清水江特大橋黎平岸主墩綜合勘察與分析

李成強，陳慶

（貴州省交通規(guī)劃勘察設(shè)計研究院股份有限公司，貴州 貴陽 550081）

1 引言

清水江特大橋位于貴州省黔東南苗族侗族自治州劍河縣南寨鄉(xiāng)南包村附近，地處貴州中部丘原山地向湖南丘陵過渡的斜坡地帶，橫跨清水江 V 形河谷，橋梁全長396～400m，上部為2x30mT 梁+248m 鋼筋混凝土箱型拱+2x30mT 梁鋼筋砼箱形拱橋，下部橋臺基礎(chǔ)為樁基、橋墩基礎(chǔ)為樁基礎(chǔ)、拱座為淺基礎(chǔ)。通過對清水江特大橋黎平岸主墩勘察工程實例，為復(fù)雜地質(zhì)條件下臨水岸特大橋主墩工程地質(zhì)勘察提供勘察和設(shè)計思路。

2 黎平岸主墩工程地質(zhì)概況

黎平岸主墩附近地形坡度在25°～45°之間，屬構(gòu)造侵蝕淺切割中低山河谷地貌。橋梁軸線通過地面高程475.04～580.77m 之間，橋位上跨清水江，清水江下游三板溪水庫正常蓄水位475m，死水位425m，設(shè)計洪水位476.24m。基巖主要為變余凝灰?guī)r夾凝灰質(zhì)板巖，未發(fā)現(xiàn)斷層通過，不良地質(zhì)為堆積體、危巖體、長大節(jié)理發(fā)育區(qū)。

3 黎平岸主墩綜合勘察方法與分析

根據(jù)主墩附近復(fù)雜的地質(zhì)情況，對黎平岸主墩采用工程地質(zhì)鉆探、工程地質(zhì)調(diào)繪、高密度電法、鉆孔電視、鉆孔聲波、取樣試驗、工程類比等綜合技術(shù)手段查明場區(qū)的工程地質(zhì)條件。

3.1 工程地質(zhì)鉆探

根據(jù)橋梁黎平岸主墩基礎(chǔ)所處位置的巖土工程特性，結(jié)合橋梁荷載特點及地貌特點，共布設(shè)12 孔進(jìn)行工程地質(zhì)鉆探，孔深35～63m，平均孔深49m，其中主墩前抗滑樁位置鉆孔4 孔，主墩位置按照勘探鉆孔平面布置圖，方形布置，鉆孔鉆入持力層以下8～10m控制，查明了主墩附近的不良地質(zhì)堆積體的分布厚度，抗滑樁及主墩附近的持力層工程地質(zhì)條件。

3.2 工程地質(zhì)調(diào)繪

野外地質(zhì)調(diào)繪在1：2000 路線工程地質(zhì)平面圖基礎(chǔ)上，調(diào)繪寬度沿路線及橋梁左右兩側(cè)的距離約200～300m 范圍進(jìn)行，利用黎平岸主墩附近既有的綜合地質(zhì)資料，為路線方案比選、橋梁選址以及勘探、測試等提供了基礎(chǔ)資料。通過地質(zhì)調(diào)繪，查明黎平岸主墩附近主要的不良地質(zhì)為堆積體、危巖體、長大節(jié)理發(fā)育區(qū)，受暴雨、河水周期性漲落及沖刷影響、施工擾動等影響，須對堆積體、危巖體、長大節(jié)理發(fā)育區(qū)采取必要的工程處治措施，做好拱座前緣巖體的加固防護(hù)措施，確保橋梁及拱座基礎(chǔ)的安全。

3.3 高密度電法

本次勘察使用WGMD-9 型高密度電法儀，物探勘探深度在50m 左右，利用主墩附近測區(qū)內(nèi)塊石土與變余凝灰?guī)r夾凝灰質(zhì)板巖之間視電阻率差異，查明黎平岸主墩附近復(fù)雜的工程地質(zhì)。根據(jù)視電阻率等值線圖和視電阻率反演色度圖，并結(jié)合地質(zhì)調(diào)繪鉆探資料，表明塊石土厚度在0～4m 之間；強風(fēng)化層厚度在9～17m 之間；基巖節(jié)理裂隙發(fā)育，巖體較破碎。高密度電法勘探地質(zhì)解釋結(jié)果如下。

（1）測線視電阻率反演色度圖

（2）視電阻率等值線圖

3.4 鉆孔電視

本次勘察利用JL-IDOI2007 智能鉆孔電視成像儀，主墩處共對6 孔進(jìn)行了孔內(nèi)成像，檢測鉆孔內(nèi)壁地層巖性及構(gòu)造分布發(fā)育，軟弱夾層、巖體破碎程度等，根據(jù)典型鉆孔ZK13、ZK21 進(jìn)行的孔內(nèi)成像顯示，結(jié)果分析如下：

（1）ZK13 鉆孔：0～20.4m 為套管，22.7～23.4m、23.7～24.3m 段巖體較為破碎，其余巖體較完整。

（2）ZK21 鉆孔：0～3m 為套管，22.5～23.9m、29.8～32.5m 段巖體較為破碎，其余巖體較完整。

3.5 鉆孔聲波

勘察期間采用RSM-SY5 聲波測試儀，結(jié)合聲波在巖體中的傳播差異性，利用主墩位置工程地質(zhì)勘察鉆孔，進(jìn)行孔內(nèi)必要的鉆孔聲波測試，主要目的為：計算巖體的完整性系數(shù)，根據(jù)完整性系數(shù)的大小劃分巖體的完整程度，測試結(jié)果如下：

表1 巖體完整性系數(shù)分析結(jié)果表

3.6 取樣試驗

按照橋梁主墩勘察要求，野外工程地質(zhì)勘察鉆探期間選擇18 件巖樣進(jìn)行室內(nèi)巖石試驗和水質(zhì)分析等，通過對巖石包括重度、單軸天然抗壓強度、縱波波速、彈性模量、泊松比、粘聚力C、內(nèi)摩擦角φ 以及地下水水質(zhì)類型等測試提供物理力學(xué)試驗指標(biāo)，其物理力學(xué)試驗成果見表2

表2 巖石物理力學(xué)試驗指標(biāo)統(tǒng)計表

橋區(qū)地下水為碳酸鹽鈣質(zhì)水，地下水對混凝土結(jié)構(gòu)具有微腐蝕性。

3.7 工程類比

根據(jù)清水江特大橋橋區(qū)工程地質(zhì)條件及橋型布置方案，黎平岸岸坡穩(wěn)定性問題主要為：主墩附近拱座后緣發(fā)育危巖體，對橋梁施工及結(jié)構(gòu)安全存在安全隱患；拱座區(qū)域為崩塌堆積體塊石土，前緣臨水，庫水作用下前緣臨水岸坡為順層易失穩(wěn)；引橋段拱座施工時基坑后挖方邊坡為順層邊坡，存在不利結(jié)構(gòu)面組合易發(fā)生滑塌失穩(wěn)。綜合以上各種不利因素，采用極限平衡法的簡化Bishop、Sarma、離散元強度折減法，建立簡化的地質(zhì)力學(xué)模型，綜合黎平岸岸坡穩(wěn)定性分析結(jié)果，對拱座前緣、后緣以及兩側(cè)基坑建議采取必要的支擋措施。

4 結(jié)語

本次勘察通過多種勘察技術(shù)手段和綜合分析，查明了主墩附近地形地貌、地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造及地震、不良地質(zhì)、水文地質(zhì)等工程地質(zhì)條件，為施工圖設(shè)計和橋位選址方案比較提供了依據(jù)，對不良地質(zhì)進(jìn)行必要的工程處治后適宜建橋。