设计地质详细勘察报告

PAGE2PAGE1前言工程概况拟建长春市两横两纵快速路系统工程，是长春市快速路系统的重要组成部分。设计荷载为公路-I级；桥梁上部结构为简支变连续小箱梁或现浇连续箱梁；下部结构为桩柱式桥墩、钻孔灌注桩基础（φ1.5m～φ2.0m），预估设计承载力：1.5m桩径的单桩容许承载力为10000KN，2.0m桩径单2)《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTGD63-2007）3)《公路桥梁抗震设计细则》（JTG/TB02-01-2008）场地土的构成与特征本次勘察最大钻探深度为55第①层人工填土：属杂填土，上部主要为现有道路路面、路基，下部以粘性土为主，含砖头、碎石等杂物，结构松散，稍湿，力学性质差。一般层厚为1.50～3.00m，平均厚2.5m，局部变化大，如在小河沿河岸附近SWX31等孔该层厚8.5m。层底标高为191.87～202.35m第②1层粉质粘土：第四系冲积层，黄褐色，含氧化铁，可塑～软塑，以可塑为主，中湿，中压缩性，稍有光泽，干强度及韧性中等。不均匀夹有粉土。层厚为0.40～3.40m，层底标高为194.64～200.74第③1层有机质粉质粘土：灰黑色，含有机质，可塑～软塑，饱和，中偏高压缩性，稍有光泽，干强度及韧性偏低。沿线大部分区域均有分布，层厚为0.40～5.80米，层底标高为192.73～198第⑤1层中粗砂：第四系冲洪积层，灰色，含泥量10%左右，底部含少量卵砾石，粒径2cm-10cm。主要矿物成分有石英、长石，稍密～中密、饱和。层厚为0.60～5.90m，层底标高为189.08～195第⑨层全风化泥质粉砂岩：白垩系沉积岩，全风化，以紫红色厚层～巨厚层泥质粉砂岩为主，夹大量泥岩，无规律性，互层状构造，泥质～砂质结构，以泥质碎屑为主，主要成分为粘土矿物。结构基本破坏，大部分风化成硬塑粘土状，胶结性差，手可捏碎，浸水及风干后极易崩解，具软化性。表部偶见20～30cm厚的残积土，分布不稳定，下部极破碎，标贯击数一般30～50击，局部因基岩风化程度稍低残留岩块，标贯击数大于50击，岩体质量基本等级为V级，本层原状岩样难以采取。层厚为1.20～6.50m，层底标高为186.49～19第⑩层强风化泥质粉砂岩：白垩系沉积岩，强风化，以紫红色、灰色厚层～巨厚层泥质粉砂岩为主，夹大量紫红色砂质泥岩，无规律性，互层状构造，砂质～泥质结构，由砂～粉砂级碎屑和泥级碎屑组成，以粉砂级碎屑为主，主要成分为石英、长石及粘土矿物。结构大部分破坏，风化裂隙很发育，呈碎屑状、碎块状，手可捏碎，泥质胶结为主，胶结性较差，局部夹硅化薄层，强度较高，钻机有跳车现象，浸水及风干后极易崩解，具软化性。岩体破碎，标贯击数大于50击或反弹，岩体基本质量等级为V级，平均单轴抗压强度fr=0.78MPa。层厚为9.3～16.5m，层底标高为172.97～178.50第⑾层中风化泥质粉砂岩：白垩系沉积岩，中风化，以紫红色、深灰色厚层～巨厚层泥质粉砂岩为主，与紫红色砂质泥岩，成互层状分布，两种岩性薄厚不均，无规律性，互层状构造，砂质～泥质结构，由砂～粉砂级碎屑和泥级碎屑组成，以粉砂级碎屑为主，主要成分为石英、长石及粘土矿物。结构部分破坏，风化裂隙发育，呈碎块状、层状，浸水后手可掰开，泥质胶结为主，胶结性较好，不均匀夹多层硅化薄层，强度较高，钻机有跳车现象,浸水及风干后易崩解,具软化性。岩体较破碎，岩体基本质量等级为V级，平均单轴抗压强度fr=1.74MPa。该层未揭穿，底部接近弱风化。各岩土层分布特征详见工程地质剖面图。说明：沿卫星路及仙台大街延伸方向的纵剖面勘探点间距为勘探点在拟建南环、东环中轴线上投影距离，其它方向剖面的勘探点间距为勘探点实际距离。为现状道路，沿线有地下管线分布，对拟建工程有影响，应进行物探专项调查。地基土的冻胀性及场地标准冻结深度长春市标准冻深为1.70m，场地土为季节性冻土，冻深范围内地基土主要为①层人工土及②1层粉质地基承载力根据野外钻探、室内试验结果，结合行业标准《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTGD63-2007）及地区经验，确定地基承载力基本容许值fa0（kPa）详见表3.1.2表3.1.2地基土（岩）承载力基本容许值表层号地基（岩）土名称承载力基本容许值fa0（kPa）①人工填土——②1粉质粘土160③1有机质粉质粘土90⑤1中粗砂200桩基工程拟建桥梁上部结构为简支变连续小箱梁或现浇连续箱梁；下部结构为桩柱式桥墩、钻孔灌注桩基础（φ1.5m～φ2.0m），预估设计承载力：1.5m桩径的单桩容许承载力为10000KN，2.0m桩径单桩容许承载力大于12000KN。桩基持力层的选择根据本次钻探揭示，拟建场地浅部松散土层厚度小，工程性质一般，不宜作为拟建桥梁桩基持力层；第⑨层全风化泥质粉砂岩：白垩系沉积岩；第⑩层强风化泥质粉砂岩：白垩系沉积岩，工程性质较好，但由于二者埋深浅、层厚小，提供的单桩承载力不高，难以达到设计要求，故不宜作为桥梁桩基持力层；第⑾层中风化泥质粉砂岩：白垩系沉积岩，平均单轴抗压强度fr=1.69MPa。该层工程性质良好，埋深25m左右，埋藏适中，下部为深厚的中～微风化基岩，故建议以该层作为拟建桥梁的桩基持力层，桩基入土深度可根据设计承载力要求确定。但由于该层夹较多硅化夹层，钻孔灌注桩成孔有一定难度，桩基进入该层不宜过深。桩型选择由于拟建场地为现状道路，沿线有较多地下管线，道路两侧建构物较密集，周边环境对挤土效应及噪音敏感，且桩基须穿透全、强风化基岩，预制桩沉桩困难，故拟建桥梁应选择无挤土效应的钻孔灌注桩，而拟建桥梁桩基单桩容许承载力要求10000KN～12000KN，单桩承载力要求高，根据长春当地经验，宜选择大直径灌注桩桩型，推荐桩径1.5～1.8m。为提高单桩承载力，减少桩底沉渣的不利影响，可考虑采取桩端后压浆工艺。成桩可能性及对周围环境的影响钻孔灌注桩常用的机械成孔工艺，有反循环钻机、冲击钻机及旋挖钻机等，根据拟建场地工程地质条件，结合长春市施工经验及施工设备情况，对各种工艺成桩可能性分别评价如下：(1)、反循环钻机工艺：施工效率较高，噪音小，存在废浆对环境的污染，该工艺在长春市利用普遍，施工经验较丰富，且设备较多，但由于施工队伍有施工水平参差不齐的现象，成孔质量与速度不同。由于采用泥浆护壁，混凝土必须利用导管水下灌注，且拟建场地存在③1层有机质粉质粘土及⑤1层中粗砂等土层，易造成断桩、夹泥、缩颈、露筋、离析、塌孔等问题，影响成孔成桩质量，施工时应采取合适的泥浆比重，浇灌混凝土时控制拔导管节奏。常用的三（四）翼钻头对第四系地层及白垩系弱胶结的风化岩钻进效果较好，但拟建场地风化岩层局部夹少量厚度约10～100cm厚的硅质胶结硬质砂岩薄层，强度较高，分布无规律，正常三（四）翼钻头在该层钻进困难，且易损坏钻头，必须采取相应施工措施。例如:1)选择稳定性好，钻进能力强的反循环钻机，以功率大，钻杆刚度大的钻机为好；2)改制钻头，提高进尺率，增加钻头的稳定性；3)双泵合一，增大泥浆流量；4)钻头刚接触硬质岩石时，不宜钻进过快，宜缓慢进尺，直至钻头平稳、各项参数均较正常后，方可加速钻进。5)必要时更换菠萝钻头、牙轮钻头（滚刀钻头）或小钻头钻进大钻头扩孔。(2)、旋挖钻机工艺：旋挖钻机是一种适合入岩深度不大的建筑基础工程中成孔作业的施工机械，具有装机功率大、输出扭矩大、轴向压力大、机动灵活、施工效率高、污染少、功能全及适应性强等优点。对干硬性黏土可不用稳定液护壁，采用干式旋挖工法，一般的覆盖层采用静态泥浆护壁的湿式旋挖工法，它广泛应用于桥梁、市政建设、高层建筑等基础的钻孔灌注桩工程，在长春市部分大桥基础施工中应用良好。拟建桥梁工程如采用该种工艺，宜采用多桩承台，减小单桩承载力要求，减小桩基入岩深度，从而减小施工难度；如单桩承载力要求高，桩基入岩深度大，则应慎重，须进行试成桩并进行专家论证。对于本工程，如采用旋挖钻机，在施工中应注意解决以下几个问题：1)由于拟建场地位于伊通河一级阶地，普遍存在砂层，若采用旋挖钻机施工，存在砂层易塌孔以及遇硬度大的砂岩、硅化夹层时（天然单轴抗压强度局部接近30MPa）施工难度大等问题，故建议选择典型段进行尝试，然后再做推广。2)机械就位、护筒埋设：对旋挖钻机底座场地进行平整、夯实处理，避免在钻进过程中钻机产生沉陷，旋挖钻机在埋设护筒时，应由人工进行辅助配合，护筒埋设利用旋挖机的钻斗挤压作用做相应的调整。3)泥浆初次注入时，垂直向桩孔中间进行入浆，避免泥浆沿着护筒壁冲刷其底部，致使护筒底部土质松散。因钻机施工中泥浆可以防止孔壁坍塌、抑制地下水、悬浮钻渣等作用，是保证孔壁稳定的重要因素。由于地基浅部分布有有机质粉质粘土层、砂层，地下水位较高，调制出良好泥浆的各项性能指标尤为重要。施工过程中应随时检测清孔后灌注砼时泥浆的各项性能指标，确保泥浆对孔壁的撑护作用，避免发生施工事故。4)钻机施工中检查钻斗，发现侧齿磨怀，钻斗封闭不严时必须及时整修。控制钻斗钻进、提升速度：旋挖钻机钻机过程中应严格控制钻进速度，避免钻进尺度较大，造成埋钻事故。钢筋笼或探孔器向孔内放置时，应由吊车吊起，将其垂直、稳定放入孔内，避免碰坏孔壁，使孔壁坍塌，在砼浇筑时出现废桩事故。5)由于拟建工程场地存在分布不稳定的多层薄厚不一的硅化夹层，该层致密坚硬，当遇到该层时，建议采用适当施工工艺，如采用“二次扩孔或选用冲击钻头等方法。(3)、冲击回转钻机（潜孔锤）：主要适用于拟建场地中～微风化岩层，存在废浆对环境的污染，长春市地区利用率较低，施工经验较少，成孔的质量相对稍差，易出现垂直度、孔径及取渣麻烦等问题；桩基设计参数的确定根据野外钻探、室内试验及原位测试结果，结合行业标准《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTGD63-2007）及地区经验，确定地基承载力基本容许值fa0（kPa）及相关桩基参数详见表3.3.4表3.3.4地基土（岩）承载力容许值及相关桩基参数表层号地基（岩）土名称承载力基本容许值[fa0]（kPa）钻（挖）孔桩桩侧土的摩阻力标准值qik（kPa）天然湿度的岩石单轴极限抗压强度标准值[frk]（MPa）②1粉质粘土16050——③1有机质粉质粘土9020——⑤1中粗砂20060——⑨泥质粉砂岩（全风化）24090——⑩泥质粉砂岩（强风化）300120——⑾泥质粉砂岩（中风化）4001401.69单桩轴向受压承载力容许值[Ra]（KN）的估算为了对桩基的工程地质条件作进一步的评价，现根据《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTGD63-2007）第5.3.3条的规定，选取⑾层中风化泥质粉砂岩为桩端持力层，以勘探点作为具体桩位，按公式：[Ra]=计算，其中m0：：清底系数，λ：修正系数，k2：容许承载力随深度的修正系数。估算单桩承载力[Ra]如下表3.3.5表3.3.5单桩轴向受压承载力容许值估算表孔号桩径(m)桩顶标高(m)桩底标高(m)计算桩长(m)fa0(kPa)m0λk2qr(kpa)[Ra](kN)SWX431.5197.15167.1530.04000.700.650182.008252157.1540.0115511.8197.15167.1530.09980SWX1501.5197.16167.1630.08050157.1640.0113481.8197.16167.1630.09737SWX122（主跨）1.5199.44169.4430.07248159.4440.0105471.8199.44169.4430.09737