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复杂岩溶区海上一桩一孔施工勘察关键技术研究 【摘要】本文首先介绍了复杂海上岩溶区一桩一孔桩基施工勘察的必要性，接着结合具体工程探讨了勘察工作重点及关键技术。 【关键词】复杂地质条件；岩溶发育；桩基；施工勘察 0、前言 海上岩溶区受地质构造的影响，一般呈现岩溶强发育的特点，基岩面起伏很大，且浅层溶洞非常发育。而海上桩基工程一般均为大直径嵌岩桩（桩径大于1米），要求的单桩承载力相对较大，桩底需全断面作用在稳定的中分化或微风化基岩上。由于桩基施工成孔大多选用机械成孔的方法，仅仅依靠打桩机钻进状态及所取上来的岩渣无法准确判定桩底是否为全断面的稳定基岩，而且更不能确定桩底以下3-5米范围内是否还发育有溶洞、软弱夹层等影响桩基稳定的不良地质作用。因此在岩溶发育区进行大直径灌注桩的桩基施工勘察是十分必要的。 1、工程概况 大连普湾新区14号路跨海桥北接炮台镇鲍鱼岛村，南接石河镇北海，横跨普兰店湾。普湾新区14号路跨海桥为特大桥，全长2613.768 m，主桥跨径布置为70+3120+70=500m，采用挂篮悬臂现浇施工法；预制段引桥采用340m的先简支后连续预应力砼梁桥，采用预制小箱梁，架桥机逐孔架设施工；北侧现浇段引桥分为两联，第一联跨径布置为530=150m，第二联跨径布置为35+40+34+234.2=177.4m，均采用预应力砼连续梁桥，支架上现浇施工。考虑到桥梁景观效果及将来海域的更大限度使用，主桥部分设有三个120跨径的大跨，跨径布置为70+3120+70=500m；预制段引桥采用40m一跨的预应力连续梁桥结构，采用预制小箱梁、先简支后连续的结构形式，三跨一联，主桥南、北侧各有七联。北岸现浇段引桥考虑到桥梁需要跨越滨海路的问题，而且桥梁座落在陆地上，因此采用现浇箱梁的结构型式。 本工程场地横跨大连普湾新区普兰店湾，场地大部分地区处于石灰岩地区，岩溶极为发育，且受周围大型断裂构造影响，基岩较为破碎。大桥基础采用大直径钻孔灌注桩基础，勘察工程需进行一桩一孔施工勘察以查明桩底岩溶的分布和发育情况。专项施工勘察需在海上进行，且综合考虑地质条件、潮汐、风浪等各种不利因素的影响，勘察内外业工作中有很多关键技术需要进行研究并付诸于实际施工当中以保证勘察工作的质量和工期。 2、岩溶区海上施工勘察合理的工作流程 接收甲方桩位蓝图（包括电子版图纸）内业按照桩中心布置勘探点，选取看差点坐标外业海上采取GPS对勘探点精确定位外业进行钻探、取样、原位测试等野外工作内业整理资料出图。 3、勘察重点分析 （1）桥梁工程采用大直径桩基础，从受力角度讲基本都采用端承桩或者嵌岩桩。勘察工作的重点之一就是查清岩石的风化程度、中风化岩面的埋深，从而为设计和施工提供合理的桩端持力层和准确的桩长。冲击成孔灌注桩（泥浆护壁）勘察工作重点：勘察时对基岩之上的土层重点查明砂性土的分布情况和松散程度。 （2）岩溶发育区桩基勘察重点：a、必须查清溶洞的分布，一旦桩底坐在溶洞上，单桩竖向承载力几乎得不到保证。b、灰岩基岩面起伏较大，刚见岩时一般较为破碎，虽然从风化程度上可以定为中风化，但是从希望利于桩底全断面嵌岩的角度考虑，可定义一部分强风化岩石。 4、勘察关键技术研究 （1）场区处于岩溶发育区，石灰岩岩石表面岩溶发育，溶沟溶槽及较大的不规则石牙普遍分布，溶沟溶槽深度达几米，溶沟溶槽中充填有粘性土， 地基极不均匀。因此钻孔质量要求高：对于岩溶区海上大桥桩基勘察工程来说，确保较高的岩芯采取率，特别是土层、溶洞及基岩破碎带和节理裂隙密集带采取率，是正确分析桥址不良地质现象、提供准确的地层持力层及承载力的可靠保证。 （2）砂性土的分布及密实程度对于日后桩基础施工具有很重要的参考价值，需采取相应的技术措施准确查明砂性土的特性。 （3） 海底分布的特殊性岩土主要为淤泥及淤泥质土，该土层为软土，具有强度低、压缩性高、渗透性差以及固结历时长、侧限约束力极小、灵敏度高等特点，因此需要准确查明其物理力学性质。 5、关键技术研究 （1）、钻船定位研究 钻探船只首先进行初步定位，定位下锚应结合风向、潮流方向进行。初定位后采取GPS高精度定位，确保平面误差及高程误差在10厘米以内。 （2）、通过钻探设备、钻具钻头、循环系统配合使用来提高石灰岩硬质岩石的钻进速度和取芯效率。 由于潮汐水动力的作用，泥浆护壁难以奏效，但在地层结构松散的情况下，跟管钻进如无泥浆护壁也难以进行，因此必须使用泥浆护壁，至少在跟管前使所钻进的局部孔壁在短时间之内保持稳定。针对在海水介质情况下施工，考虑材料的采购、制作方便、经济可行等实际情况，根据多年海上钻探经验，我们选择简易钙处理泥浆，以熟石灰作添加剂，按泥浆的5 %进行添加，能够满足以上要求。实践证明该配方能够在一定的水位差中保持孔壁稳定，使跟管钻进顺利进行，同时保证良好的岩芯采取率。 （3）、基岩上部松散土层的勘察关键技术 本工程采用多层套管跟管钻进系统钻至松散土层，首先进行标准贯入测试，然后从标贯器内采取扰动砂土样进行室内颗粒含量分析，两者结合确定砂性土的粘粒含量及密实程度。 （4）、软土取样 根据区域地质资料调查，区域内分布范围较广的淤泥及淤泥质土，勘察过程中须对该部分软土进行取样分析，在现场取样方面自行研发改进的活塞式真空薄壁负压取土器，取土盒为自行加工生产的薄壁塑料取土盒，淤泥及淤泥质土取样成功率达到100%，采取的软土土样相对一般薄壁取土器更接近原状土。 6、项目竞争优势分析 （1）通过研究钻探船只初定位及精确定位，解决了一桩一孔施工勘察定位精度要求高的问题。 （2）针对海上复杂岩溶区一桩一孔施工勘察的工作重点问题，进行了专项的勘察工作关键技术研究，并应用于实践工程当中，为以后类似地区类似工积累了丰富的实践经验。 参考文献： 岩土工程勘察规范（GB50021-2001） 公路工程地质勘察规范（JTJ064