高弄1号大桥工程地质条件分析

郭 彪

(辽宁省交通规划设计院有限责任公司 沈阳市 110166)

1 工程概述

拟建桥梁位于从江县停洞镇高弄村西南侧1.8km。右线测设里程K3+821.50～K4+029.00,桥梁中心桩号K3+925.00,桥梁长度207.5m(2m×30m+2m×40m+2m×30m);左线测设里程ZK3+801.00～ZK3+991.00,桥梁中心桩号ZK3+895.00,桥梁长度190m(6m×30m)。上部结构形式为预应力混凝土T梁,下部为柱式墩/薄壁墩、轻型台/U台、桩基础。

2 场地工程地质条件

2.1 地形地貌

桥址区地貌单元属于低山丘陵地貌,拟建桥梁跨越山间沟谷,沟谷两岸岸坡较为陡峭,坡度25°～40°,桥址区地面标高介于255.6～299.5m,高差25～45m,地形起伏较大。沟谷两侧植被发育,主要为杉木。

2.2 地层岩性

上板溪群清水江组(Ptbnbq)。岩性主要为变余砂岩、绢云母板岩,其中绢云母板岩易风化,强风化层厚度较大。

2.3 地质构造与地震

(1)地质构造

根据 1∶200000区域地质图(榕江幅)及此次1∶2000 工程地质调绘成果可知,拟建桥梁未见断裂发育,地层结构在桥址区表现为单斜构造,倾向东北,岩层产状为10°∠20°。

(2)地震

桥址区地震动峰值加速度为0.05g,地震动反应谱特征周期为0.35s,地震基本烈度为Ⅵ度区。

2.4 地表水与地下水

(1)地表水

拟建大桥地表存在小沟槽流水,水量随地表降雨涨跌,主要接受大气降水及地下水渗入补给。

(2)地下水

根据桥址区地下水的赋存条件和水力特征,地下水类型主要为第四系松散岩类孔隙水、基岩裂隙水。勘探期间钻孔揭示地下水位埋深1.3～13.6m。

2.5 不良地质及特殊性岩土

桥址区未见不良地质发育,未见特殊性岩土发育。

3 工程地质特征及评价

3.1 工程地质层特征

3.1.1工程地质分层

根据地质调绘、钻探、原位测试、室内试验等综合性勘察结果,结合区域地质调查成果可知,桥址区地层岩性主要为元古界上板溪群系清水江组(Ptbnbq)绢云母板岩、变余砂岩,桥址区在勘探深度范围内可分为3个工程地质层,由上至下为:

(1)<8-4-1>全风化绢云母板岩(Ptbnbq):褐红色,风化剧烈,原岩结构、构造基本破坏,但依稀可辨。岩芯呈散体状,手可捏散,遇水易软化。

(2)<8-4-2>强风化绢云母板岩(Ptbnbq):褐红色至灰黄色,鳞片变晶结构,板状构造,主要矿物成分为绢云母、长石、石英、黏土矿物等,节理裂隙极发育,风化较均,岩芯呈碎块状,一般块径3～7cm,局部风化呈砂土状。

(3)<8-5-3>中风化变余砂岩(Ptbnbq):青灰色,砂质结构,层状构造,主要矿物成分为长石、石英等,节理裂隙发育,风化较均,岩芯呈柱状,一般节长15～25cm,岩质较硬。

3.1.2岩石试验

此次岩石试验共取中风化岩石试样2件,其中中风化绢云母板岩试样1件,中风化变余砂岩试样1件,进行单轴抗压强度试验,岩土体设计参数测试值详见表1。

表1 岩土体设计参数测试值

测试结果表明,上板溪群清水江组(Ptbnbq)中风化绢云母板岩属于较软岩,属于易软化岩石;中风化变余砂岩均属于较硬岩,属于不易软化岩石。

3.2 工程地质评价

3.2.1场地稳定性评价

场地区所处地貌单元为低山丘陵地貌,地表多有绢云母板岩出露,场地区未见断裂构造和影响路线稳定的不良地质体发育。总体评价,场地区适宜修建桥梁。

3.2.2场地地震效应

(1)抗震设防类别

根据《公路桥梁抗震设计规范》(JTG/T 2231-01—2020)中表3.1.1,该桥梁抗震设防类别属于B类[1]。

(2)场地类别

桥址区主体工程跨越相同地貌单元,桥址区上覆土层成因类型、岩土性状、厚度变化不大。为评价建筑场地类别,获取抗震设计所需地质参数,此次勘察结合场区岩土分布特点,利用主线高弄大桥GN-CZK4钻孔现场分层进行了剪切波波速测试工作。

单孔土层等效剪切波速按式(1)、式(2)计算:

(1)

(2)

上式中:Vse为土层等效剪切波速度;d0为计算深度(m),取覆盖层厚度和20m二者的较小值;t为剪切波在地面至计算深度之间的传播时间;di为计算深度范围内第i层的厚度(m);Vsi为计算深度范围内第i层土的剪切波速(m/s);n为计算深度范围内土层的分层数。

场地土层分层实测剪切波波速值、等效剪切波波速计算值以及场地类别划分结果见表2、表3。

表2 等效剪切波速表

表3 各类建筑场地覆盖层厚度 单位:m

场地覆盖层主要为黏土,覆盖层等效剪切波波速处于250≥Vse>140的土层顶面的距离确定,覆盖层厚度处于3～50m。根据《公路桥梁抗震设计规范》(JTG/T2231-01—2020)判定,桥址区工程场地为Ⅱ类建筑场地。

3.2.3桥台稳定性评价

榕江岸桥台所处自然斜坡较为陡峭,地势相对较陡,地层岩性主要为全—强风化绢云母板岩,绢云母板岩遇水易软化崩解,施工时应加强防护措施,并及时封闭坡面,做好防水排水措施。榕江岸桥台稳定性一般。

融安岸桥台所处自然斜坡较为陡峭,地势相对较陡,地层岩性主要为全—强风化绢云母板岩,绢云母板岩遇水易软化崩解,施工时应加强防护措施,并及时封闭坡面,做好防水排水措施。融安岸桥台稳定性一般。

3.2.4岩土设计参数

此次勘察各岩土层主要设计参数建议值依据室内土工试验及现场原位测试,并结合相关规范给出,具体见表4。

3.2.5水腐蚀性评价

(1)水质分析

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,水质分析结果见表5。

(2)腐蚀性评价

环境水对混凝土结构的腐蚀性及对钢筋混凝土结构中钢筋的腐蚀性评价见表6。

表6 环境水腐蚀性评价表

根据《公路工程地质勘察规范》(JTG C20—2011),拟建场地按环境类型环境水对混凝土结构具有微腐蚀性,按地层渗透性水对混凝土结构具有弱腐蚀性。在长期浸水下对钢筋混凝土结构中的钢筋具有微腐蚀性,在干湿交替下具有微腐蚀性[2]。

3.2.6土腐蚀性评价

此次勘察在陡寨隧道采取了土样,进行了土腐蚀性分析。对混凝土结构的腐蚀性及对钢筋混凝土结构中钢筋的腐蚀性评价见表7。

表7 土腐蚀性评价表

根据《公路工程地质勘察规范》(JTG C20—2011),拟建场地按环境类型地基土对混凝土结构具有微腐蚀性,按地层渗透性地基土对混凝土结构具有微腐蚀性,地基土对钢筋混凝土结构中钢筋具有微腐蚀性。

4 结论及建议

(1)此次勘察初步确定了场地区的岩土体结构及物理力学性质指标、水文地质条件,工程性质较好,桥址区未发现断裂通过和影响路线稳定的不良地质体发育。综合评价该场地区稳定性较好,适宜工程建设。

(2)根据桥址区岩土体工程地质性质,建议桥梁采用桩基础,桩基持力层置于中风化变余砂岩中,榕江岸桥台采用摩擦型桩基础,两岸桥墩桩长、桩径均根据计算和试验确定。

(3)榕江岸桥台所处自然斜坡较为陡峭,地势相对较陡,地层岩性主要为全—强风化绢云母板岩,绢云母板岩遇水易软化崩解,施工时应加强防护措施,并及时封闭坡面,做好防水排水措施。榕江岸桥台稳定性一般。融安岸桥台所处自然斜坡较为陡峭,地势相对较陡,地层岩性主要为全—强风化绢云母板岩,绢云母板岩遇水易软化崩解,施工时应加强防护措施,并及时封闭坡面,做好防水排水措施。融安岸桥台稳定性一般。

(4)桥址区地震动峰值加速度为0.05g,地震动反应谱特征周期为0.35s,地震基本烈度为Ⅵ度区。

(5)根据《公路桥梁抗震设计规范》(JTG/T2231-01—2020)判定,桥址区工程场地为Ⅱ类建筑场地。

(6)桥址区未见不良地质和特殊性岩土发育。

(7)根据桥址区地表水水质分析结果,结合工程场地环境类别、地表水与地下水的排泄补给关系,综合判定场地区环境水对混凝土结构均具有弱腐蚀性,在长期浸水下对钢筋混凝土结构中的钢筋具有微腐蚀性,在干湿交替下具有微腐蚀性。

(8)按环境类型:地基土对混凝土结构具有微腐蚀性。按地层渗透性:地基土对混凝土结构具有微腐蚀性,地基土对钢筋混凝土结构中钢筋具有微腐蚀性。

(9)桥址区地形起伏较大,建议施工图阶段加密钻孔布设,详细查明桥址区工程地质条件。