１０２ 西部探矿工程 ２０１１年第４期 特大型桥梁工程地质勘察特点 李友龙 （江苏省水文地质工程地质勘察院，江苏淮安２２３００５） 摘要：提出特大型桥梁工程地质勘察阶段的划分、勘察工作程序、勘探点的布设以及勘察手段，指明 特大型桥梁勘察几个关键性问题与岩土分析评价要点。 关键词：特大型桥梁；工程地质勘察；关键性问题 中图分类号：Ｐ６４文献标识码：Ｂ文章编号：１Ｏ０４～５７ｌ６（２Ｏ１１）Ｏ４一Ｏ１Ｏ２一Ｏ３ 随着我国经济的迅猛发展，我国的桥梁建设近几年 得到大幅提升，尤其是跨江、跨海的特大型桥梁如雨后 春笋般出现。作为特大型桥梁，基础类型多采用深大基 础，而桥梁的质量保证主要取决于基础的稳定性，对桥 址区地层精度要求高，提供的地基参数要求准确。因此 桥址区工程地质勘察工作非常重要，它将为设计部门提 供准确可靠的工程地质数据，相关岩土体的物理力学性 在前期阶段补充水文地质专题勘察、物探专题勘察、断 裂专题勘察等工作。 １．２特大型桥梁勘察工作程序 特大型桥梁勘察工作程序一般为：前期工作，钻探 施工、土工试验和勘察成果的整理等。 特大型桥梁勘察，前期工作准备充分与否，关系到 勘察过程的顺利与否和勘察工作质量，如现场资料的收 集与分析，必要时应踏勘现场，了解现场的地形地貌、气 质和所需的其他有关地质资料，以便安全、耐久、节约、 环保的设计。结合近几年来特大桥的勘察实践总结出 特大型桥梁工程地质勘察的特点以及应注意的几个问 题，供大家在今后同类项目勘察时提供参考。 ｌ勘察阶段的划分、勘察工作程序 １．１特大型桥梁勘察阶段 象水文、水域特征及地层情况，按照统一的技术要求编 写工程地质勘察大纲；人员安排上要进行充分的酝酿， 各方的协调，选择胜任岗位要求的适岗人员，关键是项 目负责人的选定、钻探设备的选取方面：特大桥一般都 是跨大江大河以及海湾，水域钻探是特大型桥梁工程地 质勘察的主要内容，尤其是水上施工船只的选定，船型 的大小、船锚的固定、船上平台的搭建设与安装。钻探 船与钻探平台的稳定性决定钻探施工质量，钻探平台因 钻探船的晃动易造成地层划分不准确，并对取样和原位 测试的质量产生影响。 在实施钻探的过程中进行岩土工程测试与原位测 试等工作，同时开展室内土工试验工作。勘察成果文件 特大型桥梁勘察阶段可分为可行性研究、初步勘察 和详细勘察三个阶段，不同勘察阶段有着不同的勘察精 度和要求。 可行性研究阶段是在收集分析有关勘察资料的基 础上，为了研究桥址区区域工程地质条件，尤其是对桥 址方案的比较起关键作用的不良地质、特殊性岩土作必 要的工程地质勘察，为桥址比选方案提供地质依据，以 满足桥址区地层稳定评价分析及可能采取的基础型式。 初步设计阶段勘察是对拟建桥址场地作进一步工 的整理：将搜集的资料、勘察资料的数据进行分析统计， 解决各勘察阶段提出的目的与任务。 程地质比选工作、为初步选定的工程场地、设计方案和 编制初步设计文件提供必要的工程地质资料。 详细工程地质勘察是在初步设计确定的大桥位置 基础上有针对性地进行工程地质勘察工作，为大桥基础 工期的合理布置，一切应有条不紊地安排。必要时 工作大纲应经过专家组的审查。切不可为了赶工期抢 进度，盲目进场施工，结果会导致设备不匹配，人员不胜 任，试验项目有漏缺，甚至出现返工，勘察质量达不到设 计要求。 设计提供准确完整的工程地质参数，满足基础设计、地 基处理设计以及基础的施工等。 ２ 勘探点的布设及勘察手段 ２．１ 勘探点的布设 各勘察阶段关键点是初勘和详勘；另外，必要时可 ＊收稿日期：２０１￣Ｉ１－２２ 作者简介：李友龙（１９６４一）。男（汉族），江苏高邮人，高级工程师，现从事水文地质、工程地质、环境地质勘察研究工作。 ２０１１年第４期 西部探矿工程 １０３ 作为现场项目部，首先要吃透设计意图，一般勘探 土类的状态判别，并提供承载力指标；在软土地区还经 常采用还采用静力触探试验（ＣＰＴ）、十字板试验（ＶＴ）、 点的布设根据勘察阶段、桥址区的地形地貌、地层岩性 及大桥基础型式综合布设。可研究阶段一般按桥塔墩、 边墩、锚墩位布置控制性钻孔，孔距取决于墩位。按规 旁压和扁铲侧胀试验等。近几年多功能孔压静力触探 试验（ＣＰＴＵ）得到了广泛的应用，主要为了获得悬索桥 锚碇开挖土层天然状态下的物理力学指标，但目前国内 带孔压探头的静探其测试参数的精度还有待提高，国内 一范要求，初勘勘探点一般不少于７个孔，由于孔少，多为 技术性钻孔，即取样孔兼标贯试验孔，取样后宜进行标 准贯入试验，而详勘工作量则较多，勘探点多布设在基 些知名院校多采用国外设备进行科学研究之用，尚未 础轮廓线的周边或中心，持力层稳定的层位，一般隔墩 布孔；地质条件复杂，地层分布不稳时一般逐墩布孔。 这里需注意的问题：岩浆岩地区勘探要特别小心注意， 首先是勘探孔的深度，如花岗岩地区的差异风化、球形 风化往往导致风化岩判断不准，导致孔深不够，桩长变 短。第二，差异风化导致同一桥墩横向上地层变化大， 有时会出现桥墩左右幅桩尖持力层不在同一标高上。 故在钻孔布设时如布设在桥轴线，即可能导致钻孔偏 少，孔深不够等情况。 ２．２勘察手段 为保证勘察质量与勘察进度，取得准确完整的勘察 测试数据以及桥梁设计建设的经济性，合理选用勘察手 段十分必要。特大型桥梁勘察常用的勘察手段将岩土 水测试、原位测试试验（标准贯人试验、动力触探试验、 静力触探试验）、物理勘探与钻探配合采用。在软土地 区还经常采用旁压试验、十字板试验以及荷载试验等。 ２．２．１岩土水测试 岩土水的测试项目应具针地性，根据大桥基础型 式、桥梁结构特点，我国目前大桥桥型结构多采用悬索 桥和斜拉桥两种形式，一般地讲，悬索桥的项目试验侧 重点在主塔和锚碇位置，主塔主要关心的是桩基持力层 的选择，当基岩埋藏较浅时，一般多采用嵌岩桩，当第四 系厚度较大时，多采用摩擦桩；锚碇位置，基础设计主要 关心的是沉降变形和基础稳定，所以悬索桥的主要测试 项目为土的变形指标、剪切指标，尤其要了解土的固结 历史，锚碇受力范围内的主要地层要有高压测试项目， 如粘粒含量较高时还要考虑它的膨胀性，同时还要考虑 土的渗透性参数，如地层渗透性较强、涌水量较大时还 要考虑采用抽水试验来确定含水层的水文地质参数，包 括渗透系数、涌水量（单位涌水量）、影响半径等主要参 数。 ２．２．２原位测试 一般特大型桥梁勘察的原位测试手段比较多，常见 的有标准贯人试验、重型动力触探试验。标准贯人试验 多用于第四系状态尤其是砂层的密实度判别，提供地层 的承载力及桩基的侧摩阻力，有时标准贯人试验还有助 于花岗岩地区的风化界限的判定；重型触探多用于碎石 形成生产力；旁压和扁铲多用于悬索桥锚碇区的基坑侧 壁参数的提供，如基床系数，地基土水平抗力系数的比 例系数等。 ２．２．３物理勘探（简称物探） 物探工作多用在工可和初勘阶段，目的为探明桥位 区地层的地质构造，确定地下（水下）障碍物、地下管线 的分布位置，水中多采用浅剖浅地层地震、单道或多道 地震、陆域多采用井下ＣＴ、高密度电法，需要指出的是 孔内ＣＴ对岩溶地区溶洞的解译和判别效果较佳。 孔内波速测试是大型桥梁勘察中必做的项目，剪切 波主要用于场地地震效应的分析评价和地震动参数的 提供。压缩波主要用于风化岩的界线划定和岩石完整 性判别。 近几年应用较多的还有孔内数字成像技术，该技术 获得的图像直观、清晰，能定量分析如岩层的破碎程度、 节理裂隙的位置、产状、密度，岩溶的大小、充填情况，判 定较准，不足的是需要孔内清水洗孔换浆，要求操作要 快，否则容易造成塌孔埋藏探头设备等。 ３特大型桥梁勘察几个关键性问题 ３．１地震与断裂构造的勘察 特大型桥梁对抗震要求较高，仅结合地震裂度区划 图所给出的区划图不能满足大桥抗震设计要求，因此， 在工程地质勘察中要进行地震裂度复核和地震危险性 评价ｎ］。断裂构造对特大桥桥位、桥墩选择、基础型式 和埋置深度有较大的影响，勘察过程中要了解断裂的活 动性，对一些宽厚断层，要查清断层的走向、倾向、倾角、 破碎带宽度、充填物等。总之，地震与断裂构造的勘察 对桥址的选址至关重要，一般遵循的原则是：尽量避开 强震震中区以及活动断裂和发震断裂。 ３．２不良地质的勘察 不良地质的勘察要查清桥址区不良地质及特殊性 岩土的分布及类型，重点是勘察桥位区发育的软岩、极 软岩、软弱夹层以及岩溶桥基以及砂类土的地震液化 等。 软岩、极软岩承载力低，易于变形，遇水极易崩解变 软，选择做为桩端位置时应进行试桩现场确定其桩基参 数。在桥基岩体中存在一些厚度比相邻岩层的小的软 １０４ 西部探矿工程 ２０１１年第４期 弱夹层，力学强度和变形模量较低，饱和抗压强度仅为 析、河势分析及河床变迁）的研究成果，对场区的地形地 干抗压强度的二分之一或更低，有些遇水崩解，易造成 桥基础沉陷变形和滑移。选择桩端位置时在可能的情 况下尽量对基岩软弱夹层应予避让，一般桩穿越软弱夹 层达到下部完整基岩。 貌、地层分布、桥址区的地质构造、不良地质与特殊性岩 土、各岩土层的物理力学特性、基础持力层的选择和基 估等因素进行评价。 础岩土设计参数以及大桥基础施工对环境的影响与评 岩溶桥基的勘察应首先运用地球物理勘探对桥位 区岩溶发育的总体规律有总体认识，如岩溶发育程度和 发育特点；通过钻探进一步查明岩溶的基本形态、规模 大小、洞穴顶板岩层厚度及性状、充填物的特点等。岩 溶发育地区应逐桩进行钻探，使桩端以下有２倍桩径的 完整岩体。 砂性土的地震液化是建筑中最常见的一种不良地 质现象，桥基勘察中除了依据《建筑抗震设计规范》进行 评价，还要遵循《公路工程抗震设计规范》进行评价。 ３．３地下水的勘察 另外，特大型桥梁岩土分析评价根据斜拉桥、悬索 桥各自特点有侧重进行分析评价，斜拉桥关注的是主 墩、过渡墩、辅助墩和各引桥桥墩位置的桩端持力层特 性及桩基设计参数，岩土物理力学指标参数的统计应按 主塔、过渡墩、辅助墩及两侧引桥分别统计，而悬索桥除 主塔墩的桩基持力层位置选择外，更关注的是锚碇的埋 深范围内的岩土层的物理力学性质，如土层的压缩性、 强度指标，同时还要关注它的水理性质，如土层的渗透 施。 性，因为它关系到锚碇的沉井方式和对地下水的处治措 悬索桥锚碇位置采用深基坑开挖、沉井、地下连续 强等施工时，勘察时需要查明各含水层的渗透陛能以及 结论与建议要明确给出场地建桥的适宜性，主要的 不良地质问题，各工程地质层的主要岩土物理力学参数 出施工中需要注意和解决的问题及事项。 ５结束语 涌水量的大小，尤其是重视砂类土的地下水勘察。因 此，对锚碇地场进行抽水试验是求得这些参数常用的手 段之一，对于砂层较浅较薄的场地，可进行简易抽水；若 含水层厚度大，地下水量丰富，应进行分段抽水试验，在 及桩基参数，建议的基础型式及持力层位置，同时要提 特大型桥梁的勘察过程中要对工程勘察特点进行 抽水试验的同时，进行地面沉降观测，沉降观测点应该 布设在锚碇抽水试验可能影响的区域内，以抽水井为中 心，按十字法布置。 通过水文地质试验能查明含水层的性质、含水量以 分析，以“勘察技术要求”为目标，以现行有关规范为准 则，充分利用搜集的地质资料，并考虑桥址区水域条件 和特征，制定一整套行之有效的勘察技术方案与安全保 障措施。同时要充分明确设计意图，做到有的放矢，重 点突出，从而达到工程地质勘察的目的。 参考文献： 及渗透系数等，以及地下水类型、地下水水位、流向、流 速、补给来源、变幅大小、与地表水的水力联系等。 ４特大型桥梁岩土分析评价要点 特大型桥梁岩土分析评价针对不用的勘察阶段评 Ｅ１３徐福兴，石林．长江中下游特大型主要工程地质问题的勘 （４）：３７７－３８０． 价的侧重点也有所不同，可行性研究阶段主要是定性评 价，为定量评价提供依据，为选址奠定基础；详细勘察依 察与研究ＥＪ］．地球科学一一中国地质大学学报，２００１，２６ 据拟定的桥址区地质环境因素，进行岩土工程评价，侧 重于工程地质的因素在里面。虽然工程地质条件分析 和评价方法不同，但评价的内容基本一致，根据所有外 业工作的成果，结合其它专题（遥感、地震安评、水文分 Ｅ２３梅应堂．特大型桥梁工程地质勘察区域地壳稳定性研究 ［Ｊ］．人民长江，２００２，３３（７）：１３－１５． Ｅ３］ 中华人民共和国行业标准．ＪＴＪＯ６４—９８公路工程地质勘察 规范［ｓ］．北京：人民交通出版社，１９９９． （上接第１０１页） 为斗晏地区铀矿富集提供了良好的基础，形成了斗晏地 区铀矿化（体）。 ５找矿前景及今后工作方向 花岗岩型铀矿床是我国重要的矿床类型，据统计占 总储量３８ 以上，该地区是我国花岗岩型铀矿床最主 要的控矿单元。斗晏地区铀矿成矿机理相对简单，即富 铀岩体及构造活动，罗浮岩体及龙廷岩体在该地区均有 大面积出露，于岩体内寻找北东向构造特别是北东向与 北西西及东西（或近东西）向构造的交结复合地带，是斗 晏地区找寻新的铀矿点的关键。
