橋梁基礎(chǔ)工程中深厚卵石層工程勘察及技術(shù)分析

巨智文

（蘭州市城市建設(shè)設(shè)計(jì)院，蘭州 730050）

1 引言

進(jìn)入新時(shí)期，橋梁基礎(chǔ)工程建設(shè)速度持續(xù)加快，工程面臨的地質(zhì)環(huán)境日趨復(fù)雜，給橋梁工程勘察帶來了更大的挑戰(zhàn)。深厚卵石層是其中之一，其多出現(xiàn)在山區(qū)、河流沖積扇區(qū)域內(nèi)，構(gòu)造較為復(fù)雜，粒徑大小不一，且易夾雜堅(jiān)石層、漂石層，地下水量豐富。因此，對處深厚卵石層的橋梁基礎(chǔ)工程進(jìn)行勘察非常必要。

2 橋梁基礎(chǔ)工程概述

A 橋梁基礎(chǔ)工程位于A 橋預(yù)留終點(diǎn)，與國道相接，總長為1 658.00 m。該橋梁主橋?yàn)殡p塔中央索面疊合梁斜拉結(jié)構(gòu)，主跨為358.00 m，總長為687.11 m。總體為五跨連續(xù)半漂浮型的空間密索型布置方式，主塔高度為117.21 m，橋面寬為38.92 m。該橋梁承臺為六邊形，單一承臺下設(shè)置了27 根鉆孔灌注樁，鉆孔灌注樁底部標(biāo)高、直徑、樁長分別為14 03.419 m、φ2.50 m、96.58 m，孔深在104.69 m，持力層為卵石層。每一個輔助墩承臺下均設(shè)置了6 根長度為67.48～69.86 m 的鉆孔灌注樁，孔深度為84.36 m，孔底標(biāo)高為1 423.016 m，持力層為卵石層。

3 橋梁基礎(chǔ)工程中深厚卵石層工程勘察結(jié)果統(tǒng)計(jì)

3.1 沉積特征

A 橋梁基礎(chǔ)工程跨越江河，上部為沖洪積粉砂、②2 層中砂以及細(xì)砂，性能處于較差水平，性狀處于稍密到中密之間，表現(xiàn)為兩側(cè)厚度大但中間厚度小、局部夾雜淤泥質(zhì)土；與其連接的下部為軟塑狀淤泥質(zhì)黏土以及洪積淤泥，性質(zhì)處于較差水平，總厚度為5.86～22.86 m[1]。

中上部（④4）分布有厚度超過68.52 m 的3 層沖積卵礫石，夾雜有細(xì)砂薄層。其中，持力層卵礫石為含水狀態(tài)，粒徑大于2 cm 的顆粒含量約占65.00%，礫石徑長為2.58～7.25 cm，局部含有最大粒徑超出38.00 cm 的漂石。整體具有較好的磨圓度，且充填有砂礫，厚度在14.86～16.89 m，頂板標(biāo)準(zhǔn)高度在1 471.366～1 473.642 m。

中下部（⑤4）為松散狀卵石層，雜色，中密度，粒徑大于2 cm 的顆粒含量約占66.00%，局部礫石徑長超出5.00 cm，多數(shù)礫石徑長在2.56～5.98 cm。個別夾雜有次圓狀漂石，母巖巖塊較為堅(jiān)硬，成分為石英砂巖與石英巖混合物。層厚在22.56～24.95 m，頂板標(biāo)準(zhǔn)高度在1 453.202～1 458.438 m。

下部（⑥4）為卵石層，中密狀，雜色，粒徑在2.00～4.00 cm，其中，粒徑大于2 cm 的顆粒含量約占65.00%，極個別粒徑可以達(dá)到6.20 cm，同時(shí)，含有15.00%～18.00%的圓礫石，偶爾夾雜漂石，且充填有砂性土，級配不良。層厚度較大，在22.52～65.85 m，頂板標(biāo)準(zhǔn)高度在1 427.438～1 430.748 m。

A 橋梁基礎(chǔ)橫跨江河，橋梁基礎(chǔ)所在位置河面寬度約在328.00 m，最大水位深度約在11.69 m。所橫跨河流化學(xué)類型為Cl·SO4-Mg 型，對鋼筋混凝土中鋼筋、混凝土結(jié)構(gòu)分別具有微腐蝕、弱-中腐蝕性。

3.2 顆粒級配

依據(jù)GB/T 50123—2019《土工試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》[2]關(guān)于深厚卵石層工程性質(zhì)分析的要求，對于工程土樣，可選擇篩分試驗(yàn)法，進(jìn)行顆粒分析。通過對分析結(jié)果進(jìn)行匯總可知，大粒徑卵石、漂石對于橋梁基礎(chǔ)工程工藝選擇、應(yīng)用過程具有較大影響，主要表現(xiàn)為密實(shí)度、顆粒大小、排列方式、磨圓度對設(shè)備選型、施工工藝的影響?；诖?，可以對中下部、下部卵石層進(jìn)行全顆粒分析，具體結(jié)果見表1。

表1 A 橋梁基礎(chǔ)工程深厚卵石層全顆粒分析結(jié)果

由表1 可知，中下部松散卵石層粒徑大小主要集中在6.00～20.00 cm，平均粒徑百分比為41.36%，而0.50～2.00 cm 的次之，平均粒徑百分比為28.62%；下部卵石層粒徑主要集中在2.00～6.00 cm，平均粒徑百分比為34.08%，其余為6.00～20.00 cm，平均粒徑百分比為31.56%。

需要注意的是，由于地質(zhì)鉆孔孔徑存在一定限制，直徑過大的卵石極易被鉆頭破碎、研磨，無法保證所測量評估的顆粒徑長與實(shí)際相符。即勘察統(tǒng)計(jì)結(jié)果無法充分反映卵石層粒徑分布特征、物理特征。

4 橋梁基礎(chǔ)工程中深厚卵石層工程勘察結(jié)果分析及反饋

4.1 深厚卵石層對基礎(chǔ)施工過程干擾預(yù)測

地質(zhì)鉆探、樁基成孔均需依靠鉆進(jìn)設(shè)備朝著深厚卵石層削切，同時(shí)，將卵石層削切碎屑輸出到鉆孔外部。整個過程不可避免地對孔壁地層造成了不當(dāng)干擾，再加上已形成孔洞的影響，極易造成一定范圍內(nèi)土體重新出現(xiàn)應(yīng)力分布，同時(shí)，伴隨區(qū)域內(nèi)土體內(nèi)摩擦角、黏聚力程度不一地向耕地水平發(fā)展。由于鉆頭提拉工藝操作階段地下水存在動水壓力，深厚卵石層孔壁坍塌風(fēng)險(xiǎn)較大，尤其是在鉆孔深度處于較大水平情況下，起鉆時(shí)孔內(nèi)護(hù)壁劑液面會急劇下滑，引發(fā)含水層微腐蝕或弱～中腐蝕性水層向孔內(nèi)滲透，加劇鉆孔坍塌。除此之外，回轉(zhuǎn)鉆孔施工階段級配不良模塊也會出現(xiàn)嚴(yán)重泥漿漏失問題，一旦堵漏效果不佳，就會進(jìn)一步加劇孔壁坍塌、卡鉆、埋鉆事故出現(xiàn)概率。

4.2 關(guān)于深厚卵石層基礎(chǔ)施工工藝的建議

針對勘察期間發(fā)現(xiàn)的若干問題，建議施工人員在成孔工藝過程中選取鉆頭時(shí)，著重考慮卵石層粒徑對于鉆進(jìn)運(yùn)行效率、鉆頭磨損的影響，優(yōu)選氣舉反循環(huán)工藝，配合大直徑滾刀作業(yè)，獲得更大的咬合剪切力以及豎向壓力，將大粒徑卵石完全破碎，保證橋梁樁基礎(chǔ)成孔速度。同時(shí)，考慮到深厚卵石層平均厚度較大，存在大粒徑卵石以及漂石，在鉆進(jìn)孔深度不斷增加進(jìn)程中卵石密實(shí)度也不斷增大。因此，可以選擇摩阻鉆桿搭配雙層底截齒轉(zhuǎn)斗的方案。同時(shí)，配置耐磨焊條，以堆焊的形式操作，最大限度地防控深厚卵石層對鉆頭的磨損[3]。

考慮到回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)深厚卵石層階段極易出現(xiàn)泥漿漏水問題，除增加泥漿黏度或向泥漿內(nèi)添加鋸末外，還建議施工人員在橫跨江河兩端設(shè)置一定溶劑泥漿集中攪拌池，將泥漿池劃分為2 個部分，分別負(fù)責(zé)新泥漿儲存和舊泥漿回收。并在鉆孔前期給予攪拌完畢的膨潤土泥漿充足的膨化時(shí)間，待其在泥漿池內(nèi)達(dá)到完全膨化狀態(tài)后，利用泥漿泵泵送到孔內(nèi)。

5 結(jié)語

綜上所述，由區(qū)域地質(zhì)勘察結(jié)果可知，案例中橋梁基礎(chǔ)工程深厚卵石層表現(xiàn)為層狀結(jié)構(gòu)，缺乏良好的均勻性，中密，飽和，卵石含量在65.00%以上，且級配不良，分選性能差，夾雜有軟塑狀淤泥質(zhì)黏土、漂石。相關(guān)沉積特征表明了深厚卵石層土孔壁坍塌風(fēng)險(xiǎn)較大，甚至?xí)l(fā)埋鉆、卡鉆事故。因此，建議施工人員選擇氣舉反循環(huán)工藝，配合大直徑滾刀作業(yè)模式，以便順利破碎大粒徑卵石，保障橋梁基礎(chǔ)工程施工質(zhì)量和速度。