云南某橋梁的工程地質(zhì)安全評(píng)估

李歡 黃金

摘 要：橋梁工程的安全評(píng)估利用工程原理和系統(tǒng)的土工試驗(yàn)，對(duì)擬建或已存在的橋梁及其系統(tǒng)可能存在的安全風(fēng)險(xiǎn)以及可能產(chǎn)生的后果進(jìn)行全面的評(píng)估和預(yù)測(cè)，并且得出相應(yīng)的安全防范措施，以期在后期施工過程中規(guī)避可能出現(xiàn)的地質(zhì)問題。本文對(duì)昆明地區(qū)某橋梁工程進(jìn)行實(shí)地調(diào)研后，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行室內(nèi)試驗(yàn)，全面對(duì)該擬建場(chǎng)地的工程地質(zhì)與地質(zhì)環(huán)境，對(duì)該橋梁的基礎(chǔ)工程的現(xiàn)狀進(jìn)行安全評(píng)估，并給出相應(yīng)的工程建議。

關(guān)鍵詞：橋梁工程;工程地質(zhì);安全評(píng)價(jià);工程建議

橋梁的修建極大地促進(jìn)河流兩岸交通的便利性，推動(dòng)我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展[1-2]。由于我國(guó)疆域遼闊，地質(zhì)環(huán)境復(fù)雜，其中很多橋梁工程存在極大的安全風(fēng)險(xiǎn)，嚴(yán)重威脅了公眾安全和制約國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展[3]。所以對(duì)橋梁工程進(jìn)行工程地質(zhì)安全綜合評(píng)估變得極其重要。

橋梁工程安全評(píng)估就是利用系統(tǒng)的工程原理和相應(yīng)的土工試驗(yàn)對(duì)擬建或已有的橋梁工程可能存在的地質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)以及其可能產(chǎn)生的后果進(jìn)行綜合評(píng)估和安全風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)，并且提出相應(yīng)的規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)的措施，以達(dá)到橋梁工程及其附屬工程可以安全運(yùn)營(yíng)[4]。

該橋梁工程地處昆明地區(qū)的區(qū)域性斷裂帶之間，其地質(zhì)環(huán)境相對(duì)復(fù)雜。因此，對(duì)該工程進(jìn)行安全評(píng)估是非常重要的。本文在進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研的基礎(chǔ)上，進(jìn)行一系列的室內(nèi)試驗(yàn)，從工程地質(zhì)的角度對(duì)該橋梁工程進(jìn)行安全評(píng)價(jià)，以期為橋梁的安全運(yùn)營(yíng)提出合理建議。

1 地質(zhì)及其水文條件

1.1? 地形與地貌

擬建建筑場(chǎng)地位于西壩河河岸，地形總體上北高南低，東高西低，地勢(shì)較為平緩，地面標(biāo)高介于1887.40～1888.96m之間，高差1.56m，總體上場(chǎng)地地形較為平坦。場(chǎng)地在區(qū)域上位于昆明湖積盆地中部，地貌上屬昆明沖積、湖積盆地沉積地貌形態(tài)。

1.2? 地層巖性

經(jīng)野外鉆探揭露概橋梁工程所修建地層為第四系人工填土（Q4ml）層、第四系沖洪積（Q4al+pl）層、第四系沖積（Q4al）層、第四系沖湖積（Q4al+l）層。按其成因、土層的力學(xué)性質(zhì)共劃分為3個(gè)工程地質(zhì)單元層，4個(gè)工程地質(zhì)單元亞層。

1.3? 地質(zhì)構(gòu)造

該橋梁工程位于兩條區(qū)域性斷裂帶之間，東為小江斷裂帶，西為普渡河斷裂帶（圖1）。小江斷裂帶北起巧家，向南經(jīng)東川、嵩明、宜良、建水、開遠(yuǎn)、個(gè)舊，交于NW向的紅河斷裂上，走向近南北，全長(zhǎng)500km以上，發(fā)育歷史長(zhǎng)，經(jīng)歷多期構(gòu)造活動(dòng)。新構(gòu)造時(shí)期以來，斷裂活動(dòng)表現(xiàn)為強(qiáng)烈左旋走滑運(yùn)動(dòng)及兩側(cè)斷塊垂直差異活動(dòng)。普渡河斷裂帶北端交于四川麻塘斷裂，向南過金沙江后順普渡河河谷過三江口、鐵索橋至沙坪后偏離普渡河向南經(jīng)款莊、散旦、沙朗、滇池西、玉溪盆地西緣，止于峨山小街附近，全長(zhǎng)250 km，總體走向南北向，場(chǎng)地位于普渡河斷裂中段，主干斷裂為西山斷裂，為昆明盆地與西部低中山分界線，第四紀(jì)以來強(qiáng)烈活動(dòng)時(shí)間距今約15萬年前，為中更新世時(shí)期，為非全新世活動(dòng)斷裂。

1.4? 水文地質(zhì)條件

1.4.1? 地表水

勘察場(chǎng)地位于西壩河流域，緊鄰滇池，場(chǎng)地范圍內(nèi)地表水較為豐富，分布有一條河流，為西壩河。西壩河由東北向西南流經(jīng)，最終匯集于滇池。水位漲落主要受大氣降水的影響。

1.4.2? 地下水

根據(jù)測(cè)繪及鉆探，其橋梁工程建設(shè)場(chǎng)地按地下水的賦存條件、埋藏特征及水力性質(zhì)可分為兩類：上層滯水、孔隙潛水。調(diào)研期間適逢雨季初期，各鉆孔內(nèi)均可見穩(wěn)定地下水，地下水埋深1.5～1.8m，標(biāo)高介于1886.48～1887.45m之間，具統(tǒng)一地下水面，旱季時(shí)，地下水位可能會(huì)有所降低。

2 室內(nèi)實(shí)驗(yàn)分析

2.1 水質(zhì)分析結(jié)果

在場(chǎng)地內(nèi)不同鉆孔共采取4件水樣及4件土樣進(jìn)行水、土的腐蝕性分析。分析結(jié)果詳見表1和表2。

場(chǎng)地環(huán)境類型按Ⅱ類，地層滲透性按B類，室內(nèi)水質(zhì)分析結(jié)果判定：勘察場(chǎng)地內(nèi)的地下水對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)具微腐蝕性，對(duì)鋼筋混凝土中的鋼筋具微腐蝕性。

場(chǎng)地環(huán)境類型按Ⅱ類，地層滲透性按B類，根據(jù)鉆孔土試樣進(jìn)行土的腐蝕性試驗(yàn)結(jié)果表明，綜合判定地基土對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)具弱腐蝕性，對(duì)鋼筋混凝土中鋼筋具弱腐蝕性，對(duì)外露鋼結(jié)構(gòu)具微腐蝕性。

2.2? 橋梁工程地質(zhì)評(píng)價(jià)

2.2.1? 場(chǎng)地穩(wěn)定性及建筑適宜性評(píng)價(jià)

擬建場(chǎng)地所處構(gòu)造帶相對(duì)穩(wěn)定，無斷層通過，無地裂縫、暗浜、土洞、巖溶等地質(zhì)災(zāi)害及不良地質(zhì)作用，地形平坦，場(chǎng)地穩(wěn)定，適宜建筑。

2.2.2? 地基土工程性質(zhì)評(píng)價(jià)

根據(jù)鉆探揭露地層結(jié)構(gòu)，室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果，對(duì)場(chǎng)地地基土評(píng)價(jià)如下：

（1）素填土：主要由紅褐，褐色粘性土組成，局部含植物根莖，碎石，結(jié)構(gòu)松散。該土層組成成分差異大，且具有明顯壓實(shí)不均勻等特點(diǎn)，不能作為淺基礎(chǔ)持力層使用。

（2）粉質(zhì)粘土：天然孔隙比e平均值為1.03，液性指數(shù)IL平均值為0.33，壓縮模量Es1-2平均值為5.90 MPa，壓縮系數(shù)a100～200平均值為0.50 MPa-1，屬高壓縮性土層。該層標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)錘擊數(shù)平均值為4.3擊/30cm，強(qiáng)度較差，不能作為基礎(chǔ)持力層使用。

（3）粘土：天然孔隙比e平均值為1.03，液性指數(shù)IL平均值為0.55，壓縮模量Es1-2平均值為3.3 MPa，壓縮系數(shù)a100～200平均值為0.74 MPa-1，屬高壓縮性土層。該層標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)錘擊數(shù)平均值為6.4擊/30cm，強(qiáng)度較差，不建議作為基礎(chǔ)持力層使用。

（4）粉土：天然孔隙比e平均值為0.77，壓縮模量Es1-2平均值為7.0MPa，壓縮系數(shù)a100～200平均值為0.29 MPa-1，屬中等壓縮性土層。該層標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)錘擊數(shù)平均值為10.3擊/30cm，強(qiáng)度較好，可作為基礎(chǔ)持力層使用。

3工程地質(zhì)穩(wěn)定性評(píng)價(jià)

該橋梁工程位于昆明湖積盆地中部，地貌上屬昆明沖積、湖積盆地沉積地貌形態(tài)。據(jù)所搜集的地質(zhì)資料分析，昆明地區(qū)主要位于兩條區(qū)域性斷裂帶之間，東為小江斷裂帶，西為普渡河斷裂帶。兩條斷層距勘察場(chǎng)地均大于10km。

（1）場(chǎng)地內(nèi)除分布有一定厚度的泥炭質(zhì)土外，無其它不良地質(zhì)作用。擬建場(chǎng)地穩(wěn)定，適宜建筑。波速測(cè)試結(jié)果表明，場(chǎng)地類別為III類。

（2）場(chǎng)地屬對(duì)建筑抗震不利地段。該橋梁工程建設(shè)場(chǎng)地20.0 m深度范圍存在可能引起液化的粉土層，根據(jù)液化判別結(jié)果，判別場(chǎng)地內(nèi)粉土層為不液化土層。

（3）場(chǎng)地可不考慮軟土震陷問題。場(chǎng)地環(huán)境類型按Ⅱ類，地層滲透性按B類，綜合判定勘察場(chǎng)地內(nèi)的地下水對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)具微腐蝕性，對(duì)鋼筋混凝土中的鋼筋具微腐蝕性;地基土對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)具弱腐蝕性，對(duì)鋼筋混凝土中鋼筋具弱腐蝕性，對(duì)外露鋼結(jié)構(gòu)具微腐蝕性。

4建議與結(jié)論

（1）該橋梁所處場(chǎng)地內(nèi)地下水位埋藏淺、水量較大，需考慮地下水對(duì)基礎(chǔ)承臺(tái)的浮托力影響。

（2）為減少鉆孔樁孔底沉渣對(duì)單樁承載力較大影響的因素，鉆孔壓灌樁宜作樁底后壓漿，以提高單樁承載力，減少沉降。

（3）對(duì)施工時(shí)產(chǎn)生的“三廢”須進(jìn)行及時(shí)有效的處置，以免對(duì)施工場(chǎng)地及周邊環(huán)境造成污染。

（4）根據(jù)地基土條件及構(gòu)筑物荷載特點(diǎn)，進(jìn)行變形驗(yàn)算，并采取有效措施對(duì)變形進(jìn)行控制或調(diào)整。

（5）針對(duì)該區(qū)域水土對(duì)鋼筋及其他建筑材料的微腐蝕性，應(yīng)做好相應(yīng)防腐工作。

參考文獻(xiàn)：

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[3]劉文濤. 橋梁施工安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與應(yīng)用研究[D]. 2015.

[4]南宇宏， 劉新， 趙頌， 羊正茂. 既有橋梁評(píng)估方法探究[J]. 甘肅科技，2013，29（06）：106-109.