粵西巖溶區(qū)橋梁樁基綜合勘察技術(shù)的應(yīng)用

姜國正，秦偉

（中交第四航務(wù)工程局有限公司，廣州510290）

1 工程概況

1.1 欖根1 號(hào)橋設(shè)計(jì)情況

欖根1 號(hào)橋右幅全長728m，上部結(jié)構(gòu)為18m×40m 預(yù)應(yīng)力混凝土（后張）先簡(jiǎn)支后結(jié)構(gòu)連續(xù)T 梁。其中，右幅6 號(hào)墩下部結(jié)構(gòu)采用2.2m×2.2m 方柱墩，承臺(tái)采用工字形承臺(tái)，基礎(chǔ)采用直徑1.6m 樁基礎(chǔ)，樁長35m，為嵌巖樁。

1.2 攬根1 號(hào)橋勘察情況

項(xiàng)目前期對(duì)于巖溶嚴(yán)重發(fā)育地區(qū)如欖根1 號(hào)、2 號(hào)橋采取逐樁勘探。欖根1 號(hào)橋右幅6 號(hào)墩共布置了4 個(gè)詳勘孔，其中XQSZK236 及QSZK772 為 前 期 詳 勘 布 孔，QSZK1428 及QSZK1429 為后期逐樁鉆孔布置的詳勘孔。除6-1 詳勘孔離樁基中心距離為2.45m 外，其余均位于樁基范圍內(nèi)?？碧浇Y(jié)果如下：

1）6-1：孔號(hào)QSZK772，地質(zhì)情況：0～8.7m 碎石土，8.7～10.1m 強(qiáng)風(fēng)化灰?guī)r，10.1～11.3m 中風(fēng)化灰?guī)r，11.3～42.4m 串珠溶洞，42.4～44.0m 中風(fēng)化灰?guī)r，44.0～52.2m 強(qiáng)風(fēng)化砂巖。

2）6-2：孔號(hào)QSZK1428，地質(zhì)情況：0～2.5m 粉質(zhì)黏土，2.5～20.2m 碎 石，20.2 ～20.3m 中 風(fēng) 化 灰 巖，20.3 ～21m 溶 洞，21 ～46.4m 中風(fēng)化灰?guī)r。

3）6-3：孔號(hào)QSZK1429，地質(zhì)情況：0～5.1m 粉質(zhì)黏土，5.1～12.2m 碎石，12.2～45.8m 中風(fēng)化灰?guī)r。

4）6-4：孔號(hào)XQSZK236，地質(zhì)情況：0～1m 粉質(zhì)黏土，1～12.4m 強(qiáng)風(fēng)化砂巖，12.4～12.9m 中風(fēng)化灰?guī)r，12.9～17.3m 溶洞，17.3～17.9m 中風(fēng)化灰?guī)r，17.9～20.2m 溶洞，20.2～48.6m 中風(fēng)化灰?guī)r（溶蝕發(fā)育）。

6-1 鉆孔結(jié)果顯示巖溶較發(fā)育，溶洞與灰?guī)r隔層分布較為規(guī)律，從高程224m 處見巖，到高程189m 處均是中風(fēng)化灰?guī)r（中間夾有分層溶洞），下臥層（高程189m 以下）為強(qiáng)風(fēng)化砂巖。其余3 個(gè)鉆孔詳勘結(jié)果顯示巖溶不發(fā)育，最深入巖的6-4樁鉆孔（XQSZK236），入巖高程為212m，一直到高程184m 處均為中風(fēng)化灰?guī)r，中風(fēng)化灰?guī)r最薄厚度也有25m，巖層分布情況相對(duì)穩(wěn)定，適合作樁基的持力層。

1.3 攬根1 號(hào)橋施工情況

欖根1 號(hào)橋右幅6-2 沖至標(biāo)高209.919m 時(shí)撈取中風(fēng)化渣樣，比中風(fēng)化分界高程211.9m 遲差1.981m；沖至標(biāo)高206.719m 時(shí)沖進(jìn)速度增快至0.25m/h，至201.919m 時(shí)恢復(fù)為0.15m/h，終孔孔底標(biāo)高198.419m，實(shí)際孔深為35.181m。沖進(jìn)撈取渣樣情況與設(shè)計(jì)基本相符。計(jì)算混凝土方量為72.4m3，實(shí)際澆筑方量為108m3，擴(kuò)孔系數(shù)異常，經(jīng)查看水下混凝土原始記錄，在樁基澆筑過程中24～30m 處混凝土面上升異常，疑似擴(kuò)孔，施工單位在保證導(dǎo)管埋深的情況下順利完成澆筑。

1.4 6#墩其余樁基施工情況

1）右6-1：欖根1 號(hào)橋右幅6-1 設(shè)計(jì)樁長35m，沖進(jìn)過程中19～31m 有溶洞發(fā)育，根據(jù)詳勘資料，原設(shè)計(jì)終孔標(biāo)高198.6m 處于串珠狀溶洞區(qū)域，經(jīng)設(shè)計(jì)、監(jiān)理、項(xiàng)目公司現(xiàn)場(chǎng)踏勘后決定將樁長延長14～49m，并以摩擦樁終孔。計(jì)算混凝土方量為98.5m3，實(shí)際澆筑方量為134m3，澆筑過程中0～7.5m 處混凝土面上升異常。

2）右6-3：欖根1 號(hào)橋右幅6-3 設(shè)計(jì)樁長35m，沖進(jìn)過程中無溶洞發(fā)育。計(jì)算混凝土方量為70.4m3，實(shí)際澆筑方量為104m3，澆筑過程中13.5～16.5m 處混凝土面上升異常。

3）右6-4：欖根1 號(hào)橋右幅6-4 設(shè)計(jì)樁長35m，沖進(jìn)過程中23～30m 有溶洞發(fā)育。計(jì)算混凝土方量為70.4m3，實(shí)際澆筑方量為156m3，擴(kuò)孔系數(shù)異常，經(jīng)查看水下混凝土原始記錄，在樁基澆筑過程中5～30m 處混凝土面上升異常。

2 取芯與補(bǔ)勘

2.1 樁基檢測(cè)的樁基取芯

根據(jù)項(xiàng)目《樁基檢測(cè)管理辦法》要求，欖根1 號(hào)橋6 號(hào)墩為群樁，需隨機(jī)抽取1 根抽芯檢測(cè)。抽芯單位隨機(jī)對(duì)欖根1 號(hào)橋Y6-2 樁基進(jìn)行樁基抽芯檢測(cè)，根據(jù)規(guī)范要求，樁徑為1.6m，鉆孔數(shù)量為2 個(gè)，兩抽芯孔中心間距40cm。

抽芯結(jié)果如下：

1）取芯孔Y6-2-1：0～36.8m 灌注混凝土，36.8～37.77m 中風(fēng)化灰?guī)r，37.77～43.04m 泥巖；

2）取芯孔Y6-2-2：0～36.8m 灌注混凝土，36.8～43.56m 泥巖（取芯量極少）。

根據(jù)抽芯結(jié)果，樁身完整性為I 類樁，但樁基持力層對(duì)比地質(zhì)勘探鉆孔差異很大，6-2 樁持力下臥層存在溶洞，不能滿足端承樁的持力層要求。

2.2 補(bǔ)勘鉆探方案

發(fā)現(xiàn)6-2 樁持力層情況與原地質(zhì)勘探結(jié)果差異大的情況后，決定實(shí)施地質(zhì)補(bǔ)勘工作，探明6-2 樁基底部溶洞規(guī)模以及6-3、6-4 樁基持力層厚度情況。

補(bǔ)勘方案：6-2 樁周鉆探2 個(gè)孔，邊緣對(duì)角1m 范圍內(nèi)各鉆進(jìn)1 個(gè)孔，抽芯孔繼續(xù)鉆進(jìn)，6#墩其他3 根樁外側(cè)各鉆1 個(gè)孔。

2.3 補(bǔ)勘鉆探成果

補(bǔ)充鉆孔ZK6-2-1 取芯情況：0～1.4m 含礫粉質(zhì)黏土，1.4～10.5m 碎石，10.5～36.2m 灌注混凝土，36.2～37.3m 破碎中風(fēng)化灰?guī)r（37.2～37.3m 溶蝕），37.3～45.8m 含礫砂巖，45.8～60.9m 強(qiáng)風(fēng)化泥巖（部分可見層理現(xiàn)象，為非溶洞現(xiàn)象）。

補(bǔ)充鉆孔ZK6-2-2 取芯情況：0～0.9m 含礫粉質(zhì)黏土，0.9～9.5m 碎石，9.5～40.3m 中風(fēng)化灰?guī)r，40.3～45.1m 含礫砂巖。抽芯孔其一繼續(xù)鉆進(jìn)至61m，未鉆取巖芯。

補(bǔ)充鉆孔ZK6-1 取芯情況：0～3.0m 含礫泥質(zhì)砂巖，3.0～15.0m 碎石，15.0～35.7m 中風(fēng)化灰?guī)r夾破碎中風(fēng)化灰?guī)r，35.7～45.0m 含礫泥質(zhì)砂巖。

補(bǔ)充鉆孔ZK6-3 取芯情況：0～2.1m 含礫泥質(zhì)砂巖，2.1～11.0m 礫巖夾碎石，11.0～37.3m 破碎中風(fēng)化灰?guī)r，37.3～45.3m泥質(zhì)砂巖。

補(bǔ)充鉆孔ZK6-4 取芯情況：0～2.2m 含礫粉質(zhì)黏土，2.2～21.9m碎石，21.9～40.7m 破碎中風(fēng)化灰?guī)r，40.7～45.3m 含礫砂巖。

補(bǔ)充鉆孔ZK6-2-1 顯示，層深10.5～36.2m 芯樣為混凝土，該孔位離孔樁（6-2）邊距離為50cm，而施工過程沒有出現(xiàn)大的漏泥漿情況，中風(fēng)化灰?guī)r地層沖孔一般的擴(kuò)孔不會(huì)達(dá)50cm 寬，說明該處可能存在充填大溶洞，高度達(dá)26m。

補(bǔ)充鉆孔5 個(gè)孔及2 個(gè)抽芯孔，一共7 個(gè)補(bǔ)充鉆孔，入巖最深的是補(bǔ)充鉆孔ZK6-4，入巖高程為211.4m，中風(fēng)化灰?guī)r層底高程最深的為192.6m，各補(bǔ)充鉆孔中風(fēng)化灰?guī)r層底深度分布在35.7～40.7m，以下為砂巖，該處的地層分布較為平緩，沒有很大的地質(zhì)突變。

3 管波法探測(cè)

在鉆孔補(bǔ)勘完成后，為準(zhǔn)確探摸清楚6-2 樁持力層的地質(zhì)情況，選取芯孔Y6-2-1 進(jìn)行管波法探測(cè)，管波法探測(cè)的有效半徑為2m 以內(nèi)【1】。管波法成果顯示，樁深36m 以下2m 半徑范圍內(nèi)沒有中化風(fēng)灰?guī)r層，都是軟弱圍巖。

1）橋樁6-2 前后合計(jì)鉆孔5 個(gè)，除原詳勘孔中風(fēng)化灰?guī)r層底深度達(dá)46.4m（以下沒鉆孔揭露巖性）外，其余的補(bǔ)鉆孔及取芯孔（含管波法探測(cè)成果）中風(fēng)化灰?guī)r層底深度分別為36.8m、37.2m、40.3m、37.7m，而分布范圍直徑約3m，灰?guī)r層底變化較緩。若考慮原詳勘孔，則在詳勘孔處有突變，與地層的整體分布情況較為異常。

2）補(bǔ)充鉆孔ZK6-2-1 鉆進(jìn)過程中10.5～36.2m 處取混凝土，鑒于樁基沖進(jìn)速度及澆筑混凝土?xí)r24～30m 處疑似擴(kuò)孔，可推斷該樁24～30m 處疑似存在巖溶發(fā)育。

4 彈性波CT法

為進(jìn)一步探明該墩臺(tái)區(qū)域灰?guī)r發(fā)育情況及規(guī)模，采用跨孔彈性波CT 法，跨孔CT 平面布設(shè)結(jié)合已有鉆孔資料，探測(cè)橋墩基礎(chǔ)場(chǎng)地范圍內(nèi)灰?guī)r的位置、規(guī)模和埋深【2】。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)勘探工作的需要，在6 號(hào)墩臺(tái)區(qū)域布置2 個(gè)60m 深的鉆孔ZK6-2-1 和ZK6-2，3 個(gè)45m 深的鉆孔ZK6-1、ZK6-3 和ZK6-4，共進(jìn)行5 點(diǎn)6 組跨孔CT 的探測(cè)。重點(diǎn)獲取橋樁6-1、6-2 沿線及橋樁6-2 北側(cè)的灰?guī)r發(fā)育情況。

鉆孔與跨孔CT 平面布設(shè)詳見圖1。

根據(jù)跨孔CT 探測(cè)所測(cè)的6 個(gè)鉆孔和6 條測(cè)線跨孔CT 檢測(cè)波速影像揭示的成果進(jìn)行分析，在探測(cè)剖面有多個(gè)溶洞、巖溶發(fā)育區(qū)，分布范圍廣，部分剖面的單個(gè)溶洞規(guī)模較大。溶洞范圍內(nèi)CT 探測(cè)結(jié)果縱波波速一般為1 200～2 400m/s，可推斷溶洞為半充填或充填性溶洞，且充填物以軟塑狀粉質(zhì)黏土為主，部分夾雜微風(fēng)化碎塊。

5 結(jié)語

綜上所述，巖溶在其發(fā)育規(guī)律未被查明的前提下，對(duì)工程的危害較大，在巖溶區(qū)要取得可以滿足設(shè)計(jì)和施工的地質(zhì)資料，僅靠單一的勘察手段難以探明。為確保施工安全，必須采取不同的勘探方法和布置方法，使多種勘探成果相互驗(yàn)證，以提高地質(zhì)成果資料的精確度。

圖1 右6#墩CT掃描剖面圖