紅坊中橋的巖溶分布特征與評(píng)價(jià)

摘要：紅坊中橋橫跨一小溪流，設(shè)計(jì)為擴(kuò)大基礎(chǔ)或樁基礎(chǔ)。場(chǎng)地較為平坦，下部基巖為灰?guī)r，灰?guī)r中巖溶發(fā)育，溶洞高度較大，多為半充填或全充填，少量無(wú)充填，對(duì)場(chǎng)地橋臺(tái)及橋墩基礎(chǔ)的穩(wěn)定性構(gòu)成威脅。通過(guò)分析評(píng)價(jià)，建議采用樁基礎(chǔ)，嵌巖深度按規(guī)范要求進(jìn)行，可以消除溶洞的影響。

關(guān)鍵詞：紅坊中橋；巖溶分布；樁基礎(chǔ)

中圖分類號(hào)：X523 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1009-2374（2012）01-0147-03

一、概述

紅坊中橋位于龍巖市南側(cè)部位，橋梁寬度為60m，長(zhǎng)度80m，上部結(jié)構(gòu)采用4×20m預(yù)應(yīng)力砼空心板梁，設(shè)計(jì)基礎(chǔ)形式為擴(kuò)大基礎(chǔ)或樁基礎(chǔ)。

本中橋橫跨紅坊小溪流，場(chǎng)地表層為少量耕植土，上部地層為沖洪積卵石及含礫粉質(zhì)粘土，厚度變化較大。下伏基巖為灰?guī)r，灰?guī)r中巖溶發(fā)育，溶洞高度變化大，多為半充填或全充填，少量無(wú)充填，對(duì)場(chǎng)地橋臺(tái)及橋墩基礎(chǔ)的穩(wěn)定性構(gòu)成威脅。

通這分析評(píng)價(jià)場(chǎng)地灰?guī)r及巖溶的分布特征，由于灰?guī)r的基巖面差距較大，溶洞多具連通性，不宜采用淺基礎(chǔ)。建議采用樁基礎(chǔ)，以中風(fēng)化灰?guī)r為橋梁各墩臺(tái)的樁基礎(chǔ)持力層，樁端進(jìn)入為巖的深度應(yīng)加大處理，可以消除溶洞的影響，為紅坊中橋的基礎(chǔ)選擇提供了依據(jù)。

二、場(chǎng)地的工程地質(zhì)條件

（一）場(chǎng)地的地形條件

橋址區(qū)位于紅坊山間盆地的北側(cè)部位，橫跨紅坊溪，為沖洪積地形。地表開(kāi)闊平坦，地面標(biāo)高在363.4～366.6m，相對(duì)高差約1～4m。

中部為紅坊溪，呈南北向展布，流向南，河流寬度10-15m，水深0.5～1.0m。溪谷中局部見(jiàn)卵石和漂石。兩岸見(jiàn)有高約3～4m的人工漿砌片石陡坎，坡度約60°～80°。岸坡基本穩(wěn)定。

（二）場(chǎng)地的地質(zhì)概況

區(qū)域上，橋址區(qū)位于呈北東向展布的閩西南拗陷帶的中部，次級(jí)構(gòu)造為北東向的大田-龍巖拗陷。橋址區(qū)也屬于漳平-龍巖復(fù)式向斜南側(cè)，北東向的次級(jí)構(gòu)造較為發(fā)育。

本場(chǎng)地地層簡(jiǎn)單，上部為第四系沖洪積粉質(zhì)粘土、卵石，下部為灰?guī)r風(fēng)化層，巖溶發(fā)育。

（三）場(chǎng)地的巖土層特征

本區(qū)地層較為簡(jiǎn)單，上部為溝谷中部為沖洪積層，下部基巖為花崗巖（如圖1）。

①卵石(Q4al+pl)：雜色，飽和，中密；卵石次圓狀，粒徑60～90mm為主，含量占60%～70%，成分為中風(fēng)化石英砂巖、灰?guī)r、花崗巖、粉砂巖等。圓礫約占10%。其余砂粒及粘粉粒充填。

表部有厚度不一的耕植土。

②含礫粉質(zhì)粘土(Q4al+pl)：黃褐色、土黃色，稍濕，硬塑；成份以粘粉粒為主，粘性較強(qiáng)，切面較光滑，無(wú)搖震反應(yīng)，干強(qiáng)度較高。角礫及圓礫含量約占10%～20%，粒徑2～20mm為主，成分為砂巖及中風(fēng)化灰?guī)r及花崗。部分地段角礫含量變化較大。

③中風(fēng)化灰?guī)r（P1q）：灰色、灰黑色，隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)，中厚層狀構(gòu)造。巖石裂隙較發(fā)育，方解石細(xì)脈較發(fā)育，寬度多為0.1～0.3mm，見(jiàn)較多溶蝕槽及溶蝕痕跡。橋址區(qū)溶洞發(fā)育，高度變化大，據(jù)已有資料，溶洞高度為0.20～23.20m，全充填為主，充填物以可塑狀含少量角確粉質(zhì)粘土為主；部分地段為半充填或無(wú)充填。

④溶洞充填物(Q4al+pl)：見(jiàn)于溶洞中，半充填或全充填狀態(tài)。灰黑色、灰色、灰褐色，飽和，松散，可塑。成分以粉質(zhì)粘土為主，部分地段為含少量碎石（角礫）粉質(zhì)粘土。

0號(hào)橋臺(tái)的典型柱狀圖見(jiàn)圖1：

三、場(chǎng)地的水文地質(zhì)條件

（一）地表水

擬建橋梁橫跨紅坊溪，施工期間河床寬度10～15m，河水深度0.1～0.5m，流量3～5m3/s。河水位及水流量季節(jié)性變化大，經(jīng)調(diào)查水位變幅在1～3m之間，洪水期河水深度可達(dá)1.50～2.50m。最高洪水位標(biāo)高為365.24m（設(shè)防水位）。

（二）地下水

擬建橋址區(qū)位于河床及階地部位，地勢(shì)開(kāi)闊平坦。地下水類型為松散巖類孔隙水，地下水水量較豐富，地下水埋深0.60～2.60m。主要接受大氣降水，河水和地下水側(cè)向徑流的補(bǔ)給。排泄以地下水開(kāi)采和側(cè)向徑流為主，地下水位隨季節(jié)變化，水位變幅1～3m。

下部灰?guī)r區(qū)巖溶發(fā)育，賦存巖溶水。由于溶洞與上部連通，為潛水。

四、場(chǎng)地的巖溶分布特征

（一）橋址區(qū)典型剖面

巖溶又稱喀斯特，根據(jù)相關(guān)資料，橋址區(qū)的灰?guī)r面的剖面圖見(jiàn)圖2：

圖 2紅坊中橋K4+245.0橋墩橫斷面圖

1．第四系沖洪積層；2．二疊系童子巖組灰?guī)r；3．巖土層層序號(hào)；4．巖土層分界線；5．鉆孔號(hào)及孔口標(biāo)高(m)；6．含礫粉質(zhì)粘土層代號(hào)；7．灰?guī)r代號(hào)；8．溶洞位置；9．地下水水位線

（二）巖溶及巖溶率的概念

巖溶又稱喀斯特，是可溶性巖土工程在水的溶蝕作用下，產(chǎn)生的各種地質(zhì)作用、形態(tài)和現(xiàn)象的總稱。可溶性巖石包括碳酸鹽類巖石（石灰?guī)r、白云巖等）、硫酸鹽類巖石（石膏、芒硝等）和鹵素類巖石（巖鹽等）。

線巖溶率KL，用于評(píng)價(jià)巖溶的發(fā)育強(qiáng)度，由下式表示：KL=(H/L)×100%；

式中：KL——線巖溶率（%）；

H——測(cè)量線上的溶洞、溶隙累計(jì)長(zhǎng)度（m）；

L——測(cè)量線上的長(zhǎng)度（m）。

（三）巖溶分布特征

根據(jù)鉆孔相關(guān)資料，對(duì)本區(qū)線巖溶率進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。主要結(jié)果有：

1．本區(qū)灰?guī)r分布特點(diǎn)是灰?guī)r面埋藏深度變化大，北側(cè)及其南側(cè)附近灰?guī)r面埋藏較淺，中風(fēng)化灰?guī)r頂面標(biāo)高為352.18～362.30m，埋藏深度分別為12.10～4.50m。中部及東部的灰?guī)r面埋藏較深，中風(fēng)化灰?guī)r頂面標(biāo)高為318.59～320.54m，埋藏深度分別為46.23～43.70m。

橋址區(qū)的中風(fēng)化灰?guī)r頂面標(biāo)高的最大高差為43.71m。

2．本區(qū)灰?guī)r巖面形狀為漏斗狀，中部為低洼區(qū)，其余地段較高。具體為0號(hào)橋臺(tái)、4號(hào)橋臺(tái)附近的灰?guī)r面埋藏較淺；1號(hào)、2號(hào)、3號(hào)橋墩中部的灰?guī)r面埋藏深度較大。

3．本區(qū)巖溶較為發(fā)育，在已有的鉆孔資料中，13個(gè)鉆孔見(jiàn)有溶洞，占總鉆孔數(shù)量的54.17%。

4．本區(qū)溶洞高度為化較大，現(xiàn)有資料表明，溶洞最大高度位于北東側(cè)橋墩部位，高度為23.20m，全充填可塑狀粉質(zhì)粘土；西側(cè)橋臺(tái)附近溶洞高度較小，高度為0.20～0.60m，無(wú)充填。

5．巖溶分布的鉆孔統(tǒng)計(jì)資料，線巖溶率最大為55.30%～58.30%，最小為7.0%～8.3%。

五、結(jié)論和建議

1．?dāng)M建紅坊中橋下部為石灰?guī)r分布區(qū)，灰?guī)r中巖溶發(fā)育。

2．場(chǎng)地巖溶多為半充填或全充填，少量無(wú)

充填。

3．灰?guī)r中溶洞高度變化較大，且多具連通性，對(duì)上部橋梁各墩臺(tái)基礎(chǔ)的穩(wěn)定性構(gòu)成威脅。

4．上部土層不能滿足強(qiáng)度要求，巖溶發(fā)育，建議采用嵌巖樁基礎(chǔ)，以中風(fēng)化灰?guī)r為樁基礎(chǔ)持力層，樁端嵌巖深度按規(guī)范要求進(jìn)行。

5．中風(fēng)化灰?guī)r頂面在平面上高差變化大，樁基礎(chǔ)埋藏深度應(yīng)加大處理。

6．樁基礎(chǔ)施工時(shí)，應(yīng)采用沖鉆孔樁工藝。

7．樁基礎(chǔ)施工后，應(yīng)按規(guī)范要求進(jìn)行檢驗(yàn)。

參考文獻(xiàn)

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作者簡(jiǎn)介：廖光平（1966-），男，福建龍巖人，福建省核工業(yè)二九五大隊(duì)高級(jí)工程師，中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢）在職工程碩士，研究方向：巖土工程。

（責(zé)任編輯：葉小堅(jiān)）