天水市國際陸港葫蘆河大橋建設用地地質災害危險性評估與防治

馬先峰

(甘肅省地礦局第二地質礦產勘查院，甘肅 蘭州 730020)

葫蘆河大橋擬建場地地處葫蘆河河谷，場地內巖土條件復雜。擬建大橋主體結構采用梁拱組合體系，橋梁孔跨180 m，橋寬30 m，橋臺采用一字墻橋臺，基礎形式采用承臺+鉆孔灌注樁基礎。根據鉆探勘察和原位測試結果，分析其地層巖性、空間分布規律及地下水分布情況，認為該工程勘察等級為甲級。

1 地質概況

1.1 自然地理條件

擬建橋址地處葫蘆河河谷地段，階地寬200～1 200 m，河溝谷切割深度約1～3 m，橋址區現狀葫蘆河河谷寬100～120 m，河漫灘寬25～30 m。橋址區地下水位埋深0.20～6.90 m，流向自北向南。補排關系復雜，補給方式主要由上游斷面地下水徑流補給、河水入滲補給、溝谷潛流側向補給、大氣降水及灌溉等方式入滲補給；排泄方式主要有人工開采、地面蒸發及地下徑流等。

1.2 地質條件

區域上屬祁呂賀蘭山字型構造體系前弧與秦嶺緯向構造體系的復合部位，同時受隴西旋卷構造體系和渭河谷地隱伏斷裂帶的影響，區內褶皺、斷裂發育。斷裂距擬建橋址較遠，對擬建物影響較小。鉆孔揭露深度75.00 m，以雜填土、粉質黏土、中砂、粗砂、圓礫、泥巖為主。

2 地質災害危險性評估

2.1 場地與地基的地震效應評估

橋址區地貌單元屬侵蝕堆積河谷區，地形起伏較小，僅在河岸處變化較大；地層巖性主要由中硬土—巖石土組成，巖土體較穩定。地層20 m厚度內的等效剪切波速平均值為349.8 m/s，建筑場地覆蓋層厚度為30 m，建筑場地類別為中硬場地土，屬抗震一般地段[1]。

2.2 不良地質與特殊巖土評估

擬建橋梁東側橋臺處發育2～3 m陡坎，現狀陡坎穩定，不發育滑塌體，橋臺施工時會開挖陡坎，應自上而下開挖，設置合理的坡率，必要時采取臨時支護措施；葫蘆河兩岸岸坡高約3～5 m，河岸一側已修筑護堤，另一側已放坡平整，橋岸坡穩定。橋址區分布的特殊性巖土主要為第四系全新統雜填土，固結差易受擾動而發生滑塌，樁基應穿透[2]。

2.3 橋臺岸坡及河床穩定性評估

根據勘察成果，葫蘆河兩岸岸坡高約3～5 m，考慮到河岸一側已修筑護堤，另一側已放坡平整，綜合評定橋址區岸坡穩定，對擬建橋梁危害小。

葫蘆河河道順直，河床平緩，河床主要由圓礫組成，兩側河岸主要由黃土狀粉質黏土和圓礫組成，現狀河床平整未發現砂坑，河床內未有采砂現象，亦無淤積情況。綜合分析認為，現階段河床整體穩定性較好，發生變遷游蕩可能性較小。

2.4 地下水腐蝕性評估

本次勘察在葫蘆河大橋GZ02、GZ09鉆孔內采取地下水水樣2組，在GS03、GS06鉆孔附近采取地表水水樣2組，其主要離子含量如表1。為環境Ⅱ類型強透水層中的地下水。在干濕交替條件下或長期浸水條件下，地下水對混凝土結構具有弱腐蝕性；在干濕交替條件下，地下水對鋼筋混凝土結構中的鋼筋具有弱腐蝕性，在長期浸水條件下，地下水對鋼筋混凝土結構中的鋼筋具有微腐蝕性。地表水對混凝土結構具有弱腐蝕性，對鋼筋混凝土結構中的鋼筋具有弱腐蝕性[3]。

表1 地下水化學成分主要指標

2.5 地基土的凍脹性評估

擬建橋址區標準凍結深度以上地基土主要為雜填土、粉質黏土、圓礫。其中圓礫為不凍脹性土，地基土的凍脹等級為Ⅰ級；粉質黏土天然含水率W平均值為23.2%，塑限Wp平均值約為17.6%，凍前地下水位距設計凍深的最小距離Z<2 m，所以粉質黏土的凍脹等級為Ⅴ級，凍脹類別為特強凍脹[4]。

2.6 地基土的工程性能評估

根據區域地質資料及鉆孔揭露的土層巖性特征，對擬建橋址區巖土層進行評估。雜填土分布不連續，成分不均，工程力學性能差，為近代人工堆積，樁基應穿透該層；粉質黏土分布不連續，厚度小，可塑—軟塑，承載力低，工程力學性能差，樁基應穿透該層；圓礫分布連續，工程力學性能較好，層面起伏較大，厚度變化較大，不宜作為擬建橋梁的基礎持力層；泥巖分布連續，厚度大，變化小，工程力學性能好，層位穩定，是擬建橋梁良好的基礎持力層。

3 地質災害防治

3.1 巖土特征參數

本次勘察根據室內試驗結果，結合外業鉆孔資料及地區經驗，綜合確定地基承載力基本容許值fa0、樁端極限端阻力標準值qpk及樁的極限側阻力標準值qsik等巖土參數(表2)。

為防止流水對橋兩端橋臺的沖刷以及洪水的掏蝕，需對兩端橋臺做必要的防護措施，防護措施可采用護腳防護。根據地區經驗值，防護所需的巖土計算參數按表3選取。

表2 巖土工程設計參數值表

表3 巖土計算參數一覽表

3.2 基礎工程防治

根據工程特點、地層情況及地區經驗，以泥巖為擬建橋梁基礎持力層，擬建葫蘆河大橋橋墩采用摩擦樁。樁基施工時應采取相應的防護措施，可采用泥漿或護筒護壁，防止塌孔現象發生。橋址區局部分布可塑—軟塑狀粉質黏土，應加強防護，基礎應嚴格按規范、規程施工，加強沉渣等因素控制，并做好樁質量檢測，保證樁基施工安全。同時應做好樁基周邊防排水措施，防止水進入到泥巖層中軟化泥巖，對橋墩造成危害。

擬建橋梁為跨葫蘆河大橋，河道橋墩施工時需對地表水進行隔離。葫蘆河地表水建議采用圍堰、混凝土擋水墻及鋼結構擋水墻措施進行隔離后分段施工，樁基施工后需對河道進行原地貌恢復。

4 結論

擬建大橋區地層主要為雜填土、粉質黏土、圓礫、泥巖等。通過調查評價認為泥巖是擬建橋梁良好的基礎持力層，大橋橋墩采用摩擦樁，樁基施工時采取防護措施，防止塌孔現象發生；水體對混凝土結構具有弱腐蝕性，做好防腐措施；做好排水措施，防止泥巖層軟化對橋墩造成危害；樁基施工后需對河道進行原地貌恢復。