復雜巖溶區海上一樁一孔施工勘察關鍵技術研究

【摘要】本文首先介紹了復雜海上巖溶區一樁一孔樁基施工勘察的必要性，接著結合具體工程探討了勘察工作重點及關鍵技術。

【關鍵詞】復雜地質條件；巖溶發育；樁基；施工勘察

0、前言

海上巖溶區受地質構造的影響，一般呈現巖溶強發育的特點，基巖面起伏很大，且淺層溶洞非常發育。而海上樁基工程一般均為大直徑嵌巖樁（樁徑大于1米），要求的單樁承載力相對較大，樁底需全斷面作用在穩定的中分化或微風化基巖上。由于樁基施工成孔大多選用機械成孔的方法，僅僅依靠打樁機鉆進狀態及所取上來的巖渣無法準確判定樁底是否為全斷面的穩定基巖，而且更不能確定樁底以下3-5米范圍內是否還發育有溶洞、軟弱夾層等影響樁基穩定的不良地質作用。因此在巖溶發育區進行大直徑灌注樁的樁基施工勘察是十分必要的。

1、工程概況

大連普灣新區14號路跨海橋北接炮臺鎮鮑魚島村，南接石河鎮北海，橫跨普蘭店灣。普灣新區14號路跨海橋為特大橋，全長2613.768 m，主橋跨徑布置為70+3×120+70=500m，采用掛籃懸臂現澆施工法；預制段引橋采用3×40m的先簡支后連續預應力砼梁橋，采用預制小箱梁，架橋機逐孔架設施工；北側現澆段引橋分為兩聯，第一聯跨徑布置為5×30=150m，第二聯跨徑布置為35+40+34+2×34.2=177.4m，均采用預應力砼連續梁橋，支架上現澆施工?？紤]到橋梁景觀效果及將來海域的更大限度使用，主橋部分設有三個120跨徑的大跨，跨徑布置為70+3×120+70=500m；預制段引橋采用40m一跨的預應力連續梁橋結構，采用預制小箱梁、先簡支后連續的結構形式，三跨一聯，主橋南、北側各有七聯。北岸現澆段引橋考慮到橋梁需要跨越濱海路的問題，而且橋梁座落在陸地上，因此采用現澆箱梁的結構型式。

本工程場地橫跨大連普灣新區普蘭店灣，場地大部分地區處于石灰巖地區，巖溶極為發育，且受周圍大型斷裂構造影響，基巖較為破碎。大橋基礎采用大直徑鉆孔灌注樁基礎，勘察工程需進行一樁一孔施工勘察以查明樁底巖溶的分布和發育情況。專項施工勘察需在海上進行，且綜合考慮地質條件、潮汐、風浪等各種不利因素的影響，勘察內外業工作中有很多關鍵技術需要進行研究并付諸于實際施工當中以保證勘察工作的質量和工期。

2、巖溶區海上施工勘察合理的工作流程

接收甲方樁位藍圖（包括電子版圖紙）——內業按照樁中心布置勘探點，選取看差點坐標——外業海上采取GPS對勘探點精確定位——外業進行鉆探、取樣、原位測試等野外工作——內業整理資料出圖。

3、勘察重點分析

（1）橋梁工程采用大直徑樁基礎，從受力角度講基本都采用端承樁或者嵌巖樁?？辈旃ぷ鞯闹攸c之一就是查清巖石的風化程度、中風化巖面的埋深，從而為設計和施工提供合理的樁端持力層和準確的樁長。沖擊成孔灌注樁（泥漿護壁）勘察工作重點：勘察時對基巖之上的土層重點查明砂性土的分布情況和松散程度。

（2）巖溶發育區樁基勘察重點：a、必須查清溶洞的分布，一旦樁底坐在溶洞上，單樁豎向承載力幾乎得不到保證。b、灰巖基巖面起伏較大，剛見巖時一般較為破碎，雖然從風化程度上可以定為中風化，但是從希望利于樁底全斷面嵌巖的角度考慮，可定義一部分強風化巖石。

4、勘察關鍵技術研究

（1）場區處于巖溶發育區，石灰巖巖石表面巖溶發育，溶溝溶槽及較大的不規則石牙普遍分布，溶溝溶槽深度達幾米，溶溝溶槽中充填有粘性土， 地基極不均勻。因此鉆孔質量要求高：對于巖溶區海上大橋樁基勘察工程來說，確保較高的巖芯采取率，特別是土層、溶洞及基巖破碎帶和節理裂隙密集帶采取率，是正確分析橋址不良地質現象、提供準確的地層持力層及承載力的可靠保證。

（2）砂性土的分布及密實程度對于日后樁基礎施工具有很重要的參考價值，需采取相應的技術措施準確查明砂性土的特性。

（3） 海底分布的特殊性巖土主要為淤泥及淤泥質土，該土層為軟土，具有強度低、壓縮性高、滲透性差以及固結歷時長、側限約束力極小、靈敏度高等特點，因此需要準確查明其物理力學性質。

5、關鍵技術研究

（1）、鉆船定位研究

鉆探船只首先進行初步定位，定位下錨應結合風向、潮流方向進行。初定位后采取GPS高精度定位，確保平面誤差及高程誤差在10厘米以內。

（2）、通過鉆探設備、鉆具鉆頭、循環系統配合使用來提高石灰巖硬質巖石的鉆進速度和取芯效率。

由于潮汐水動力的作用，泥漿護壁難以奏效，但在地層結構松散的情況下，跟管鉆進如無泥漿護壁也難以進行，因此必須使用泥漿護壁，至少在跟管前使所鉆進的局部孔壁在短時間之內保持穩定。針對在海水介質情況下施工，考慮材料的采購、制作方便、經濟可行等實際情況，根據多年海上鉆探經驗，我們選擇簡易鈣處理泥漿，以熟石灰作添加劑，按泥漿的5 %進行添加，能夠滿足以上要求。實踐證明該配方能夠在一定的水位差中保持孔壁穩定，使跟管鉆進順利進行，同時保證良好的巖芯采取率。

（3）、基巖上部松散土層的勘察關鍵技術

本工程采用多層套管跟管鉆進系統鉆至松散土層，首先進行標準貫入測試，然后從標貫器內采取擾動砂土樣進行室內顆粒含量分析，兩者結合確定砂性土的粘粒含量及密實程度。

（4）、軟土取樣

根據區域地質資料調查，區域內分布范圍較廣的淤泥及淤泥質土，勘察過程中須對該部分軟土進行取樣分析，在現場取樣方面自行研發改進的活塞式真空薄壁負壓取土器，取土盒為自行加工生產的薄壁塑料取土盒，淤泥及淤泥質土取樣成功率達到100%，采取的軟土土樣相對一般薄壁取土器更接近原狀土。

6、項目競爭優勢分析

（1）通過研究鉆探船只初定位及精確定位，解決了一樁一孔施工勘察定位精度要求高的問題。

（2）針對海上復雜巖溶區一樁一孔施工勘察的工作重點問題，進行了專項的勘察工作關鍵技術研究，并應用于實踐工程當中，為以后類似地區類似工積累了豐富的實踐經驗。

參考文獻：

[1] 《巖土工程勘察規范》（GB50021-2001）

[2] 《公路工程地質勘察規范》（JTJ064-98）

[3] 陸榮林， 張旭輝. 樁基施工勘察鉆孔深度設計，建筑科技與經濟，2011年12期

[4] 關峰. 施工勘察對樁基施工的影響，科技創新導報， 2011年28期

作者簡介：李敬峰，高級工程師，1979年生，大連理工大學碩土畢業，從事巖土工程勘察、設計等工作。