清水江特大橋黎平岸主墩綜合勘察與分析

李成強，陳慶

（貴州省交通規劃勘察設計研究院股份有限公司，貴州 貴陽 550081）

1 引言

清水江特大橋位于貴州省黔東南苗族侗族自治州劍河縣南寨鄉南包村附近，地處貴州中部丘原山地向湖南丘陵過渡的斜坡地帶，橫跨清水江 V 形河谷，橋梁全長396～400m，上部為2x30mT 梁+248m 鋼筋混凝土箱型拱+2x30mT 梁鋼筋砼箱形拱橋，下部橋臺基礎為樁基、橋墩基礎為樁基礎、拱座為淺基礎。通過對清水江特大橋黎平岸主墩勘察工程實例，為復雜地質條件下臨水岸特大橋主墩工程地質勘察提供勘察和設計思路。

2 黎平岸主墩工程地質概況

黎平岸主墩附近地形坡度在25°～45°之間，屬構造侵蝕淺切割中低山河谷地貌。橋梁軸線通過地面高程475.04～580.77m 之間，橋位上跨清水江，清水江下游三板溪水庫正常蓄水位475m，死水位425m，設計洪水位476.24m。基巖主要為變余凝灰巖夾凝灰質板巖，未發現斷層通過，不良地質為堆積體、危巖體、長大節理發育區。

3 黎平岸主墩綜合勘察方法與分析

根據主墩附近復雜的地質情況，對黎平岸主墩采用工程地質鉆探、工程地質調繪、高密度電法、鉆孔電視、鉆孔聲波、取樣試驗、工程類比等綜合技術手段查明場區的工程地質條件。

3.1 工程地質鉆探

根據橋梁黎平岸主墩基礎所處位置的巖土工程特性，結合橋梁荷載特點及地貌特點，共布設12 孔進行工程地質鉆探，孔深35～63m，平均孔深49m，其中主墩前抗滑樁位置鉆孔4 孔，主墩位置按照勘探鉆孔平面布置圖，方形布置，鉆孔鉆入持力層以下8～10m控制，查明了主墩附近的不良地質堆積體的分布厚度，抗滑樁及主墩附近的持力層工程地質條件。

3.2 工程地質調繪

野外地質調繪在1：2000 路線工程地質平面圖基礎上，調繪寬度沿路線及橋梁左右兩側的距離約200～300m 范圍進行，利用黎平岸主墩附近既有的綜合地質資料，為路線方案比選、橋梁選址以及勘探、測試等提供了基礎資料。通過地質調繪，查明黎平岸主墩附近主要的不良地質為堆積體、危巖體、長大節理發育區，受暴雨、河水周期性漲落及沖刷影響、施工擾動等影響，須對堆積體、危巖體、長大節理發育區采取必要的工程處治措施，做好拱座前緣巖體的加固防護措施，確保橋梁及拱座基礎的安全。

3.3 高密度電法

本次勘察使用WGMD-9 型高密度電法儀，物探勘探深度在50m 左右，利用主墩附近測區內塊石土與變余凝灰巖夾凝灰質板巖之間視電阻率差異，查明黎平岸主墩附近復雜的工程地質。根據視電阻率等值線圖和視電阻率反演色度圖，并結合地質調繪鉆探資料，表明塊石土厚度在0～4m 之間；強風化層厚度在9～17m 之間；基巖節理裂隙發育，巖體較破碎。高密度電法勘探地質解釋結果如下。

（1）測線視電阻率反演色度圖

（2）視電阻率等值線圖

3.4 鉆孔電視

本次勘察利用JL-IDOI2007 智能鉆孔電視成像儀，主墩處共對6 孔進行了孔內成像，檢測鉆孔內壁地層巖性及構造分布發育，軟弱夾層、巖體破碎程度等，根據典型鉆孔ZK13、ZK21 進行的孔內成像顯示，結果分析如下：

（1）ZK13 鉆孔：0～20.4m 為套管，22.7～23.4m、23.7～24.3m 段巖體較為破碎，其余巖體較完整。

（2）ZK21 鉆孔：0～3m 為套管，22.5～23.9m、29.8～32.5m 段巖體較為破碎，其余巖體較完整。

3.5 鉆孔聲波

勘察期間采用RSM-SY5 聲波測試儀，結合聲波在巖體中的傳播差異性，利用主墩位置工程地質勘察鉆孔，進行孔內必要的鉆孔聲波測試，主要目的為：計算巖體的完整性系數，根據完整性系數的大小劃分巖體的完整程度，測試結果如下：

表1 巖體完整性系數分析結果表

3.6 取樣試驗

按照橋梁主墩勘察要求，野外工程地質勘察鉆探期間選擇18 件巖樣進行室內巖石試驗和水質分析等，通過對巖石包括重度、單軸天然抗壓強度、縱波波速、彈性模量、泊松比、粘聚力C、內摩擦角φ 以及地下水水質類型等測試提供物理力學試驗指標，其物理力學試驗成果見表2

表2 巖石物理力學試驗指標統計表

橋區地下水為碳酸鹽鈣質水，地下水對混凝土結構具有微腐蝕性。

3.7 工程類比

根據清水江特大橋橋區工程地質條件及橋型布置方案，黎平岸岸坡穩定性問題主要為：主墩附近拱座后緣發育危巖體，對橋梁施工及結構安全存在安全隱患；拱座區域為崩塌堆積體塊石土，前緣臨水，庫水作用下前緣臨水岸坡為順層易失穩；引橋段拱座施工時基坑后挖方邊坡為順層邊坡，存在不利結構面組合易發生滑塌失穩。綜合以上各種不利因素，采用極限平衡法的簡化Bishop、Sarma、離散元強度折減法，建立簡化的地質力學模型，綜合黎平岸岸坡穩定性分析結果，對拱座前緣、后緣以及兩側基坑建議采取必要的支擋措施。

4 結語

本次勘察通過多種勘察技術手段和綜合分析，查明了主墩附近地形地貌、地層巖性、地質構造及地震、不良地質、水文地質等工程地質條件，為施工圖設計和橋位選址方案比較提供了依據，對不良地質進行必要的工程處治后適宜建橋。