发挥地质勘察工作的实际效用。
1.岩溶区地质勘察
岩溶是石灰岩、泥灰岩、白云岩、大理岩、石膏和岩盐等可溶性岩石受水的作用而形成的溶洞、溶沟、溶隙、暗河、漏斗和钟乳石等奇特的地表和地下形态的总称。土洞是岩溶地区上覆土层在水的作用下形成的洞穴。岩溶地区常出现地面变形和地基陷落、渗漏等现象，对建筑物危害甚大。
一般来说，调查和评价岩溶地区工程建设条件的工程地质勘察，可分为四个阶段：其一，选址阶段：初步查明岩溶和土洞的发育状况和形成条件，对其危害程度和发展趋势作出判断，对场地的稳定性和建筑适宜性作出初步评价。其二，初步勘察阶段：查明岩溶和土洞的分布、发育程度和规律，按场地稳定性和建筑适宜性进行工程地质分区，为建筑物总平面布置提供依据。其三，详细勘察阶段：查明建筑场地内或对建筑物有影响的地段各种岩溶和土洞的位置、形态、埋深、规模、洞隙中充填物的物理力学性质、地下水条件等，评价地基稳定性，为设计、施工和地基处理提供参数。其四，施工勘察阶段：针对某一地段或尚待查明的问题进行补充勘察评价。
2.地质勘察在岩溶区桥梁基础工程中的应用分析
2.1工程实况
某桥梁基础工程项目位于山岭缓丘区，属典型的石灰岩岩溶地区，岩溶广泛分布。路线所经地带主要为剥蚀丘陵地貌，地形起伏较大，切割较深，多呈“V”形谷地。沿线地表溶蚀现象发育，基岩以石炭系、泥盆系白云质灰岩、泥灰岩为主，溶沟、溶槽、石耸、溶洞、暗河、溶蚀裂隙等岩溶地质现象广泛分布，对工程桥梁基础施工影响很大。
2.2勘察目的和任务
为探明桥梁桩基底部岩溶发育情况，准确确定桩基嵌岩深度，在施工之前组织了地勘队伍，首先用物探方法查明桥位区岩溶的发育规律、不同地段的岩溶发育强度和发育特点、第四系的地层岩性、层序、沉积厚度、结构特点。然后结合现有的桩基地质资料，对设计地质资料不完整的地方进行地质补充钻探。对钻探的要求是：
2.2.1查明桥位区，特别是大、中桥的地质结构、工程地质、水文地质条件、不良地质现象的分布，特别是岩溶洞穴对桩基础稳定及安全的影响。探明桥梁墩台地基的覆盖层及基岩风化层的厚度、墩台基础岩体的风化与破碎程度、软弱夹层情况和地下水状态，测试岩土的物理力学、化学特性，提供地基的基本承载力、桩壁摩阻力、钻孔桩极限摩阻力。
2.2.2探明岩溶水的埋藏特点、水动力特征、富水程度、补给、径流、排泄条件，地下水位标高和地下水位变化特点。
2.3钻孔
2.3.1钻探布孔原则
在充分研究施工图设计工程地质资料的基础上，对处于岩溶发育地质条件的桩基础进行逐桩地质超前钻探；对于跨径不小于30m的大桥主墩桩基进行逐桩钻探，跨径小于30m的大桥每墩至少布置2个钻孔；其他工程地质条件相对简单的墩位，一般每墩台布置1个钻孔；主线下穿分离式桥梁基础可减少布孔，隔墩布置1个钻孔。
2.3.2钻孔定位
采用全站仪按设计桩位坐标进行放样。孔位误差：陆地应小于0.1m，水中应小于0.3m，遇水流湍急时，应在套管固定后复核孔位位置，根据测量放样的钻孔标记，将钻孔位置对准放样位置，移动钻机，并进行钻孔位置复核。
2.3.3孔口高程测量
地面孔口高程误差：陆地应不大于0.01m，水中应不大于0.1m。要注意水位升降变化，进行实际孔深的换算。孔内地层的分层高度误差应在0.05m～0.1m之内。
2.3.4冲击回旋钻进
为确保岩芯采取率和分层准确，开孔时对于地表松散土层，应采用<130冲击钻头开孔，下好护壁套管后改为合金或金刚石钻头回转钻进，每次进尺应不大于2m，对于破碎岩层，每次进尺应不大于1m，并将岩芯按顺序排放在岩芯箱内，根据地层变化及勘探技术要求，认真填写好岩芯卡。
2.4地质勘察现场编录内容
现场编录应贯穿于整个钻探过程中，准确丈量钻杆、钻具，时刻注意岩性的变化，仔细观察土的颜色、含水量、硬度、可塑性、物质成分、颗粒组成等；对岩石应划分其硬度等级、完整性、破碎程度、基本质量等级及其风化程度等。准确记录，认真填写原始编录资料，及时送样分析，并按有关规定进行封存，保证野外资料收集齐全、可靠，大于0.5m的夹层必须记录清晰。编录资料严禁涂改。
2.5取样及测试分析
2.5.1岩芯采取率：土层不小于90%，砂卵石层不小于60%，强风化岩层不小于65%，中风化岩层不小于85%，微风化层不小于95%，断层破碎带等特殊孔位，应尽量提高岩芯采取率。
2.5.2每孔岩芯应根据规范，按地层上下顺序进行编号、整理、装箱、填写岩芯卡片和岩芯箱登记表。对破碎、松散岩样，应采用瓶装或袋装加以保存，对岩芯松散岩样应保存到桥梁建成。
2.5.3对地基中的岩石进行下列试验：单轴抗压强度、极限摩阻力、容许承载力等。6.4对洞穴填充物进行土工试验，分析其物理力学特性，检测容重、含水量、孔隙率等。对洞穴作连通试验，判断地下洞穴连通情况和地下水之间的水力联系，洞穴还要作抽水试验，查明岩溶含水带富水性和涌水量，并对地下水和地表水作水质分析，确定其对混凝土的侵蚀情况。
2.6地质超前钻孔的结果评价
该桥梁基础工程对全部桥梁桩基进行了地质超前钻孔，其中两座跨江大桥的161根钻孔灌注桩中经查明100多根桩基存在溶洞现象，最多溶洞达到6个呈串珠相连，横向发育。本次地质超前钻探穿越岩石破碎带或溶洞发育区钻入较为完整的岩层中，完全探明了岩溶地区桥梁基础持力层的岩性状况，对原设计桥梁基础中不符合持力层承载力要求的桩基标高进行了调整，确保桥梁基础的承载力，为桥梁基础确定施工方案提供了宝贵的地质资料。通过评价桥基的稳定性，提出洞穴顶板岩体的安全厚度；对影响桥基稳定的溶洞洞穴等不良地质与特殊性岩土提出工程措施与处理建议。
3.结语
综上所言，在进行岩溶区桥梁基础工程施工之前，针对桥梁地质进行超前钻探，以具体的地质勘察数据来确保岩溶区桥梁基础的可靠性，同时便于基础桥梁的施工方案设计，进一步缩短工期，提高桥梁基础工程的施工效率及施工质量水平。■
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