地質(zhì)勘察在巖溶區(qū)橋梁基礎(chǔ)工程中的應用
摘要:施工階段由項目業(yè)主組織的橋梁地質(zhì)超前鉆探，改變了“地質(zhì)勘察是設(shè)計單位的事”的傳統(tǒng)作法，確保了巖溶區(qū)橋梁基礎(chǔ)的穩(wěn)定。本文通過工程實例介紹了巖溶地區(qū)橋梁基礎(chǔ)施工前的地質(zhì)勘察，首先介紹了橋梁地質(zhì)勘察的目的和任務，然后詳細地介紹了地質(zhì)勘察的過程，及其功用和意義。
關(guān)鍵詞:地質(zhì)勘察，巖溶地質(zhì)，橋梁基礎(chǔ)，超前鉆探
巖溶地區(qū)地質(zhì)情況復雜，在設(shè)計階段很難全面、深入地進行地質(zhì)勘察，易造成樁基嵌巖情況達不到規(guī)范要求，施工階段對橋梁基礎(chǔ)持力層進行補充地質(zhì)超前鉆探顯得非常重要。
1工程概況
某高速公路全長112km，雙向四車道，路基寬度26m，設(shè)計行車速度100km/h。該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，對公路工程橋梁基礎(chǔ)施工影響很大。
2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(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行地質(zhì)補充鉆探。對鉆探的要求是：
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化層的厚度、墩臺基礎(chǔ)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。
3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。
4鉆孔孔徑與鉆孔深度
4.1鉆探開孔孔徑宜小于110mm，取芯終孔孔徑宜小于76mm，芯樣一律裝箱，標明鉆孔長度，完整保存芯樣。
4.2橋梁鉆孔孔深應鉆入設(shè)計樁端持力層或樁尖以下3m～5m，在巖溶溶洞發(fā)育范圍內(nèi)，應鉆入完整基巖內(nèi)5m～10m。如在鉆孔深度范圍內(nèi)遇到溶洞，鉆孔應穿過溶洞，并在洞穴底板完整基巖內(nèi)鉆進3m～5m，新鮮基巖取低值，風化基巖取高值。
5鉆孔
5.1鉆孔定位
采用全站儀按設(shè)計樁位坐標進行放樣。孔位誤差：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。
5.2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�(nèi)地層的分層高度誤差應在0.05m～0.1m之內(nèi)。
5.3 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(zhuǎn)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(nèi)，根據(jù)地層變化及勘探技術(shù)要求，認真填寫好巖芯卡。
5.4現(xiàn)場編錄
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(zhì)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(zhì)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(guān)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。
6取樣及測試
6.1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。
6.2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。
6.3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。
6.5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。
7資料整理
應整理完成以下資料：1工程地質(zhì)勘察任務的依據(jù)、目的和要求，及本階段工作的主要內(nèi)容和工作量。2詳述橋位區(qū)的工程地質(zhì)條件和巖溶的發(fā)育強度、洞穴基本形態(tài)和規(guī)模；評價橋基的穩(wěn)定性，可能時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圖表資料：工程地質(zhì)平面圖、工程地質(zhì)縱斷面圖、工程地質(zhì)橫斷面圖、鉆孔地質(zhì)柱狀圖。圖中標明地質(zhì)年代、土層埋藏深度、土層厚度、土層底部的絕對標高、巖土的描述、柱狀圖、地面絕對標高、地下水水位和測量日期、巖土樣選取位置等。根據(jù)巖土物理力學試驗成果資料，綜合評價工程地質(zhì)條件、巖土物理力學性質(zhì)，提出地基承載力或摩擦系數(shù)建議值。
8地質(zhì)超前鉆孔的結(jié)果評價
該高速公路對全部橋梁樁基進行了地質(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高進行了調(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。
