巖溶區(qū)橋梁工程巖土勘察評價

譚 用 星

(中國葛洲壩集團股份有限公司勘測設計院，湖北 宜昌 443002)

巖溶區(qū)橋梁工程巖土勘察評價

譚 用 星

(中國葛洲壩集團股份有限公司勘測設計院，湖北 宜昌 443002)

結(jié)合某巖溶區(qū)大橋的勘察項目，現(xiàn)場通過水文地質(zhì)調(diào)查、鉆探、聲波測試結(jié)合物探調(diào)查巖溶地質(zhì)基本情況，為后續(xù)的安全施工提供了可靠資料，指出為了基礎施工過程中避免巖溶因素帶來的地基穩(wěn)定性的影響，在開工前做好地質(zhì)勘察，充分掌握該區(qū)域內(nèi)的巖溶發(fā)育情況尤為重要。

地質(zhì)勘察，橋梁，巖溶區(qū)，巖土工程評價

1 工程概況

擬建橋位于長江葛洲壩段上游下牢溪內(nèi)，為老橋拆除重建橋。新橋橋長約140 m，主橋采用10 m空心板，引橋為10 m和13 m空心板，下部拱座墩臺均采用擴大基礎。

2 巖土工程條件

2.1場地位置、地形地貌

橋址區(qū)為構造侵蝕低山區(qū)，位于長江左岸支流下牢溪下游段，屬葛洲壩庫區(qū)，距西陵峽約1 200 m。橋址區(qū)河谷段為深切峽谷，兩岸基巖裸露，著名的三游洞(溶洞)就發(fā)育在右岸坡體上，兩岸支溝不發(fā)育，僅在右岸老橋南側(cè)發(fā)育一走向NE50°的沖溝，溝底寬2.00 m～8.00 m，溝深約6 m～10 m，溝底無明流。河谷切割深度60 m～100 m，寬50 m～65 m，總體上兩岸基本對稱，右岸岸坡略陡于左岸岸坡，兩岸邊坡坡度在68°～85°，局部90°，以峻坡為主，局部為陡崖，坡體上植被不發(fā)育。

2.2地層、構造

1)地層。橋址區(qū)附近覆蓋層主要為第四系全新統(tǒng)素填土，下伏基巖為寒武系上統(tǒng)三游洞組白云質(zhì)灰?guī)r。

2)構造。本地區(qū)無構造斷裂帶穿越，周邊主要構造斷霧渡河斷裂帶、仙女山斷裂帶、天陽坪斷裂帶、九灣溪斷裂帶、秭歸―漁洋關地震帶和興山―黔江地震帶等(均為微活動或不活動斷裂)從不同方向圍限。地區(qū)周邊地震以弱震為主，震源深度亦較淺，區(qū)域地殼穩(wěn)定性較好。據(jù)已有資料顯示，葛洲壩水利樞紐建成后，本區(qū)域地震強度、頻度均無增加趨勢。

2.3水文地質(zhì)條件

大橋所跨越的下牢溪河谷常年有水，勘察期間河水水位高程為63.1 m，河水水位受大氣降水和葛洲壩水利樞紐工程蓄、排水的影響明顯。區(qū)內(nèi)地下水主要為碳酸鹽巖巖溶裂隙水，主要接受大氣降水補給，以垂向滲流為主，主要排泄方式為蒸發(fā)或以滲流下潛形式，向鄰區(qū)及河流方向滲透或以下降泉的形式向河谷方向排泄。地下水動態(tài)變化受大氣降水影響明顯，水位變化大。橋址區(qū)附近未見地下水出露。

2.4不良地質(zhì)

橋址區(qū)未見活動性斷裂、泥石流、崩塌、滑坡等不良地質(zhì)現(xiàn)象。主要不良地質(zhì)現(xiàn)象為巖溶，工程區(qū)出露的白云質(zhì)灰?guī)r，為易溶碳酸鹽巖，巖溶發(fā)育。在河谷右岸高程100 m左右發(fā)現(xiàn)呈串珠狀分布有大小溶洞4個，其最大的溶洞即為三游洞；河谷左岸未見溶洞分布。

3 場區(qū)巖土層物理力學指標

根據(jù)現(xiàn)場測試、室內(nèi)土工試驗的統(tǒng)計結(jié)果，采用查表法結(jié)合本地經(jīng)驗綜合確定巖土層主要參數(shù)如表1所示。

表1 各巖土層物理力學指標推薦值

4 巖土工程評價

4.1場地穩(wěn)定性適宜性評價

場區(qū)地質(zhì)構造較簡單，無活動性斷裂、泥石流、崩塌、滑坡等不良地質(zhì)現(xiàn)象，總體處于較穩(wěn)定的地質(zhì)環(huán)境，適宜橋梁建設。

據(jù)地質(zhì)調(diào)查及鉆探揭露，因長期的地質(zhì)綜合作用和人為破壞，中風化白云質(zhì)灰?guī)r巖層在邊坡臨空面一側(cè)形成厚度約5 m～8 m的巖體卸荷帶，帶內(nèi)巖體節(jié)理裂隙發(fā)育，巖體完整性差，建議設計時橋臺處基礎避開邊坡巖體卸荷帶為宜。

4.2場區(qū)地層的地震效應

據(jù)《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖》，本場地地震動峰值加速度為0.05g，地震動反應譜特征周期為0.35 s，對應場地地震基本烈度為6度，抗震設防烈度為6度，設計基本地震加速度為0.05g，設計地震分組為第一組。

據(jù)《公路橋梁抗震設計規(guī)范》及單孔剪切波測試數(shù)據(jù)，結(jié)合場地內(nèi)鉆探揭露的覆蓋層厚度綜合判定：擬建場區(qū)的場地土類型為中軟土，場地類別為Ⅱ類，場地系數(shù)CS=1.0，設計加速度0.35 s。

據(jù)《公路橋梁抗震設計規(guī)范》，擬建下牢溪橋單跨跨徑不大于90 m，抗震設防類別為C類，抗震設防措施應符合相關規(guī)范規(guī)定。

4.3水文地質(zhì)評價

橋址區(qū)地下水位埋深較大，兩側(cè)邊坡以裂隙巖溶水為主，少量孔隙水，富水性較差，對基礎開挖施工影響不大，對于施工期間的施工用水和大氣降水，可采用排水溝排出場地。

4.4場區(qū)地下水及其場地土的腐蝕性評價

勘察期間采取地下水及場地土樣品進行試驗，經(jīng)分析，地下水化學類型為HCO3·SO4-Ca型。場地水、土對混凝土結(jié)構具有微腐蝕性，對鋼筋混凝土結(jié)構中的鋼筋也具微腐蝕性。

4.5不良地質(zhì)評價

勘察期間于下牢溪左岸橋臺處按十字形布設兩條物探剖線，地質(zhì)雷達成果如圖1，圖2所示。

臨近地表的基巖較破碎，而距地表8 m～10 m以下的基巖完整，雷達波未見異常，未見明顯巖溶裂隙。

鉆探過程中僅在一個鉆孔孔深10.4 m～10.6 m位置處發(fā)現(xiàn)一處溶蝕裂隙，該巖溶裂隙發(fā)現(xiàn)位置緊鄰物探剖線，但物探成果顯示未發(fā)現(xiàn)異常，反映鉆探所發(fā)現(xiàn)的溶蝕規(guī)模很小，同時溶蝕裂隙發(fā)育高程在設計基礎底面高程以上，在基礎施工時將被挖除，對橋梁基礎無影響。

4.6基礎持力層的選擇

擬建橋選用單跨拱橋，主要基礎形式為橋臺，拱座布設于下牢溪河谷兩岸，主橋拱座基礎及引橋基礎范圍內(nèi)涉及土層主要為素填土、中風化白云質(zhì)灰?guī)r、微風化白云質(zhì)灰?guī)r，基本情況如下：

1)素填土分布不均勻，沒有物理力學指標，無工程意義，不能作為擬建大橋的基礎持力層；

2)中風化白云質(zhì)灰?guī)r層厚度較大，力學強度較高，節(jié)理裂隙較發(fā)育，可作為基礎持力層使用，但作為基礎持力層時需注意基底巖體不能為破碎狀且應避開靠近下牢溪岸坡邊緣存在的巖體卸荷帶；

3)微風化白云質(zhì)灰?guī)r厚度大，力學強度高，節(jié)理裂隙發(fā)育一般，巖溶發(fā)育一般，不存在巖體卸荷帶，是擬建拱橋主橋及引橋的良好基礎持力層。

建議主橋右岸橋臺穿過較破碎的白云質(zhì)灰?guī)r，以完整的中風化或微風化白云質(zhì)灰?guī)r作為基礎持力層；主橋左岸橋臺穿過較破碎的白云質(zhì)灰?guī)r，以完整的中風化白云質(zhì)灰?guī)r作為基礎持力層；引橋橋臺穿過表層較破碎的白云質(zhì)灰?guī)r，以完整的中風化白云質(zhì)灰?guī)r作為基礎持力層。建議主橋橋臺基礎設計需避開兩岸巖體卸荷帶?；A開挖后需及時驗槽，基礎底面若出現(xiàn)較破碎的巖體時需采取相應處理措施或?qū)⑵扑榈膸r體清除干凈。

[1] 中國葛洲壩股份集團有限公司勘測設計院.某危橋改造施工圖階段勘察報告[R].2016.

[2] JTG C20—2011,公路工程地質(zhì)勘察規(guī)范[S].

[3] JTG D63—2007,公路橋涵地基與基礎設計規(guī)范[S].

[4] JTG/T B02—01—2008,公路橋梁抗震設計規(guī)范[S].

[5] GB 18306—2015，中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖[S].

Onevaluationofgeotechnicalsurveyofbridgeprojectsinkarstdistricts

TanYongxing

(SurveyandDesignInstitute,ChinaGezhoubaGroup,Yichang443002,China)

Combining with the survey program of the bridge of some karst district, the paper indicates the basic circumstance of the karst geology with the hydrogeological survey, drilling, acoustic wave test and geophysical survey, so as to provide some reliable documents for the following safe construction, pointed out that in order to avoid the influence of foundation stability caused by karst factors in foundation construction process, before commencing work completed the geological investigation, fully grasped the karst development of this area was particulary important.

geological survey, bridge, karst district, geotechnical engineering evaluation

P624

A

1009-6825(2017)26-0090-02

2017-07-03

譚用星(1983- )，男，工程師