某地玻璃吊橋主墩的基礎方案探討

郭海濤

（廣東省核工業地質局二九三大隊，廣州510800）

1 引言

某地玻璃吊橋設計長約335m，寬約2.80m，采用懸索結構，最大跨度約200m，根據場地情況和巖土工程勘察情況，橋墩樁基礎方案經過多階段多方案的反復論證比較，最終確定采用鉆（沖）孔灌注樁基礎方案。本文概略介紹基礎方案的選擇情況[1]。

2 場地工程地質條件

本項目位于巖性界面出露部位，根據區域地質資料，場區附近無深大斷裂通過，新構造運動微弱，區域地層為上覆地層三疊系上統小坪組砂巖，下伏地層石炭系下統石蹬子組灰巖。

2.1 巖土層的劃分

勘察表明，在鉆探所達深度范圍內，場地地層從上至下按成因類型可分為：（1）第四系人工填土層（Qml）；（2）第四系坡殘積層（Qdl+el）；（3）三疊系上統小坪組（T3x）基巖組成。

根據本次巖石抗壓強度試驗值，中風化砂巖層的巖石堅硬程度屬較軟巖，巖體完整程度為較完整，巖體基本質量等級屬Ⅳ類[2]。

2.2 巖土物理力學性質

2.2.1 室內土工及巖石試驗

勘察原狀土樣4件，巖樣1件，水樣1件，根據試驗結果，巖石單軸天然抗壓強度統計如表1所示。

表1 巖石天然抗壓強度統計表

2.2.2 原位測試

為了解場地內各地層的力學強度及均勻性，勘察鉆孔共進行了標準貫入試驗（SPT）45次。本場地內各地層的標準貫入試驗結果統計如表2所示。

表2 標準貫入試驗(SPT)結果統計

3 水文地質條件

3.1 地表水

擬建場地附近除了中間湖泊存在的地表水源，其他區域未發現地表水源，場地地表水量較為豐富，受季節性控制明顯，水位受季節影響漲落起伏較大。

3.2 地下水

場地地下水類型可分為第四系松散人工填土層上層滯水、孔隙潛水和基巖裂隙作用承壓水。第四系含水層為松散土層分布面積甚廣，厚度較大。其中殘積粉質黏土含水微弱。初見水位1.00～5.60m，穩定水位埋深為1.20～4.90m，受地形條件影響，局部地段具有承壓性。總體上勘察揭露場地地基土以坡殘積層為主，地層整體上屬弱透水層，透水性差，水量較小，據調查該地區年水位變化幅度為2.00～3.00m。

3.3 地下水的補、逕、排泄條件及動態變化特征

大氣降水是該區地下水的主要補給來源。基巖含有較為少量的裂隙水，基巖中含水呈極不均勻狀態，強風化碎塊狀、中風化段一般，總體上基巖的地下水量微弱。上部第四系松散的覆蓋土層含水量小，透水性小。本場地以弱透水性地層為主，地下水的排泄主要通過滲入河流、潛流、蒸發3種形式排泄.大氣降水、地表水、第四系孔隙水通過膠結松散的人工填土層直接補給地下水，形成地下水局部富集地帶，為地下水的主要導水、排泄通道。

3.4 地下水的腐蝕性評價

勘察取鉆孔地下水水樣1組（代表鉆孔ZK1），試驗結果按有關標準進行水質對混凝土和鋼結構的腐蝕性判定[2]，勘察場地屬Ⅱ類環境，地層滲透性為B類，綜合評價如表3所示。

表3 地下水水質腐蝕性分析結果及腐蝕性評價表

根據水質分析試驗報告結果，按有關標準進行水質對混凝土的腐蝕性判定，結合表3，綜合評價如下：鉆孔水和地表水對混凝土結構腐蝕性在弱透水性地層均為弱腐蝕；對混凝土結構中的鋼筋腐蝕性為微腐蝕。

4 地震效應

根據GB 18036—2015《中國地震動參數區劃圖》（1∶4 000 000），擬建場地的抗震設防烈度為6度，設計基本地震加速度值為0.05g，地震設計特征周期為0.35s，設計地震分組為第一組。根據相關規范規定，結合場地揭露地層厚度及估算剪切波速測試結果情況，場地土的類型為中軟土—中硬土場地，綜合評價場地類別屬Ⅱ類[3]。總體而言，場地的地段類別為抗震一般地段。

5 不良地質作用及特殊性巖土

5.1 不良地質作用

場地內現狀未發現巖溶、滑坡、危巖和崩塌、泥石流、采空區、活動斷裂等不良地質作用，亦無地面塌陷等地質災害。

5.2 特殊性巖土

根據地層揭露情況，本場地特殊性土層為素填土、軟土、風化巖及殘積土。（1）素填土：場地表層存在素填土層，素填土層土質具有明顯的不均勻性，工程特性差異大，主要以黏性土為主，局部夾石塊等，工程性能差；（2）風化巖和殘積土：強風化巖和殘積土有浸水軟化、力學性質變差的特性，設計、施工應予以注意；（3）特殊性巖土對樁基施工均存在不利影響，設計、施工應予以注意。

6 巖土工程分析與評價

6.1 場地穩定性與適宜性評價

近場區地震活動微弱，地質構造穩定性較好，場地地層基本穩定，場地未揭露不良地質作用發育，雖分布有人工填土及風化巖、殘積土等特殊性巖土存在，但可采取工程措施加固處理獲得改良，場地基本穩定，適宜本工程建設。

6.2 工程環境條件評價

項目施工范圍屬農場內部范圍，各類管線埋藏較為簡單，工程起點處為居民區和公園，基礎施工時要防止噪聲擾民及廢水、廢渣等對周圍環境的影響，充分做好支擋、防護、監測措施和救急搶險方案，避免因基坑（槽）開挖、降（排）水對周邊和附近路面、管線、建（構）筑物、人員的安全造成不良影響。

6.3 巖土工程性能評價

巖土工程性能評價：（1）素填土：部分新近堆填而成，其密實程度很不均勻，不能作為樁基礎的持力層；（2）第四系坡殘積層：粉質黏土:呈硬可塑狀態，埋深較淺，層厚變化一般，承載力一般，不能作為樁基礎的持力層；（3）強風化砂巖：具一定承載力，埋深較深，厚度大，可作為摩擦樁的樁端持力層 ；（4）中風化砂巖：承載力稍高，埋深較深，厚度變化較大，具一定的承載力，可作為摩擦樁的樁端持力層。

6.4 場地穩定性及地基土均勻性評價

通過本次勘察，查明了場地巖土層序、巖性、分布、埋深、厚度及其物理力學性質和承載力，在鉆孔揭露深度范圍內，未見斷裂痕跡，場地穩定性較好。場地為6度區，特殊巖土主要是填土、殘積土及風化基巖泡水軟化等特性，該特性對工程中地基施工影響較大，應及時驗收和封底，防止長期泡水暴露，防止軟化、崩解，場地的人工填土厚度變化大，巖土層分布不均，同一標高巖土力學性質差異大，為不均勻地基。

7 基礎方案建議

本工程擬建為斜拉式的玻璃吊橋，根據其工程結構特點及荷載要求，橋主墩建議采用樁基礎[4]。由于勘探深度范圍內未揭露到作為端承樁的樁端持力層，且揭露強風化砂巖層的最大層厚39.60m，本場地的填土厚度不均勻，有較厚的風化殘積土和強風化層，具有較好的摩阻力，鑒于上述地質條件，考慮建筑物的荷載要求及經濟效益等，故建議采用鉆（沖）孔的灌注樁基礎較理想，勘察未揭露到巖性界面，樁基礎可不考慮巖性差別影響，灌注樁的類型應考慮摩擦型樁[5]，若采用預制樁的PHC高強預應力管樁、旋挖孔深度太深，勘察揭露發現強風化巖中夾中風化巖塊，預制樁無法擊穿。綜合以上分析，本工程采用鉆孔、沖孔的灌注樁基礎是可行、合理的基礎方案。