桥梁基础工程中深厚卵石层工程勘察及技术分析

巨智文

（兰州市城市建设设计院，兰州 730050）

1 引言

进入新时期，桥梁基础工程建设速度持续加快，工程面临的地质环境日趋复杂，给桥梁工程勘察带来了更大的挑战。深厚卵石层是其中之一，其多出现在山区、河流冲积扇区域内，构造较为复杂，粒径大小不一，且易夹杂坚石层、漂石层，地下水量丰富。因此，对处深厚卵石层的桥梁基础工程进行勘察非常必要。

2 桥梁基础工程概述

A 桥梁基础工程位于A 桥预留终点，与国道相接，总长为1 658.00 m。该桥梁主桥为双塔中央索面叠合梁斜拉结构，主跨为358.00 m，总长为687.11 m。总体为五跨连续半漂浮型的空间密索型布置方式，主塔高度为117.21 m，桥面宽为38.92 m。该桥梁承台为六边形，单一承台下设置了27 根钻孔灌注桩，钻孔灌注桩底部标高、直径、桩长分别为14 03.419 m、φ2.50 m、96.58 m，孔深在104.69 m，持力层为卵石层。每一个辅助墩承台下均设置了6 根长度为67.48～69.86 m 的钻孔灌注桩，孔深度为84.36 m，孔底标高为1 423.016 m，持力层为卵石层。

3 桥梁基础工程中深厚卵石层工程勘察结果统计

3.1 沉积特征

A 桥梁基础工程跨越江河，上部为冲洪积粉砂、②2 层中砂以及细砂，性能处于较差水平，性状处于稍密到中密之间，表现为两侧厚度大但中间厚度小、局部夹杂淤泥质土；与其连接的下部为软塑状淤泥质黏土以及洪积淤泥，性质处于较差水平，总厚度为5.86～22.86 m[1]。

中上部（④4）分布有厚度超过68.52 m 的3 层冲积卵砾石，夹杂有细砂薄层。其中，持力层卵砾石为含水状态，粒径大于2 cm 的颗粒含量约占65.00%，砾石径长为2.58～7.25 cm，局部含有最大粒径超出38.00 cm 的漂石。整体具有较好的磨圆度，且充填有砂砾，厚度在14.86～16.89 m，顶板标准高度在1 471.366～1 473.642 m。

中下部（⑤4）为松散状卵石层，杂色，中密度，粒径大于2 cm 的颗粒含量约占66.00%，局部砾石径长超出5.00 cm，多数砾石径长在2.56～5.98 cm。个别夹杂有次圆状漂石，母岩岩块较为坚硬，成分为石英砂岩与石英岩混合物。层厚在22.56～24.95 m，顶板标准高度在1 453.202～1 458.438 m。

下部（⑥4）为卵石层，中密状，杂色，粒径在2.00～4.00 cm，其中，粒径大于2 cm 的颗粒含量约占65.00%，极个别粒径可以达到6.20 cm，同时，含有15.00%～18.00%的圆砾石，偶尔夹杂漂石，且充填有砂性土，级配不良。层厚度较大，在22.52～65.85 m，顶板标准高度在1 427.438～1 430.748 m。

A 桥梁基础横跨江河，桥梁基础所在位置河面宽度约在328.00 m，最大水位深度约在11.69 m。所横跨河流化学类型为Cl·SO4-Mg 型，对钢筋混凝土中钢筋、混凝土结构分别具有微腐蚀、弱-中腐蚀性。

3.2 颗粒级配

依据GB/T 50123—2019《土工试验方法标准》[2]关于深厚卵石层工程性质分析的要求，对于工程土样，可选择筛分试验法，进行颗粒分析。通过对分析结果进行汇总可知，大粒径卵石、漂石对于桥梁基础工程工艺选择、应用过程具有较大影响，主要表现为密实度、颗粒大小、排列方式、磨圆度对设备选型、施工工艺的影响。基于此，可以对中下部、下部卵石层进行全颗粒分析，具体结果见表1。

表1 A 桥梁基础工程深厚卵石层全颗粒分析结果

由表1 可知，中下部松散卵石层粒径大小主要集中在6.00～20.00 cm，平均粒径百分比为41.36%，而0.50～2.00 cm 的次之，平均粒径百分比为28.62%；下部卵石层粒径主要集中在2.00～6.00 cm，平均粒径百分比为34.08%，其余为6.00～20.00 cm，平均粒径百分比为31.56%。

需要注意的是，由于地质钻孔孔径存在一定限制，直径过大的卵石极易被钻头破碎、研磨，无法保证所测量评估的颗粒径长与实际相符。即勘察统计结果无法充分反映卵石层粒径分布特征、物理特征。

4 桥梁基础工程中深厚卵石层工程勘察结果分析及反馈

4.1 深厚卵石层对基础施工过程干扰预测

地质钻探、桩基成孔均需依靠钻进设备朝着深厚卵石层削切，同时，将卵石层削切碎屑输出到钻孔外部。整个过程不可避免地对孔壁地层造成了不当干扰，再加上已形成孔洞的影响，极易造成一定范围内土体重新出现应力分布，同时，伴随区域内土体内摩擦角、黏聚力程度不一地向耕地水平发展。由于钻头提拉工艺操作阶段地下水存在动水压力，深厚卵石层孔壁坍塌风险较大，尤其是在钻孔深度处于较大水平情况下，起钻时孔内护壁剂液面会急剧下滑，引发含水层微腐蚀或弱～中腐蚀性水层向孔内渗透，加剧钻孔坍塌。除此之外，回转钻孔施工阶段级配不良模块也会出现严重泥浆漏失问题，一旦堵漏效果不佳，就会进一步加剧孔壁坍塌、卡钻、埋钻事故出现概率。

4.2 关于深厚卵石层基础施工工艺的建议

针对勘察期间发现的若干问题，建议施工人员在成孔工艺过程中选取钻头时，着重考虑卵石层粒径对于钻进运行效率、钻头磨损的影响，优选气举反循环工艺，配合大直径滚刀作业，获得更大的咬合剪切力以及竖向压力，将大粒径卵石完全破碎，保证桥梁桩基础成孔速度。同时，考虑到深厚卵石层平均厚度较大，存在大粒径卵石以及漂石，在钻进孔深度不断增加进程中卵石密实度也不断增大。因此，可以选择摩阻钻杆搭配双层底截齿转斗的方案。同时，配置耐磨焊条，以堆焊的形式操作，最大限度地防控深厚卵石层对钻头的磨损[3]。

考虑到回转钻进深厚卵石层阶段极易出现泥浆漏水问题，除增加泥浆黏度或向泥浆内添加锯末外，还建议施工人员在横跨江河两端设置一定溶剂泥浆集中搅拌池，将泥浆池划分为2 个部分，分别负责新泥浆储存和旧泥浆回收。并在钻孔前期给予搅拌完毕的膨润土泥浆充足的膨化时间，待其在泥浆池内达到完全膨化状态后，利用泥浆泵泵送到孔内。

5 结语

综上所述，由区域地质勘察结果可知，案例中桥梁基础工程深厚卵石层表现为层状结构，缺乏良好的均匀性，中密，饱和，卵石含量在65.00%以上，且级配不良，分选性能差，夹杂有软塑状淤泥质黏土、漂石。相关沉积特征表明了深厚卵石层土孔壁坍塌风险较大，甚至会引发埋钻、卡钻事故。因此，建议施工人员选择气举反循环工艺，配合大直径滚刀作业模式，以便顺利破碎大粒径卵石，保障桥梁基础工程施工质量和速度。