特大型橋梁工程地質(zhì)勘察特點(diǎn)研究

邰昌智

摘要：特大橋梁工程整體體量較大，施工工藝應(yīng)用較為復(fù)雜，對(duì)于工程地質(zhì)條件的要求較為嚴(yán)格。橋梁工程地質(zhì)勘察工作主要針對(duì)橋梁施工區(qū)域的水文地質(zhì)條件進(jìn)行詳細(xì)的勘測(cè)，獲取目標(biāo)地區(qū)相應(yīng)的巖層特性、土體特征、水文條件等要素的相關(guān)信息，以此為橋梁工程項(xiàng)目可行性論證、項(xiàng)目設(shè)計(jì)以及施工組織編制等提供詳細(xì)的參考。本文在分析特大型橋梁工程地質(zhì)勘察的主要內(nèi)容與特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，闡述了相應(yīng)的勘察技術(shù)應(yīng)用，同時(shí)提出了地質(zhì)勘察工作中的相應(yīng)關(guān)鍵性問題，旨在提供一定的參考與借鑒。

關(guān)鍵詞：特大橋梁工程；地質(zhì)；勘察

1 特大型橋梁工程地質(zhì)勘察的主要內(nèi)容與特點(diǎn)

在實(shí)際工作中，特大型橋梁工程地質(zhì)勘察主要分為三個(gè)階段：可行性研究勘察階段、初步設(shè)計(jì)勘察階段以及詳細(xì)工程地質(zhì)勘察階段，這三個(gè)階段在工程地質(zhì)勘察內(nèi)容與目標(biāo)上存在一定差別，同時(shí)在方法與手段上存在一定的聯(lián)系。

1.1 可行性研究勘察階段

特大型橋梁工程地質(zhì)可行性研究勘察階段，主要是在前期對(duì)工程相關(guān)勘測(cè)資料進(jìn)行全面收集整理的基礎(chǔ)上，結(jié)合分析結(jié)果對(duì)特大型橋梁工程建設(shè)橋址選擇中影響較為明顯的要素如：不良地質(zhì)、特殊性巖層等指標(biāo)要素進(jìn)行勘察。其實(shí)施目的是通過對(duì)特大型橋梁工程橋址區(qū)域地質(zhì)條件的勘察，為橋址方案選擇與確定提供詳細(xì)全面的依據(jù)，從而幫助決策人員完成橋址區(qū)域地層穩(wěn)定性評(píng)價(jià)與基礎(chǔ)型式選取工作。

1.2 初步設(shè)計(jì)勘察階段

特大型橋梁工程地質(zhì)初步設(shè)計(jì)勘察階段，主要是對(duì)前一階段擬建橋址區(qū)進(jìn)一步的工程地質(zhì)比選。起實(shí)施目的是通過對(duì)擬建橋址區(qū)域地質(zhì)條件的深入勘測(cè)研究獲取準(zhǔn)確的地質(zhì)條件信息資料，對(duì)橋址選擇的合理性進(jìn)行二次驗(yàn)證，對(duì)橋址選擇方案進(jìn)行比選優(yōu)化，同時(shí)通過資料的詳細(xì)核對(duì)與整理形成初步設(shè)計(jì)勘察文件，為初定橋梁工程場(chǎng)地與方案設(shè)計(jì)提供有效的工程地質(zhì)參考數(shù)據(jù)。

1.3 詳細(xì)工程地質(zhì)勘察階段

特大型橋梁工程詳細(xì)工程地質(zhì)勘察階段，是整體工程地質(zhì)勘察工作的細(xì)化，其勘察目標(biāo)通常為橋梁工程施工區(qū)域具體區(qū)段地質(zhì)條件的勘察。其實(shí)施目的是在初定橋梁工程場(chǎng)地的前提下，通過針對(duì)性的勘察計(jì)劃與技術(shù)獲得準(zhǔn)確完整的區(qū)段工程地質(zhì)數(shù)據(jù)，以此為橋梁工程基礎(chǔ)方案、地基方案以及施工設(shè)計(jì)等要點(diǎn)工作提供數(shù)據(jù)支持。

2 特大型橋梁工程地質(zhì)勘察技術(shù)應(yīng)用

特大型橋梁工程地質(zhì)勘察技術(shù)的合理選擇與應(yīng)用是決定勘察結(jié)果準(zhǔn)確性與實(shí)效性的關(guān)鍵要素，同時(shí)也是設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)獲取準(zhǔn)確數(shù)據(jù)參照的重要手段。當(dāng)前特大型橋梁工程地質(zhì)勘察工作中主要應(yīng)用的技術(shù)包括巖土水測(cè)試、原位測(cè)試試驗(yàn)、物理勘探等手段，其具體應(yīng)用特征如下：

2.1 巖土水測(cè)試

巖土水測(cè)試的針對(duì)性較強(qiáng)，其主要測(cè)試目標(biāo)為橋梁工程基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)部分的地質(zhì)應(yīng)力條件。其中，橋梁樁基礎(chǔ)持力層結(jié)構(gòu)中的相應(yīng)地質(zhì)參數(shù)的獲取是檢測(cè)重點(diǎn)，主要包括基巖埋層深度、地質(zhì)浮度水平等。其主要檢測(cè)目標(biāo)為基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)應(yīng)力載荷前度指標(biāo)與沉降形變性能等，相應(yīng)的巖土變形參數(shù)與剪切參數(shù)是測(cè)試的關(guān)鍵指標(biāo)。巖土水測(cè)試是圍繞特大型橋梁工程基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)形變與穩(wěn)定性進(jìn)行的測(cè)試，相應(yīng)的測(cè)試內(nèi)容包括土體膨脹性、滲透性參數(shù)等，在橋梁工程區(qū)域地質(zhì)滲透性較強(qiáng)的情況下，需要輔助抽水試驗(yàn)確定含水層條件，如滲透系數(shù)、涌水量、影響半徑等主要參數(shù)。此測(cè)試環(huán)節(jié)應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注土體的固結(jié)歷史，同時(shí)采取必要高壓測(cè)試項(xiàng)目。

2.2 原位測(cè)試試驗(yàn)

特大型橋梁工程地質(zhì)勘察原位測(cè)試實(shí)驗(yàn)的形勢(shì)與手段較為豐富，當(dāng)前應(yīng)用較多的是貫入試驗(yàn)與動(dòng)力觸探試驗(yàn)。原位測(cè)試中的標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)其主要適用于地質(zhì)密實(shí)度參數(shù)的測(cè)定，能夠有效獲取橋梁工程地質(zhì)承載力與樁基摩擦水平參數(shù)；而動(dòng)力觸探試驗(yàn)則主要應(yīng)用于碎石土類型土層的勘察，獲取橋梁承栽力指標(biāo)。在實(shí)際勘察過程中，原味測(cè)試實(shí)驗(yàn)通常會(huì)結(jié)合多種測(cè)量技術(shù)進(jìn)行復(fù)合性的勘察，如地質(zhì)軟弱地區(qū)橋梁工程施工區(qū)通常會(huì)設(shè)置靜力觸探試驗(yàn)、十字板試驗(yàn)、旁壓試驗(yàn)等內(nèi)容。隨著工程地質(zhì)勘測(cè)技術(shù)水平的不斷提升，靜力觸探試驗(yàn)技術(shù)在勘察準(zhǔn)確度與效率等方面有了進(jìn)一步的提升，能夠有效測(cè)量獲取橋梁開挖土層物理學(xué)指標(biāo)。

2.3 物理勘探

物理勘探技術(shù)主要包括電法勘探、磁法勘探、地震波勘探等手段，其基本原理是通過相應(yīng)物理勘探設(shè)備的應(yīng)用獲取橋梁工程地質(zhì)條件物理信息，以此形成地質(zhì)勘察結(jié)果。物理勘探技術(shù)通常應(yīng)用與大型橋梁工程的可行性研究與初步設(shè)計(jì)階段，主要勘測(cè)內(nèi)容為橋址區(qū)域地層地質(zhì)、水下障礙物、管線等內(nèi)容，其中水下部分的物探技術(shù)通常為地層地震方法，地層地質(zhì)部分的勘探則為井下CT或高密度電法。在特大型橋梁勘察環(huán)節(jié)，孔內(nèi)波速測(cè)試是勘察的重點(diǎn)部分，剪切波的應(yīng)用能夠獲取橋址區(qū)域地震綜合效應(yīng)與地震動(dòng)參數(shù)情況，壓縮波則能有效區(qū)分地層巖石完整性和劃分風(fēng)化巖界線。

3 特大型橋梁工程地質(zhì)勘察的關(guān)鍵性問題探討

3.1 地震與斷裂構(gòu)造的勘察

特大型橋梁工程整體體量較大，對(duì)于結(jié)構(gòu)抗震性能的要求較高，因此，在工程地質(zhì)勘察工作中，應(yīng)對(duì)地震裂度進(jìn)行復(fù)核，對(duì)同時(shí)橋梁的地震危險(xiǎn)性進(jìn)行有效的評(píng)價(jià)。其中，斷裂構(gòu)造情況與橋址、橋墩結(jié)構(gòu)、基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)有著顯著的穩(wěn)定性影響，需要通過勘察獲取斷層走向、傾向、傾角、破碎帶寬度、充填物等方敏的詳細(xì)信息。根據(jù)上述勘察結(jié)果，對(duì)特大型橋梁工程的橋址選擇方案進(jìn)行比選優(yōu)化，有效規(guī)避強(qiáng)震震中區(qū)以及活動(dòng)斷裂和發(fā)震斷裂等地質(zhì)構(gòu)造對(duì)于橋梁穩(wěn)定性與安全性的不利影響。

3.2 不良地質(zhì)的勘察

在橋基巖體中存在一些厚度比相鄰巖層的小的軟弱夾層，力學(xué)強(qiáng)度和變形模量較低，易造成橋基礎(chǔ)沉陷變形和滑移。選擇樁端位置時(shí)在可能的情況下盡量對(duì)基巖軟弱夾層應(yīng)予避讓，一般樁穿越軟弱夾層達(dá)到下部完整基巖。

巖溶橋基的勘察應(yīng)首先運(yùn)用地球物理勘探對(duì)橋位區(qū)巖溶發(fā)育的總體規(guī)律有總體認(rèn)識(shí)，如巖溶發(fā)育程度和發(fā)育特點(diǎn)；通過鉆探進(jìn)一步查明巖溶的基本形態(tài)、規(guī)模大小、洞穴頂板巖層厚度及性狀、充填物的特點(diǎn)等。

砂性土地震液化是建筑中最常見的一種不良地質(zhì)現(xiàn)象，橋基勘察中除了依據(jù)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》進(jìn)行評(píng)價(jià)，還要遵循《公路工程抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》進(jìn)行評(píng)價(jià)。

3.3 地下水的勘察

通過水文地質(zhì)試驗(yàn)?zāi)懿槊骱畬拥男再|(zhì)、含水量以及滲透系數(shù)等，以及地下水類型、地下水水位、流向、流速、補(bǔ)給來源、變幅大小、與地表水的水力聯(lián)系等。深基坑開挖、沉井、地下連續(xù)強(qiáng)等施工時(shí)，勘察時(shí)需要查明各含水層的滲透性能以及涌水量的大小，尤其是重視砂類土的地下水勘察。抽水試驗(yàn)是獲取參數(shù)的主要技術(shù)形式，對(duì)于砂層較淺較薄的場(chǎng)地，可進(jìn)行簡易抽水；若含水層厚度大，地下水量豐富，應(yīng)進(jìn)行分段抽水試驗(yàn)，在抽水試驗(yàn)的同時(shí)，進(jìn)行地面沉降觀測(cè)，沉降觀測(cè)點(diǎn)應(yīng)該布設(shè)在錨旋抽水試驗(yàn)可能影響的區(qū)域內(nèi)，以抽水井為中心，按十字法布置。

4 結(jié)語

綜上所述，特大型橋梁工程地質(zhì)勘察是一項(xiàng)科學(xué)而系統(tǒng)的工作，其實(shí)施目的在于通過多種地質(zhì)勘測(cè)技術(shù)的應(yīng)用獲得詳細(xì)全面的橋梁施工區(qū)域地質(zhì)水文條件，為項(xiàng)目決策、初步設(shè)計(jì)與詳細(xì)設(shè)計(jì)提供有效的地質(zhì)參考資料，確保橋梁項(xiàng)目整體設(shè)計(jì)的合理性與科學(xué)性。在實(shí)際工作過程中，行業(yè)工作者們應(yīng)充分把握工程地質(zhì)勘察工作的要點(diǎn)環(huán)節(jié)，合理選擇勘測(cè)技術(shù)，準(zhǔn)確實(shí)施各項(xiàng)勘察活動(dòng)，保證勘察結(jié)果的全面性與真實(shí)性，為特大型橋梁工程的順利設(shè)計(jì)施工提供有力支持。

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