實例探析橋梁工程地質勘察方法

杜 巍

（中鐵第五勘察設計院集團有限公司， 北京 102600）

1 工程概況

某跨江橋梁工程處于長江中游，整個工程長度為 2560m，主橋采用102+200+508+200+102m 的雙塔三索面斜拉橋，該部分總長度為1112m。斜拉索以扇形為主要布置形式，以鋼桁架作為加勁梁形式。該橋設計為雙層橋面，下層規劃為鐵路，上層規劃為公路。

2 橋梁工程地質勘察的主要內容與特點

2.1 可行性研究勘察

在橋梁工程地質可行性研究勘察期間，勘察人員需要先充分收集和整理橋梁工程相關的各種勘測資料，然后根據分析與研究結果，進一步勘察對橋址選擇方面有較大影響的特殊巖層以及不良地質等各種相關指標因素[1]。

2.2 初步設計勘察

在橋梁工程地質初步勘察期間，勘察人員需要對可行性研究勘察中擬建的橋址區進行工程地質對比選擇，收集更為精確的地質條件相關資料信息，再次驗證橋址選擇的科學性與合理性，有效對比各套橋梁選址方案，并進行相應優化。在認真核對和整理橋址相關資料的基礎上，初步形成勘察文件，以作為橋梁工程建設方案設計工作的地質方面的參考依據。

2.3 詳細地質勘察

在橋梁工程詳細地質勘察期間，勘察人員要從工程整體出發，進一步細化工程地質勘察工作，詳細勘察橋梁工程施工建設區域的各個具體部分的地質條件。在初步確定橋梁工程建設區域的基礎上，制定工程各個部分區域勘察計劃，并采用相應探測與勘察技術，全面、精確地獲取橋梁工程具體地質數據信息。

3 橋梁工程地質勘查方法

3.1 平面測量與高程測量

（1）在平面測量方面，選用深中通道獨立坐標系作為基本平面坐標。在高程測量方面，以國家相關標準作為高程控制基準，同時通過水位傳遞法來測量水域孔口的高程。

（2）在進行鉆探過程中，勘察人員要實時關注水位變化情況，第一時間修正鉆進深度，同時將不同土層的標高精確計算出來，以便于在取樣或原位測試過程中，合理控制相應高程，并確保高程精度＜10cm。

（3）在進行鉆探作業前，合理測量與記錄各鉆探工具，水深測量與平片測量、高程測量同步進行，以確保每次鉆探進尺測量的準確性。勘察人員要在每天的鉆探測量工作結束后，對放孔與收孔記錄進行有效整理，并及時記錄各項檢驗與比測結果。

3.2 地質鉆探

（1）鉆孔作業：勘察人員可通過回旋鉆進、全孔段取芯、套管以及泥漿護壁的方式進行鉆孔鉆進，使用110mm 巖芯管采取上部覆蓋層和基巖段的土芯和巖芯，根據相關要求以孔徑成孔方式對需測試水文地質的部位進行鉆孔，同時進行相應的原位測試與取樣工作[2]。

（2）合理設計孔深：積極與橋梁設計專業溝通，根據橋梁的載荷應力要求，在充分研究區域地質資料和其他既有地質資料的基礎上計算樁長，最終確定鉆孔深度。嚴格進行各項鉆孔與終孔作業，如果孔內巖性發生異常變化，工作人員要第一時間報知業主方和監理方，以便于將特殊巖性鉆孔終孔條件確定下來。

（3）嚴格控制鉆探質量：嚴格按照規范和技術要求進行鉆探，加強現場巡視和旁站檢查。

3.3 樣品采集

勘察施工過程中，進行原狀土、擾動土等土樣以及巖石試樣、水樣的采集。對軟土層、黏性土層、砂土層、碎石類土層等，每隔2.0m 左右，采取一份土樣。如果存在土層變化情況，要第一時間取樣。在軟土層土樣采集過程中，工作人員可利用敞口直徑＞75mm 的薄壁取土器進行壓入式采集。對于普通黏性土以及粉土，工作人員可利用開口直徑為100mm 左右的活塞式厚壁取土器，采用重錘少擊法進行土樣采集。對于砂性土層，工作人員可采用巖芯管與標貫擾動樣采集。對于碎石類土擾動樣可采用巖芯管進行取樣。巖石樣6 節（每節長度＞15cm）/組，采用透明膠帶及時密封。水樣：2 桶/組（一桶2.5L，另一桶0.25L，并加2～3g 大理石粉），并用石蠟封口。

3.4 地質實驗

（1）標注貫入試驗。在技術性控制孔中，工作人員應對砂土、粉土、風化巖等進行標貫實驗。通常情況下，標貫實驗間距控制在1.75m 左右，最大間隔應控制在3m 之內。當貫入器打進土層15cm 時，工作人員要開始對后續每打入10cm所需錘擊數進行記錄，并將連續打入30cm 所用錘擊數作為標準貫入擊數。如果進行50 次錘擊后，貫入深度還沒有達到30cm，就將實際貫入深度記錄下來，同時停止貫穿實驗。

（2）圓錐動力觸探試驗。勘察人員需要在碎石土或風化巖層中開展圓錐動力觸探試驗，以判斷碎塊狀風化巖的風化程度以及碎石土密實度，并在此基礎上對碎石土與風化巖的承載力等力學指標進行估算。在試驗開始之前，工作人員可采用泥漿或套管護壁，通過回轉鉆進的方式進行鉆探。若地層密實度還沒有達到10cm就已進行50 次錘擊的情況下，工作人員可停止試驗，并將擊入深度與錘擊數量記錄下來。

（3）旁壓試驗。工作人員將旁壓器沿豎直方向置入土中，然后通過旁壓器的擴展功能，向周邊土體均衡施加橫向應力，當土體出現變形后，對其壓力以及徑向變形等進行合理測定，為土體變形模量計算提供參考依據，并在此基礎上進行承載力試驗。當鉆探到需測試深度時，工作人員應停鉆并開展旁壓試驗，試驗結束之后，再繼續鉆探，然后再試驗，并以此類推。

（4）十字板剪切試驗。工作人員可利用靜探微機，針對橋梁工程區域上部覆蓋層內的軟土，開展原位不排水抗剪強度測試，以及重塑土不排水抗剪強度測試。

（5）抽水試驗。工作人員可根據錨定區含水層的滲透系數及其影響面積，從地層實際狀況出發，合理選擇抽水試驗方式。具體可采用水文鉆探孔形式，通過分段止水與抽水，將整井水徹底穩定流完，在此過程中要對各含水層進行三次降深操作。

（6）波速測試試驗。物探剪切波速測試在鉆孔中完成，一般采取單孔檢層法測試，測試點間距1m。剪切波速測試鉆孔應進行護壁并保證垂直度符合要求。

4 橋梁工程地質評價及不良地質防治

（1）橋梁工程建設場地的穩定性

該跨江橋梁工程建設區域的覆蓋層厚度存在較大差異，玄武巖風化程度較高，存在中風化破碎現象，而煤系地層中的巖層具有較強的穩定性和連續性。從整體來看，橋梁建設區域的地質條件較為復雜，還需將樁孔加強，可以進行橋梁工程建設。

（2）根據巖土工程特點確定持力層

因為覆蓋層不具備充足的承載能力，同時巖土強風化層厚度不夠均衡，不能為橋梁基礎提供足夠支持。灰巖層風化層與中風化層的厚度都比較大，承載能力相對較強，所以可作為橋梁地基的持力層。

（3）不良地質處理

對于橋梁建設區域存在的淺埋溶洞，還需采取揭穿處理措施。要最大程度地增加深埋溶洞的頂板厚度，將其厚度控制在5m 以上，并大于洞高或洞跨。對于樁孔方面的設計，要進行精確計算，在達到橋梁工程設計要求后，方能進行下基。

5 結束語

綜上所述，地質勘察是橋梁工程建設前期不可或缺的工作環節，因此，通過合理方法勘察橋梁工程地質，對確保橋梁基礎穩定性、提高橋梁工程建設質量等方面，有著十分重要的現實意義。