高弄1號大橋工程地質條件分析

郭 彪

(遼寧省交通規劃設計院有限責任公司 沈陽市 110166)

1 工程概述

擬建橋梁位于從江縣停洞鎮高弄村西南側1.8km。右線測設里程K3+821.50～K4+029.00,橋梁中心樁號K3+925.00,橋梁長度207.5m(2m×30m+2m×40m+2m×30m);左線測設里程ZK3+801.00～ZK3+991.00,橋梁中心樁號ZK3+895.00,橋梁長度190m(6m×30m)。上部結構形式為預應力混凝土T梁,下部為柱式墩/薄壁墩、輕型臺/U臺、樁基礎。

2 場地工程地質條件

2.1 地形地貌

橋址區地貌單元屬于低山丘陵地貌,擬建橋梁跨越山間溝谷,溝谷兩岸岸坡較為陡峭,坡度25°～40°,橋址區地面標高介于255.6～299.5m,高差25～45m,地形起伏較大。溝谷兩側植被發育,主要為杉木。

2.2 地層巖性

上板溪群清水江組(Ptbnbq)。巖性主要為變余砂巖、絹云母板巖,其中絹云母板巖易風化,強風化層厚度較大。

2.3 地質構造與地震

(1)地質構造

根據 1∶200000區域地質圖(榕江幅)及此次1∶2000 工程地質調繪成果可知,擬建橋梁未見斷裂發育,地層結構在橋址區表現為單斜構造,傾向東北,巖層產狀為10°∠20°。

(2)地震

橋址區地震動峰值加速度為0.05g,地震動反應譜特征周期為0.35s,地震基本烈度為Ⅵ度區。

2.4 地表水與地下水

(1)地表水

擬建大橋地表存在小溝槽流水,水量隨地表降雨漲跌,主要接受大氣降水及地下水滲入補給。

(2)地下水

根據橋址區地下水的賦存條件和水力特征,地下水類型主要為第四系松散巖類孔隙水、基巖裂隙水?？碧狡陂g鉆孔揭示地下水位埋深1.3～13.6m。

2.5 不良地質及特殊性巖土

橋址區未見不良地質發育,未見特殊性巖土發育。

3 工程地質特征及評價

3.1 工程地質層特征

3.1.1工程地質分層

根據地質調繪、鉆探、原位測試、室內試驗等綜合性勘察結果,結合區域地質調查成果可知,橋址區地層巖性主要為元古界上板溪群系清水江組(Ptbnbq)絹云母板巖、變余砂巖,橋址區在勘探深度范圍內可分為3個工程地質層,由上至下為:

(1)<8-4-1>全風化絹云母板巖(Ptbnbq):褐紅色,風化劇烈,原巖結構、構造基本破壞,但依稀可辨。巖芯呈散體狀,手可捏散,遇水易軟化。

(2)<8-4-2>強風化絹云母板巖(Ptbnbq):褐紅色至灰黃色,鱗片變晶結構,板狀構造,主要礦物成分為絹云母、長石、石英、黏土礦物等,節理裂隙極發育,風化較均,巖芯呈碎塊狀,一般塊徑3～7cm,局部風化呈砂土狀。

(3)<8-5-3>中風化變余砂巖(Ptbnbq):青灰色,砂質結構,層狀構造,主要礦物成分為長石、石英等,節理裂隙發育,風化較均,巖芯呈柱狀,一般節長15～25cm,巖質較硬。

3.1.2巖石試驗

此次巖石試驗共取中風化巖石試樣2件,其中中風化絹云母板巖試樣1件,中風化變余砂巖試樣1件,進行單軸抗壓強度試驗,巖土體設計參數測試值詳見表1。

表1 巖土體設計參數測試值

測試結果表明,上板溪群清水江組(Ptbnbq)中風化絹云母板巖屬于較軟巖,屬于易軟化巖石;中風化變余砂巖均屬于較硬巖,屬于不易軟化巖石。

3.2 工程地質評價

3.2.1場地穩定性評價

場地區所處地貌單元為低山丘陵地貌,地表多有絹云母板巖出露,場地區未見斷裂構造和影響路線穩定的不良地質體發育?？傮w評價,場地區適宜修建橋梁。

3.2.2場地地震效應

(1)抗震設防類別

根據《公路橋梁抗震設計規范》(JTG/T 2231-01—2020)中表3.1.1,該橋梁抗震設防類別屬于B類[1]。

(2)場地類別

橋址區主體工程跨越相同地貌單元,橋址區上覆土層成因類型、巖土性狀、厚度變化不大。為評價建筑場地類別,獲取抗震設計所需地質參數,此次勘察結合場區巖土分布特點,利用主線高弄大橋GN-CZK4鉆孔現場分層進行了剪切波波速測試工作。

單孔土層等效剪切波速按式(1)、式(2)計算:

(1)

(2)

上式中:Vse為土層等效剪切波速度;d0為計算深度(m),取覆蓋層厚度和20m二者的較小值;t為剪切波在地面至計算深度之間的傳播時間;di為計算深度范圍內第i層的厚度(m);Vsi為計算深度范圍內第i層土的剪切波速(m/s);n為計算深度范圍內土層的分層數。

場地土層分層實測剪切波波速值、等效剪切波波速計算值以及場地類別劃分結果見表2、表3。

表2 等效剪切波速表

表3 各類建筑場地覆蓋層厚度 單位:m

場地覆蓋層主要為黏土,覆蓋層等效剪切波波速處于250≥Vse>140的土層頂面的距離確定,覆蓋層厚度處于3～50m。根據《公路橋梁抗震設計規范》(JTG/T2231-01—2020)判定,橋址區工程場地為Ⅱ類建筑場地。

3.2.3橋臺穩定性評價

榕江岸橋臺所處自然斜坡較為陡峭,地勢相對較陡,地層巖性主要為全—強風化絹云母板巖,絹云母板巖遇水易軟化崩解,施工時應加強防護措施,并及時封閉坡面,做好防水排水措施。榕江岸橋臺穩定性一般。

融安岸橋臺所處自然斜坡較為陡峭,地勢相對較陡,地層巖性主要為全—強風化絹云母板巖,絹云母板巖遇水易軟化崩解,施工時應加強防護措施,并及時封閉坡面,做好防水排水措施。融安岸橋臺穩定性一般。

3.2.4巖土設計參數

此次勘察各巖土層主要設計參數建議值依據室內土工試驗及現場原位測試,并結合相關規范給出,具體見表4。

3.2.5水腐蝕性評價

(1)水質分析

此次勘察在陡寨隧道(K6+250)中采取了地表水,在陡寨隧道中采取地下水,水質分析結果見表5。

(2)腐蝕性評價

環境水對混凝土結構的腐蝕性及對鋼筋混凝土結構中鋼筋的腐蝕性評價見表6。

表6 環境水腐蝕性評價表

根據《公路工程地質勘察規范》(JTG C20—2011),擬建場地按環境類型環境水對混凝土結構具有微腐蝕性,按地層滲透性水對混凝土結構具有弱腐蝕性。在長期浸水下對鋼筋混凝土結構中的鋼筋具有微腐蝕性,在干濕交替下具有微腐蝕性[2]。

3.2.6土腐蝕性評價

此次勘察在陡寨隧道采取了土樣,進行了土腐蝕性分析。對混凝土結構的腐蝕性及對鋼筋混凝土結構中鋼筋的腐蝕性評價見表7。

表7 土腐蝕性評價表

根據《公路工程地質勘察規范》(JTG C20—2011),擬建場地按環境類型地基土對混凝土結構具有微腐蝕性,按地層滲透性地基土對混凝土結構具有微腐蝕性,地基土對鋼筋混凝土結構中鋼筋具有微腐蝕性。

4 結論及建議

(1)此次勘察初步確定了場地區的巖土體結構及物理力學性質指標、水文地質條件,工程性質較好,橋址區未發現斷裂通過和影響路線穩定的不良地質體發育。綜合評價該場地區穩定性較好,適宜工程建設。

(2)根據橋址區巖土體工程地質性質,建議橋梁采用樁基礎,樁基持力層置于中風化變余砂巖中,榕江岸橋臺采用摩擦型樁基礎,兩岸橋墩樁長、樁徑均根據計算和試驗確定。

(3)榕江岸橋臺所處自然斜坡較為陡峭,地勢相對較陡,地層巖性主要為全—強風化絹云母板巖,絹云母板巖遇水易軟化崩解,施工時應加強防護措施,并及時封閉坡面,做好防水排水措施。榕江岸橋臺穩定性一般。融安岸橋臺所處自然斜坡較為陡峭,地勢相對較陡,地層巖性主要為全—強風化絹云母板巖,絹云母板巖遇水易軟化崩解,施工時應加強防護措施,并及時封閉坡面,做好防水排水措施。融安岸橋臺穩定性一般。

(4)橋址區地震動峰值加速度為0.05g,地震動反應譜特征周期為0.35s,地震基本烈度為Ⅵ度區。

(5)根據《公路橋梁抗震設計規范》(JTG/T2231-01—2020)判定,橋址區工程場地為Ⅱ類建筑場地。

(6)橋址區未見不良地質和特殊性巖土發育。

(7)根據橋址區地表水水質分析結果,結合工程場地環境類別、地表水與地下水的排泄補給關系,綜合判定場地區環境水對混凝土結構均具有弱腐蝕性,在長期浸水下對鋼筋混凝土結構中的鋼筋具有微腐蝕性,在干濕交替下具有微腐蝕性。

(8)按環境類型:地基土對混凝土結構具有微腐蝕性。按地層滲透性:地基土對混凝土結構具有微腐蝕性,地基土對鋼筋混凝土結構中鋼筋具有微腐蝕性。

(9)橋址區地形起伏較大,建議施工圖階段加密鉆孔布設,詳細查明橋址區工程地質條件。