巖土勘察技術在托什坎塔合塔橋橋位勘察中的綜合應用

邵 鋮

（新疆新紀元公路設計有限責任公司，新疆 烏魯木齊 830000）

0 引言

擬建橋梁所處地貌單元是西北部沖積沙漠平原地貌，于田縣英巴格鄉境內，G315線K2260+100向北17km處，大地構造屬塔里木地臺的一部分，盆地由第四系沉積物覆蓋，地表沒有新構造活動跡象，為工程地質較穩定區。橋位處屬于沙漠和戈壁交接過度區，也是英巴格鄉農田耕種區，西北部沖積沙漠平原。該公路工程修建于2010年，路基寬度為6.5m，油面為5.0m，兩側為0.25m土路肩。目前，橋涵構造和路基已基本完工，路基沖毀處原設計中設有1～1m鋼筋混凝土圓管涵一道（已沖毀）。現在路基完全沖毀2處：一處44m（主河槽），一處23m，共計67m。本勘察工程旨在通過工程地質鉆探、野外原位測試了解該橋位區域地質條件，并提出可行的工程建議。

1 橋位勘察的目的與內容

1.1 橋位勘察目的

本次勘察工作的主要目的包括：①對項目區域地質、水文、氣象及地震等資料進行收集；②對橋位處的覆蓋層厚度、較弱夾層情況和地下水狀態進行勘察；③對項目區域和橋位區域中的地層巖性、地質水文條件及不良地質情況進行了解；④對橋位區域巖土的物理力學、化學特性進行測試，從而提供地基的允許承載力、樁壁摩阻力參數，作為工程設計施工的重要依據；⑤對地基的穩定性進行分析評價，對不良地質的危害程度和地下水對地基的影響程度進行分析評價。

1.2 橋位勘察內容

本工程勘察工作主要包括設置2個鉆探孔，進行標準灌入試驗，水質化學分析等，具體工作內容如表1所示。

表1 勘察工作量一覽表

2 巖土勘察技術的綜合應用

本工程勘察中，采用的主要勘察技術及其應用方法包括以下幾點。

2.1 鉆孔布置

鉆探應沿橋軸線或在其兩側布置，原則上應布置在與工程地質有關的地點，并考慮地貌和構造單元。在橋位附近，如有工程地質勘察資料可以參考、且工程地質條件簡單時，則可減少鉆探工作量，橋位的鉆孔數量取決于橋梁的類別及工程地質條件。當工程地質條件簡單時的孔數應滿足中橋一般不應少于2～3個。鉆孔深度應符合：工程地質條件簡單時中橋鉆孔深為8～20m；工程地質條件復雜的中橋鉆孔深為20～35m；軟弱黏土層為35～120m。

為鑒別和劃分地層，鉆孔孔徑不小于75mm。為采取供做室內物理力學試驗的原狀土樣，鉆孔孔徑不宜小于110mm。

2.2 鉆孔取樣要求

在黏性土或砂類土層中，一般1～1.5m應取原狀土樣一件；如土層厚度不大于等于5m，可視具體情況，每層分別在上、中、下部位各取代表性原狀土樣一件；遇有土層變化，應立即取樣。

在一般性鉆孔中，除按需要采取一定數量的原狀土樣品外，還應分層采取擾動鑒別樣品。

為滿足沖刷計算的要求，除對河床表面的巨粒土、粗粒土進行顆粒分析試驗外，還要在河槽中一定深度內用探坑和鉆孔中干鉆取樣進行顆粒分析試驗。根據相應規范要求，本次勘察布置鉆探孔2個，鉆孔孔深40m左右，樣品測試及重型標準貫入若干。

2.3 水質分析

水的腐蝕性對公路橋涵結構物有一定的影響，對水的腐蝕等級進行測定評價，對于確定防腐蝕防護策略有著重要的意義。為了對水的腐蝕性進行檢驗，本次橋位勘察工程中，分別在江河及鉆孔中取樣，并進行了試驗分析。

在河道中取水樣檢測pH值=7.2，Cl-含量為173.3mg/L，含量為222mg/L，根據《公路工程地質勘察規范》（JTJ 064—98）附錄D中表D.0.7的規定，酸性腐蝕的等級為無腐蝕，結晶類腐蝕評價為無腐蝕。根據《公路工程地質勘察規范》（JTJ 064—98）附錄D中表D.0.10的規定，土層取樣土工試驗中含量為0.0413～0.22g，含量為0.096～0.032g，結晶類腐蝕評價為無腐蝕，結晶分解復合類腐蝕評價為無腐蝕。

2.4 原位測試

原位測試是指在保持土的原有結構、含水率和原有應力狀態下，對土的基本性質，尤其是物理力學性質進行測試，從而得到真實可靠、能夠反映工程實際地質條件的信息，相對于室內試驗，原味測試更為可靠，且更經濟性，目前普遍應用在巖土勘察工程中。

原位測試的方法較多，包括聲波測試法、膨脹土測試法、原位浸水試驗、動力觸探測試、十字板剪切試驗、橫壓試驗、標準灌入試驗，等等。實際巖土勘察工程中，應根據土質特性、工程要求和使用經驗，合理選用，在原位測試時，每一土層試驗數據一般要求為1～3個。本工程地質勘察條件可采用標準貫入方法。

標準貫入試驗范圍、技術要求及成果分析的內容如下。

（1）試驗范圍標準貫入適用于第四系覆蓋層中的砂土、粉砂及一般黏性土。

（2）標準貫入的類型和規格：標準貫入試驗：錘質量為63.5kg；落距為76cm；鉆桿外徑為42mm；觸探器為管式貫入器外徑為51mm，內徑為35mm，刃口角度為19°47′，長度為700mm。貫入指標為貫入30cm的錘擊數N63.5。

（3）技術要求。應采用自動脫鉤的自由落錘法。試驗孔應采用回轉鉆進，鉆至標高以上15cm處，清除孔底殘土。錘擊時應避免偏心及側向晃動。貫入器打入土層15cm后，開始記錄打入10cm的錘擊數，累計打入30cm的錘擊數為標準貫入擊數N63.5值。

（4）成果分析。試驗數據離散性大時，不應依據單孔擊數值對土的工程性能作出評價。應根據標準貫入程度和粉砂土、黏性土狀態，土的強度參數變形參數、變形參數，地基容許承載力，砂土、粉砂土的液化勢，單樁極限承載力及沉樁的可能性和液化態勢等，作出評價。

根據《建筑抗震設計規范》（GB 50011—2001）及《公路橋梁抗震設計細則》（JTG/T B20—01—2008）對場地土的劃分，擬建場地內地基土屬中硬場地土，平均等效剪切波速250m/s＜Vs≤500m/s，為Ⅱ類建筑場地，屬地震基本穩定區，工程建設條件為中等，該場地內土層為細砂和粉質黏土，土質不均勻，有互層及夾薄層現象，鉆孔現場觀察細砂與中砂互層不清晰。細砂的容許承載力標準值為130kPa，松散—稍密—中密相互過渡，當采用鉆孔或人工成孔灌注樁時，其樁側極限摩阻力為50kPa；粉質黏土的容許承載力標準值為112kPa，屬稍密，當采用鉆孔或人工成孔灌注樁時，其樁側極限摩阻力為30kPa。總體物理力學性質一般，粉質黏土可作為橋基持力層。

3 結語

綜上所述，隨著巖土勘察技術的不斷改進和巖土勘察儀器設備的不斷推陳出新，現今在工程地質勘察中可供選擇的勘察技術與方法逐漸增多，而每種勘察技術的適用條件不同，帶來的結果也有所差別。因而在實際巖土勘察工程中，應充分結合工程實際情況、勘察需要和土質特性，選擇最經濟適用的勘察方法，并進行靈活組合和綜合應用。本次勘察結果較為準確、全面，對工程建設提供了可靠的依據，該勘察方案值得同類工程參考。

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