橋梁巖土工程的勘察技術

彭雪震

摘 要： 主要研究橋梁巖土工程勘察技術，分析了橋址選擇策略，并對橋梁巖土工程勘察技術進行了討論。

關鍵詞： 橋梁； 巖土工程； 勘察

橋梁是一種重要的基礎交通設施，在連接公路跨越障礙方面發(fā)揮著重要的作用。橋梁巖土工程勘察是橋梁建設施工的關鍵環(huán)節(jié)，通過橋梁巖土工程勘察工作，能夠發(fā)現(xiàn)并解決橋梁建設過程中可能出現(xiàn)的影響橋梁結構安全性、可靠性的巖土介質問題，研究橋梁巖土工程勘察技術十分必要。

1. 橋址選擇

選擇橋址要綜合考慮橋梁建設的經(jīng)濟性、技術可行性和實用性，要求橋址要能夠協(xié)調配合公路線路，尤其是鐵路公路橋梁，要考慮水工環(huán)地質條件基礎上，兼顧交通特點、線路規(guī)劃和經(jīng)濟性，一般情況線路規(guī)劃服從橋址，因此選擇橋址對線路建設的整體效益至關重要。

1.1 位置選擇

優(yōu)先選擇窄河床、順直河道、河槽近期沒有較大變遷、水流平穩(wěn)且兩岸地勢較高的位置，提高施工安全性，方便施工，避開有強烈沖刷、淤積作用，河床改道頻繁的河段以及大活動性河灣、支流交匯處。

1.2 巖體條件

選擇覆蓋層厚度較少，河床基底巖體堅硬完整的河段，覆蓋層厚度過大時，可以次而選擇無漫灘相、泥炭地段，避開尖滅層與非均質土層。

1.3 地質條件

選擇區(qū)域穩(wěn)定性較好，地質構造簡單、無斷裂發(fā)育區(qū)域，要求橋線和主要構造線垂直或者保持大交角，橋墩、橋臺不要設置在斷裂帶與褶皺軸線上，尤其是高地震烈度區(qū)域，需要避開活動斷裂、主斷裂帶以及可能出現(xiàn)或已經(jīng)出現(xiàn)滑坡、巖溶和可液化等發(fā)育地段。

1.4 峽谷河流

需要穿過峽谷河流，盡量選擇單孔方案，深切河谷寬度較大時，可以選擇低位置通過，保證兩岸堅硬巖體完整，并適當控制橋臺高度，降低施工技術難度，節(jié)省投資。

2. 橋梁巖土工程勘察技術

2.1 測繪/測試

2.1.1 地質測繪。地質測繪屬于橋梁巖土工程勘察工作的基礎環(huán)節(jié)，通過地質測繪，能夠詳細、全面的觀察并描述施工場地內(nèi)地表情況、地質構造，并根據(jù)施工現(xiàn)場地表規(guī)律，推斷施工現(xiàn)場地下地質條件。地質測繪是橋梁巖土工程勘察工作的基礎內(nèi)容，通過工程地質測繪，能夠了解區(qū)域地貌地形、不良地質作用關系，鑒定巖層風化程度，了解巖土性質、年代、厚度、成因和分布情況，工程地質測繪是了解施工區(qū)域實際情況最準確最經(jīng)濟的手段。

2.1.2 試驗測試。通過鉆探等方式對施工現(xiàn)場巖體進行取樣，送實驗室進行室內(nèi)試驗，分析樣品的各項技術指標，如巖體強度、抗拉性能、抗剪切性能、含水率、風化程度、孔隙率、滲透性等，是一種定量評價的橋梁巖土工程勘察技術，能夠深入了解施工場地地質條件。

2.2 勘探

2.2.1 鉆探。常見巖土工程勘察鉆探技術主要有回轉鉆探、振動鉆探和沖擊鉆探，回轉鉆探最為常見，鉆探勘察要求鉆孔深度能夠滿足采樣和抽水要求，設定鉆孔深度要入巖層下3m～5m，控制測量深度精度誤差小于±5cm。巖土采取淤泥率至少80%以上，注意保持巖土和粘土土層完整性，破碎巖石、砂要占到65%以上，取樣重點是滑動帶、軟弱夾層，雙芯管連續(xù)取芯，金剛石鉆頭確定巖石質量指標，進行巖、土、水、應力層、土層原始圖樣原位測試。

2.2.2 井探/地探。很多地下情況都無法通過鉆探確定，如隧道、地下洞室群等，可通過井探、槽探以及洞探等方式進行勘察。地探是一種新型的原位測試手段，通過地探，能夠獲取巖石波速、動態(tài)彈性模量、電阻率、金屬腐蝕等其他勘探方式不能獲得的巖土參數(shù)。

2.2.3 原位測試。原位測試需要嚴格遵循技術規(guī)范進行操作，施工過程中也不能為了簡化操作而違規(guī)操作，貫入檢測必須矯正孔深與桿長，孔底發(fā)現(xiàn)縮孔殘留，將難以確定貫標器是否達到預定位置，影響標貫數(shù)據(jù)準確性。標準貫入試驗能夠有效發(fā)現(xiàn)地層中的軟弱土層，靜力觸探則能夠使用液壓觸探雙橋探頭進行探測，并由電腦采集處理信息，繪制觸探曲線，了解風化基巖物化性質。

2.3 橋基勘察

2.3.1 布置鉆孔。在橋位工程勘察、測繪工作基礎上設計橋基勘察鉆孔布置方案，消除盲目性。初步設計3個～5個鉆孔，技術設計階段，鉆孔數(shù)量要比墩臺數(shù)量多，沉井基礎、基礎傾斜以及鋸齒狀基巖條件要適當增加輔助鉆孔，復雜工程地質條件，相同橋墩位置可以設置多個鉆孔。

2.3.2 鉆孔深度。綜合考慮河床地質條件、基礎地質和基底埋深，選擇合適的鉆孔深度。河床地質條件受河床結構、基巖埋深、基礎承載力以及沖刷深度的影響，根據(jù)基礎類型確定鉆孔深度、基礎形式，遭遇基巖，至少鉆入風化層1m，山區(qū)河流鉆探要格外注意。

2.3.3 采樣。按照操作規(guī)范取樣，并進行仔細鑒別和詳細記錄，每1m采一次樣，所有變層都要采樣，為了保持樣品原樣，需要根據(jù)土質情況選擇對應鉆頭、鉆進方式，做好鉆進使用鉆具、進尺、取樣情況記錄，將鉆進結果和勘察測繪結果進行比對，避免出現(xiàn)嚴重錯誤。

2.4 橋梁巖土工程勘察新技術

2.4.1 高密度電阻率技術。高密度電阻率技術來自常規(guī)電法，利用巖土介質差異，對勘察區(qū)域施加電場，并對地下電流傳導、變化、分布情況進行監(jiān)測，在此基礎上對巖土性質進行分析判斷。高密度電阻率技術測量裝置位置、排列可調，適應橋梁巖土工程勘察對復雜地質條件適應性的要求，能夠真實反映地下電流分布情況，了解地面電場變化規(guī)律，進而獲得更加精確的電阻率計算結果，通過對底層電阻率變化分析了解巖土性質。高密度電阻率技術抗干擾能力強，野外數(shù)據(jù)測量計算自動化程度高，掃描測量速度快，在橋梁巖土工程勘察中有較大的應用潛力。

2.4.2 淺層分辨反射波技術。如圖1，不同介質波阻抗不同，反射波進入地下之后，介質變化導致阻抗變化，反射波波幅會出現(xiàn)變化，通過對反射波與現(xiàn)有資料的比對，就能夠了解反射層層次。淺層分辨反射波技術就利用了這個原理，使用專用勘察儀器采集記錄反射波，分析巖土性質，技術分辨率高，不同介質轉化幅度小。

2.4.3 大地電場巖性檢測技術。該技術無需使用外加電場，利用太陽風電磁波，探測儀記錄太陽風在地層傳播過程中不同深度地層的反射電磁波信息，對其進行分析而了解深層地質條件與巖土性質。該技術無須使用外加電場，探測儀器更加輕便小巧便于攜帶，而且野外工作不會影響環(huán)境，測量數(shù)據(jù)精度高，場源穩(wěn)定，地下水、高壓電源造成的干擾小。

結語：

橋梁是非常重要的基礎設施，是鐵路、公路的重要組成部分，研究橋梁巖土工程勘察技術，對進一步提高橋梁巖土工程地質勘察工作質量大有裨益。

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