桥梁工程岩土工程勘察技术研究

向选德

(铜仁市公路勘察设计院)



桥梁工程岩土工程勘察技术研究

向选德

(铜仁市公路勘察设计院)

桥梁是正桥、引桥等工程组成的，正桥是两岸桥台之间的主体结构，桥墩均深入河床中，引桥连接正桥和公路原线，属于附属工程。主要是根据工程实例，主要研究桥梁工程岩土工程勘察技术，在新滩大桥岩土工程勘察实践基础上，对桥梁工程岩土工程勘察技术措施进行了详细讨论，对桥梁工程岩土勘察工作的有效开展和技术手段进行了研究。

桥梁；岩土工程；勘察；技术；新滩大桥

1 桥梁工程岩土勘察工作的开展

1.1 桥址选择工程地质论证

(1)河床情况

选择桥址需要选择河床宽度较小、河道平整，河槽变化平稳、水量变化幅度比较平缓，两岸变化高并且施工比较方便的位置，尽量避免迁移性强，存在强烈冲刷、淤积改道频繁的河道以及活动性大的河湾和大支流汇合位置。

(2)基层地质情况

选择覆盖层厚度小，河床基底坚硬完整的桥址。如果覆盖层厚度过大，可以选择无漫滩相、淤泥相、泥炭的地段，避开尖灭层发育的非均质土层地区。

(3)区域地质构造

选择桥址需要选择区域内稳定性良好，地质构造简单，断裂不发育的位置，要求桥线方向需要垂直于主要构造线，同时要注意不能将桥墩以及桥台防止在断层破碎带以及褶皱线上，尤其要避开高地震基本烈度区和活动断裂带以及主断裂带。

不能选择滑坡、岩溶、可液化土层等地质不良地带。

(4)尽量选择可单孔跨越的桥址

山区峡谷河流选择桥址应该尽量能够使桥梁能够单孔跨越，一些宽度很大的深切河谷可选择一些两岸地势低的位置通过，要注意两岸岩石是否完整坚硬，通过降低桥台高度来降低工程造价，降低施工难度。

1.2 桥梁岩土工程勘探技术手段

(1)钻探

钻探最常见的主要有回转钻探、振动钻探、冲击钻探以及冲洗钻探四种，最常见的是回转钻探。钻探孔径需要能够满足采样和抽水试验要求，将孔深度设定为入目层以下3～5 m，深度量测精度要高于±5 cm。岩土采取率淤泥不能低于80%，同时注意保证岩石和粘土完整。破碎的岩石沙子等至少要占65%，同时将取样钻探重点放在滑动带和软弱夹层中，使用双芯管连续取心，如果需要确定岩石质量指标，则需要选择双层芯管以及金刚石钻头。根据勘察参数要求，进行岩石、土壤、水、原位测试，应力层取样、原位测试以及主要土层原状图样和原位试验数据不少于6件套。

(2)井探、槽探、洞探

很多时候钻探不能对地下情况进行准确判断，包括故障、隧道、大坝以及地下洞室群等，这些时候可以使用井探、槽探、洞探等方法。

(3)地探

工程地探是一种原位测试手段，能够准确测定岩石波速以及动态弹性模量、电阻炉和土壤腐蚀金属等参数。

1.3 桥梁岩土工程勘察工作关键点

(1)初步设计

岩土工程勘察设计阶段的工作主要是进行桥线比较方案范围内一般工程地质条件，同时开展桥线方案范围内关键性岩土工程问题和不良地质作用深部情况调查，进行不同桥线方案的技术和经济性比较。

(2)桥基勘查

①钻孔布置

布置钻孔需要在桥位工程地质勘查以及测绘工作配合下开展，减少盲目性。初步设计阶段设置3～5个钻孔，技术设计阶段，钻孔数至少要多于墩台数，使用沉井基础或者基础倾斜、锯齿状基岩上需要适当增加辅助钻孔，工程地质情况比较复杂可在同一个桥墩位置多设置几个钻孔。

②钻孔深度确定

确定钻孔深度需要考虑河床地质条件、基础地质类型和基底埋深等情况。河床地质条件则主要有河床底层结构、基岩埋深以及地质承载力和可能冲刷深度等影响因素，基础类型则决定钻孔的挖、深井和桩基形式，遭遇基岩，需要额外钻入基层风化层大概1～3 m左右，山区河流钻探工作需要注意这个问题。

③操作规程

为了有效控制钻探工程质量，在勘查过程中需要按照操作标准规程进行取样、鉴别和记录，每隔1 m深度取一次样，每次变层都需要进行采样。为了保证样品尽量维持原样，要选择合适的钻头和钻进方式。施工过程中还要注意做好使用记录，详细记录钻进过程使用的钻具、进尺、取样以及钻进感觉，并且鉴别过程需要和调查测绘结果进行对照，防止重大错误出现。

2 新滩大桥岩土工程勘察实践研究

2.1 工程概况

新滩大桥位于铜仁市碧江区清水塘至和平公路K3+868.562～K3+998.562处，横跨小江河，距和平乡政府约12.0 km，距铜仁市区约6.0 km，已通公路，交通条件较好。新滩大桥为一座新建桥梁，是清水塘至和平公路工程的控制性工程，桥面设计高程243.801～243.405 m，设计纵坡-0.3%，桥梁全长130.0 m，桥面宽10.0 m(净7.5 m(行车道)+2×1.0 m(人行道)+2×0.25 m(栏杆))，设计速度：20 km/h，设计汽车荷载：公路-Ⅰ级；人群荷载：3.0 kN/m2；桥下通航等级：不通航。上部采用: 4～30 m预应力T梁，下部采用：桥台采用扩大基础，桥(墩)台均为桩基础。受碧江区农村公路管理局的委托，贵州省铜仁公路勘察设计院承担了铜仁市2015年危桥改造工程碧江区新滩大桥的工程地质勘察工作。

2.2 区域地理地质环境

(1)区域地质概况

工程区大地构造位置属扬子准地台与华南褶皱带的过渡地带，以北东向及南东向雁列式构造为主，构成境内基本构造格架。褶皱构造以复式背、向斜为主，具有窄向斜宽背斜组成较典型的隔挡式褶皱组合特征，区内褶皱断裂普遍发育，其展布方向基本一致。查(1∶20万)区域地质图，断裂主要发育在背斜核部，少量分布在向斜构造中，桥位区内无断层通过。

(2)岩体风化

岩体风化受岩性、地形、构造等因素的控制。经调查，桥位区基岩主要为砂质泥岩，岩质较软，桥位区岸小褶皱较发育,局部见构造裂隙，但间距较大，可视为不发育。表层岩体较破碎，其余中风化，局部沿裂面强风化。

(3)不良地质现象

根据地表地质调查及钻孔岩芯观察，桥位两侧不存在高边坡，边坡处于稳定状态，对拟建工程无影响，工程区内未发现滑坡、崩塌、泥石流等不良地质现象，工程区场地整体稳定。

2.3 岩土试验成果的统计与整理

根据岩(土)体物理力学性质室内试验成果，按《公路土工试验规程》(JTG E40-2007)附录A试验成果的分析整理方法进行数理统计。正常使用极限状态计算需要的和评价岩(土)体性状需要的岩土参数应采用平均值，承载力极限状态计算需要的岩(土)参数保证值采用保证率平均值(保证值)。

由统计成果知：砂质泥岩天然单轴抗压强度值为25.01 MPa，风化系数取经验值0.6换算为饱和单轴抗压强度值为15.0 MPa，按《公路桥涵地基与基础设计规范》(JTG D63-2007)查得场地内钙质砂质泥岩为较软岩石，岩石的容许承载力[fa0]根据《公路桥涵地基与基础设计规范》(JTG D63-2007)查得为：砂质泥岩为1 500 kPa。

2.4 桥台桥墩工程地质评价

(1)桥台

桥台位于铜仁岸斜坡上，地面高程约244.56～245.07 m，根据钻孔zk0-1、zk0-2揭示， 覆盖层为第四系残坡积碎石土，下伏岩体为下古生界寒武系下统杷榔组一段(∈1P1)砂质泥岩。钻孔揭示，覆盖层厚约3.20 m，覆盖层相应下限高程为241.36 m，强风化层厚约3.3～3.9 m，相应下限高程为238.06～238.07 m，下部中风化岩体较完整，岩芯多呈短柱状或碎块状。钻孔揭示地下水埋藏较深对基础影响较小。

在施工过程中应及时封闭基坑，如采用人工开挖施工，建议采用混凝土从上至下逐段护壁。基础基坑开挖过程中部分存在约7.5 m基坑边坡，由于场地上覆的第四系土层厚度较大，碎石土在降雨作用下也易发生基坑边坡失稳。由于场区四周均具备放坡条件，建议对基坑边坡进行放坡处理，上覆土层坡比按1∶1.25放坡，岩质坡比按1∶0.75放坡，并对坡面采用喷射混凝土护面处理。

(2)桥墩

桥墩位于小江河上，水深约1.5～2.2 m，地面高程约223.74～224.24 m，根据钻孔zk1-1、zk1-2揭示，覆盖层为基本缺失，岩体为下古生界寒武系下统杷榔组一段(∈1P1)砂质泥岩。钻孔揭示，强风化层厚约1.80～2.10 m，相应下限高程为221.94～223.74 m，下部中风化岩体较完整，岩芯多呈短柱状或碎块状。钻孔揭示地下水埋藏较浅对基础影响较大。

建议桥墩基础采用桩基础，设计拟用桩径为1.8 m, 桩端应进入中风化岩体长度不小于3倍桩径，结合基岩情况定为6.00 m，基底高程约为216.00 m，持力层埋深约8.0 m，详见图P-01和P-02，岩性为中风化砂质泥岩，单轴极限抗压(饱和)强度为15.0 MPa。

[1] 冯俊.工程地质勘察中钻探技术选用的探讨[J].中国新技术新产品,2012,(22).

[2] 金敏,张苏,李志刚.岩土工程勘察技术应用探究[J].岩土勘察，2011.

[3] 陶忠平.复杂地形地质条件岩土工程勘察实践与探索[J].岩土工程学报，2012.

2015-03-26

向选德(1982-)，男，贵州铜仁人，中级工程师，主要从事工程地质勘察方面的工作。

U445

C

1008-3383(2015)11-0109-02