浅谈地质条件复杂地区桥梁基础施工阶段补充地质勘探
2016-11-21
我国幅员辽阔，工程、水文地质情况复杂多变，尤其灰岩地区地质极其复杂，如溶洞、断层、裂隙、地下水等。如对其认识不足可能严重影响设计阶段桥梁基础形式选型，施工阶段桥梁基础安全隐患以及施工质量，乃至通车后的运营安全，造成严重的质量、安全、隐患和经济损失。对于地质条件复杂区域，桥梁基础施工阶段很难全面、深入的进行地质勘探，所以施工阶段对桥址区的补充勘探，甚至逐桩钻探是很有必要的。
一、工程概况
山西省太原至古交高速公路全长23.404km，主线双向四车道，设计速度采用80km/h，整体路基宽24.5m，分离式路基宽2×12.25m，建有目前全国第二长的公路隧道西山隧道一座（13.63km）。太古高速公路全线地质复杂多变，安全风险大。路线东端位于汾河冲积平原，中部属吕梁山余脉石千峰山中低山区，西端为汾河河谷。最大相对高差达546米，路线自东向西均位于吕梁～太行断块之次级地质构造单元，五台山块隆中的古交倾斜地块。
桥址区位于五台山块隆古交倾斜地块的中部，出露岩性以奥陶系峰峰组（O2f）地层为主，主要为强～中风化灰岩。物探解释、钻孔揭露及地质调查得知，奥陶系峰峰组（O2f）岩溶发育，陷落体较多，断裂构造发育较多，对该桥的桥梁基础施工影响很大。
三岔口汾河大桥是太古高速公路古交连接线为跨越汾河而设，上部结构采用13-30米装配式预应力混凝土连续箱梁，下部结构桥台采用U型台、柱式台；桥墩采用等截面柱式墩，基础采用扩大基础和钻孔灌注桩基础。
二、存在问题
在三岔口汾河大桥桩基础施工初期，通过钻渣的取样分析，发现与设计文件中的地质说明差别较大，7-1#桩孔在钻至桩顶标高下5米时入岩，岩质为弱风化灰岩，该桩在施工过程中出现泥浆流失现象，而原设计该桩为摩擦桩，应在13米左右入岩，就此情况设计单位又在该桥2#、4#、7#、8#墩进行了补充钻探，在钻探过程中多次出现漏浆现象，各孔相同深度的芯样差别很大，且均为泥灰岩、灰岩互层交错。根据补充钻探结果分析，该桥桥址区可能存在多次溶洞与裂隙、甚至断层。为了探明桥梁基础地质情况，准确确定桩基长度，嵌岩深度，决定对该桥进行逐桩钻探。
三、勘察方法与工作量
1、勘察工作布置原则
a、本次勘探钻孔为逐桩钻孔
b、在地层岩性、地质构造复杂、不良地质现象发育地段延伸勘探范围，加布原位测试点
2、勘察方法
本次勘探采用工程地质调绘，钻探现场原位测试和室内试验相结合的综合方法。勘探手段以钻探为主，原位测试手段主要为动力触探试验。
勘探点坐标由设计文件提供，使用索佳SET510全站仪进行放样，使用黄海高程系统。钻孔定位测差，陆地小于0.1m，地面孔口高程陆地不超过0.01m。
3、室内试验
a、室内土工试验按《公路土工试验规程》（JTGE40-2007）
b、岩芯代表性试样进行天然饱和单轴抗压强度试验
c、采取地下水进行对建筑材料的腐蚀性试验
按照设计桥位图并结合国家现行有关规范、规程及场地地形地貌特点，勘探共完成了勘探点29个，其中：取土试样钻孔8个，深度均为33.0m，取土标贯钻孔21个，深度为33.0～35.0m。
四、勘探结果
1、桥基岩土体工程地质分层
桥址区地层在这次勘探深度范围内，根据岩土体的分布特征、成因类型及区域地质资料，这次勘探深度内所揭露的地层有如下几个工程地质层：
第一层：填土（Q42ml），第二层：卵石（Q4al+pl），第三层：卵石（Q3al+pl）
冲洪积层下为本区域奥陶系中统峰峰组（O2f）地层
该组地层为勘察深度范围内主要地层（角砾状白云质泥灰岩、泥灰岩灰岩互层）
2、不良地质现象
根据勘察，揭露地层情况结合区域地质资料，桥址区钻孔5#-1（18.0～21.0m）、6#-1（15.5～22.0m）、8#-1北侧5米（10.5～13m）、8#-1南侧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～）处均揭露溶洞，岩芯破碎，局部溶洞填充物为粗砂砾，大部分溶洞区存在漏浆及掉钻现象。
3、分析评价
本次桥梁桩基逐桩钻探，基本探明了该桥桥址区地质情况，准确判定了桥梁基础持力层的岩性状况和不良地质现象，对原设计桥梁基础中不符合持力层承载力要求的桩基长度进行了调整，确保桥梁基础的承载力，同时也为桥梁基础施工方案的确定，提供了宝贵地质资料。
五、结论
太古高速公路在工程施工阶段进行桥梁桩基础的逐桩钻探，详细、准确的探明了桥址区的地质情况尤其是不良地质情况，是对大型工程设计阶段地质勘探的有效补充，确保了桥梁桩基地基承载力满足桥梁荷载的要求，避免了施工过程中的重大方案变更，大大缩短了工期。太古高速公路施工阶段由项目业主组织、施工单位实施的桥梁桩基的逐桩钻探，改变了地质探察从来都是设计单位负责的常规。经过项目业主、设计单位、施工单位的互相配合、勘测、综合分析，全面细致的地质勘探、精心的设计与施工，确保地质复杂地区桥梁的安全，对同类高速公路建设具有一定参考价值。
参考文献
[1]JTGD63-2007.公路桥梁地基与基础设计规范
[2]JTJ064-98.公路工程地质勘察规范
[3]GB50021-2001.岩土工程勘察规范
[4]GB/T50266-99.工程岩体试验方法标准
