天水市國際陸港葫蘆河大橋建設(shè)用地地質(zhì)災(zāi)害危險性評估與防治

馬先峰

(甘肅省地礦局第二地質(zhì)礦產(chǎn)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(nèi)巖土條件復(fù)雜。擬建大橋主體結(jié)構(gòu)采用梁拱組合體系，橋梁孔跨180 m，橋?qū)?0 m，橋臺采用一字墻橋臺，基礎(chǔ)形式采用承臺+鉆孔灌注樁基礎(chǔ)。根據(jù)鉆探勘察和原位測試結(jié)果，分析其地層巖性、空間分布規(guī)律及地下水分布情況，認(rèn)為該工程勘察等級為甲級。

1 地質(zhì)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(qū)現(xiàn)狀葫蘆河河谷寬100～120 m，河漫灘寬25～30 m。橋址區(qū)地下水位埋深0.20～6.90 m，流向自北向南。補(bǔ)排關(guān)系復(fù)雜，補(bǔ)給方式主要由上游斷面地下水徑流補(bǔ)給、河水入滲補(bǔ)給、溝谷潛流側(cè)向補(bǔ)給、大氣降水及灌溉等方式入滲補(bǔ)給；排泄方式主要有人工開采、地面蒸發(fā)及地下徑流等。

1.2 地質(zhì)條件

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

2 地質(zhì)災(zāi)害危險性評估

2.1 場地與地基的地震效應(yīng)評估

橋址區(qū)地貌單元屬侵蝕堆積河谷區(qū)，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(wěn)定。地層20 m厚度內(nèi)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(zhì)與特殊巖土評估

擬建橋梁東側(cè)橋臺處發(fā)育2～3 m陡坎，現(xiàn)狀陡坎穩(wěn)定，不發(fā)育滑塌體，橋臺施工時會開挖陡坎，應(yīng)自上而下開挖，設(shè)置合理的坡率，必要時采取臨時支護(hù)措施；葫蘆河兩岸岸坡高約3～5 m，河岸一側(cè)已修筑護(hù)堤，另一側(cè)已放坡平整，橋岸坡穩(wěn)定。橋址區(qū)分布的特殊性巖土主要為第四系全新統(tǒng)雜填土，固結(jié)差易受擾動而發(fā)生滑塌，樁基應(yīng)穿透[2]。

2.3 橋臺岸坡及河床穩(wěn)定性評估

根據(jù)勘察成果，葫蘆河兩岸岸坡高約3～5 m，考慮到河岸一側(cè)已修筑護(hù)堤，另一側(cè)已放坡平整，綜合評定橋址區(qū)岸坡穩(wěn)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(cè)河岸主要由黃土狀粉質(zhì)黏土和圓礫組成，現(xiàn)狀河床平整未發(fā)現(xiàn)砂坑，河床內(nèi)未有采砂現(xiàn)象，亦無淤積情況。綜合分析認(rèn)為，現(xiàn)階段河床整體穩(wěn)定性較好，發(fā)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(nèi)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(huán)境Ⅱ類型強(qiáng)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(jié)構(gòu)具有弱腐蝕性；在干濕交替條件下，地下水對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)中的鋼筋具有微腐蝕性。地表水對混凝土結(jié)構(gòu)具有弱腐蝕性，對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋具有弱腐蝕性[3]。

表1 地下水化學(xué)成分主要指標(biāo)

2.5 地基土的凍脹性評估

擬建橋址區(qū)標(biāo)準(zhǔn)凍結(jié)深度以上地基土主要為雜填土、粉質(zhì)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(zhì)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(shè)計凍深的最小距離Z<2 m，所以粉質(zhì)黏土的凍脹等級為Ⅴ級，凍脹類別為特強(qiáng)凍脹[4]。

2.6 地基土的工程性能評估

根據(jù)區(qū)域地質(zhì)資料及鉆孔揭露的土層巖性特征，對擬建橋址區(qū)巖土層進(jìn)行評估。雜填土分布不連續(xù)，成分不均，工程力學(xué)性能差，為近代人工堆積，樁基應(yīng)穿透該層；粉質(zhì)黏土分布不連續(xù)，厚度小，可塑—軟塑，承載力低，工程力學(xué)性能差，樁基應(yīng)穿透該層；圓礫分布連續(xù)，工程力學(xué)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(chǔ)持力層；泥巖分布連續(xù)，厚度大，變化小，工程力學(xué)性能好，層位穩(wěn)定，是擬建橋梁良好的基礎(chǔ)持力層。

3 地質(zhì)災(zāi)害防治

3.1 巖土特征參數(shù)

本次勘察根據(jù)室內(nèi)試驗結(jié)果，結(jié)合外業(yè)鉆孔資料及地區(qū)經(jīng)驗，綜合確定地基承載力基本容許值fa0、樁端極限端阻力標(biāo)準(zhǔn)值qpk及樁的極限側(cè)阻力標(biāo)準(zhǔn)值qsik等巖土參數(shù)(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(hù)措施，防護(hù)措施可采用護(hù)腳防護(hù)。根據(jù)地區(qū)經(jīng)驗值，防護(hù)所需的巖土計算參數(shù)按表3選取。

表2 巖土工程設(shè)計參數(shù)值表

表3 巖土計算參數(shù)一覽表

3.2 基礎(chǔ)工程防治

根據(jù)工程特點(diǎn)、地層情況及地區(qū)經(jīng)驗，以泥巖為擬建橋梁基礎(chǔ)持力層，擬建葫蘆河大橋橋墩采用摩擦樁。樁基施工時應(yīng)采取相應(yīng)的防護(hù)措施，可采用泥漿或護(hù)筒護(hù)壁，防止塌孔現(xiàn)象發(fā)生。橋址區(qū)局部分布可塑—軟塑狀粉質(zhì)黏土，應(yīng)加強(qiáng)防護(hù)，基礎(chǔ)應(yīng)嚴(yán)格按規(guī)范、規(guī)程施工，加強(qiáng)沉渣等因素控制，并做好樁質(zhì)量檢測，保證樁基施工安全。同時應(yīng)做好樁基周邊防排水措施，防止水進(jìn)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(jìn)行隔離。葫蘆河地表水建議采用圍堰、混凝土擋水墻及鋼結(jié)構(gòu)擋水墻措施進(jìn)行隔離后分段施工，樁基施工后需對河道進(jìn)行原地貌恢復(fù)。

4 結(jié)論

擬建大橋區(qū)地層主要為雜填土、粉質(zhì)黏土、圓礫、泥巖等。通過調(diào)查評價認(rèn)為泥巖是擬建橋梁良好的基礎(chǔ)持力層，大橋橋墩采用摩擦樁，樁基施工時采取防護(hù)措施，防止塌孔現(xiàn)象發(fā)生；水體對混凝土結(jié)構(gòu)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(jìn)行原地貌恢復(fù)。