新建沪昆铁路客运专线杭州至长沙段初步设计下西坑大桥工程地质勘察报告

新建沪昆铁路客运专线杭州至长沙段初步设计下西坑大桥工程地质勘察报告

'1.概述1.1工程概况拟建下西坑大桥位于江西省萍乡市芦溪县宣风镇境内，桥址区域多辟为农田及居民区，两侧桥台位于丘坡上，丘坡地势较缓，自然坡度约10～15°，植被发育。桥梁起止里程为DK787+930.27～DK788+172.88，全长242.61m，中心里程为DK788+067.94。桥式布置为：1-24.6m简支梁+2-32.6m简支梁+1-24.6m简支梁，交通较便利。1.2勘察目的和任务要求本次工程地质勘察的目的是在分析既有区域地质资料的基础上，通过地质测绘、利用杭长客运专线定测阶段钻探、室内试验等资料，详细查明桥位区地形地貌、地层岩性、地质构造、水文地质特征及特殊地质现象，经资料整理、分析，评价场地建设的适宜性，提出桥梁基础类型估算的地质参数。其主要技术要求为：1.2.1详细查明桥址地段地形地貌、地层岩性、地质构造；初步查明墩台范围内有无软弱夹层，提供基础稳定性评价及处理意见。1.2.2详细查明土的成因类型、物质成分、性质、结构特征、厚度、密实度、潮湿程度及下伏基岩面的形态等，详细查明基岩面的风化程度及分带情况。1.2.3详细查明不良地质作用、特殊岩土的性质和分布范围及对墩台稳定性的影响，提供工程措施建议。1.2.4测试岩土的物理力学指标，进行综合分析及定量评价，提出设计所需的地质参数。1.2.5详细查明桥址区水文地质特征、地下水的性质、埋藏条件，提出水质评价。1.3勘察概况及工作方法1.3.1勘察依据本桥位区工程地质勘察执行的技术规范主要包括：《铁路工程地质勘察规范》（TB10012-2007）；《铁路工程不良地质勘察规程》（TB10027-2001）；《铁路工程特殊岩土勘察规程》（TB10038-2001）；《铁路工程岩土分类标准》（TB10077-2001）；《铁路工程土工试验规程》（TB10102-2004）；《铁路工程地质钻探规程》(TB10014-98)；《铁路工程地质原位测试规程》(TB10018-2003)；《铁路工程物理勘探规程》（TB10013-2004）；《铁路工程水文地质勘察规程》(TB10049-2004)；《铁路工程抗震设计规范》（GB50111-2006）；《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）；《铁路桥涵地基与基础设计规范》（TB10025-2005）《铁路工程土工试验规程》（TB10102-2004）《铁路混凝土结构耐久性设计暂行规定》（铁建设[2005]157号）、关于发布《铁路混凝土结构耐久性设计暂行规定》等两项铁路工程建设标准局部修订条文的通知（铁建设[2007]140号）院颁《铁路勘察细则第四篇》及铁建设[2004]148号文“关于发布《铁路工程岩土分类标准》和《铁路工程地质勘察规范》两项标准局部修订条文的通知、铁建设[2007]140号文“关于发布《铁路混凝土结构耐久性设计暂行规定》等两项铁路工程建设标准局部修订条文的通知”。1.3.2勘察过程本次勘察工作于2009年6～2009年9月进行定测工作。通过地质测绘、钻探等方法查明了桥址区地形地貌、地层岩性、地质构造、基岩层面的埋藏深度和起伏状况及不良地质现象等工程地质及水文地质条件。同时还在钻孔中进行标准贯入试验及重型动力触探试验等多种原位测试，充分发挥综合勘探手段的作用，并相互补充，相互验证，并现场采集土、水、岩样品进行有关室内试验，取得了较为齐全、准确的物理力学指标。土、水、岩样品均按照设计要求进行取样和试验分析，室内实验操作及颗粒分析由具CMA认证明的湖南省神州建设工程质量检测中心完成。1.3.3勘察工作方法1.3.3.1工程地质及水文地质调查与测绘在1:20万、1:5万区域调查资料的基础上，对拟建下西坑大桥桥址工程两侧各宽200m左右的范围内进行了工程地质和水文地质调查测绘工作。重点对拟建桥址区地貌形态、地层岩性、地质构造、岩层节理及裂隙等的发育情况、不良地质分布范围以及地表水系的分布情况进行了调查。1.3.3.2机动钻探钻探机械为XY-1型液压工程钻机，钻孔直径依据钻探目的和用途确定，岩芯采取率达到有关要求。第四系土层及全风化层采用干钻，基岩的钻探使用硬质合金钻头或金刚石钻头，并按技术要求隔一定深度（一般为3m）进行原状土取样及标贯测试。原状土样的采取使用国产标准厚壁活阀式取土器，采用液压或重锤少击法，砂类土（全风化层）取扰动样，基岩取岩样。终孔24小时后测定静止水位，并取水样。并对钻孔岩芯进行数码拍照存档。 1.3.3.3原位测试根据场地工程地质条件和场地岩土工程条件，拟建场地采用标准贯入试验、动力触探试验等原位测试方法对场地岩土进行了测试。1.3.3.4室内试验室内试验主要进行了原状土样的物理力学指标测试和扰动土样的颗粒分析、岩样的抗压及矿物成分鉴定，水样主要是进行水的侵蚀性分析。1.4完成的勘探工作量情况拟建桥址工程勘察主要工作量详见表1及表2：表1定测完成勘察工作量一览表工作项目单位数量09年定测工程地质测绘km0.24工程地质钻探陆上m/孔265.75/8原位测试标准贯入试验次7重型动力触探试验次43室内试验土样试验原状样组6扰动样组2岩样试验力学指标干燥组14饱和组14水样试验对混凝土侵蚀性分析组地表水、地下水各1组表2定测勘探孔一览表勘察点名称里程高程孔深备注Jz-Ⅲ096-下西1DK787+933.6右2.5m169.1331.60Jz-Ⅲ096-下西2DK787+969.78右2.5m152.0535.50Jz-Ⅲ096-下西3DK788+002.5右2.5m159.2337.30Jz-Ⅲ096-下西4DK788+035.22右2.5m149.0932.00Jz-Ⅲ096-下西5DK788+067.94右2.5m145.7732.41Jz-Ⅲ096-下西6DK788+100.66右2.5m146.3026.70Jz-Ⅲ096-下西7DK788+133.38右2.5m152.3435.14Jz-Ⅲ096-下西8DK788+169.5右2.5m166.4235.102.自然地理概况2.1地理位置及交通概况拟建的下西坑大桥位于江西省萍乡市芦溪县宣风镇境内，附近有乡村便道通过，交通较便利。2.2地形地貌桥址处地貌主要为丘坡及丘间谷地，丘坡自然坡度为10°～15°，相对高差15～25m，植被较为发育，树木茂密，灌木、杂草丛生。丘间谷地，地势较为平坦，视野开阔，多辟为水田、旱地，零星分布有水塘。2.3气象桥址区地处亚热带季风型气候区，温暖、湿润、多雨，四季分明。据1971--2004年气象资料，年平均气温16～18℃，最高气温41.6℃（广丰附近），7、8、9三个月天气炎热，1月份为全年最低气温，极端最低气温为-8.6°（萍乡市1971年1月16日）年无霜期251～273天。沿线全年降水日数138～183天，年平均降雨量1724.88m，但时空分布不均，如上栗县(萍乡市)的年均降雨量为1565.93mm，东乡县是1773.31mm，最大为横峰县是1907.15毫米。从分布规律看从西到东有逐渐递增之趋势。从降雨的年内变化看，每年的3～6月份为最大，平均每月为245.10mm。其中最大为6月份达307.51mm；10～12月份为最小，平均每月为62.72mm，其中最小为12月份只有51.82mm。3.工程地质特征3.1地层岩性3.1.1地层岩性分布及主要特征根据本次勘测资料揭示，桥址区域表层为第四系上更新统坡残积(Q2el+dl)粉质黏土、第四系全新统冲洪积层(Q4al+pl)粉质黏土，下伏基岩为白垩系上统周田组(K2z)泥质粉砂岩、砾岩。桥址区的岩土层按其成因分类自上而下详细叙述如下：1、第四系全新统冲洪积层(Q4al+pl)：(2)1-3粉质黏土：褐黄色，可塑，土质不均匀，可见铁锰质结核，局部含砾，见夹植物根系。分布于Jz-Ⅲ096-下西2、下西5、下西6号孔附近，层厚2.1～4.6m，层面标高149.09～152.05m，土石等级为Ⅱ级。2、第四系上更新统坡残积层(Q2el+dl)：(3)1-3粉质黏土：褐黄色，硬塑，土质不均匀，可见铁锰质结核，局部含角砾。分布于Jz-Ⅲ096-下西1、下西4、下西7、下西8号孔附近，层厚4.5～4.7m，层面标高152.34～169.13m，土石等级为Ⅲ级。3.白垩系上统周田组（K2z）：(7)2-1泥质粉砂岩：该层与砾岩呈互层状，全风化，紫红色，岩石多风化呈土柱状， 局部夹少量碎块状。该层局部出露地表，分布于Jz-Ⅲ096-下西1、Jz-Ⅲ096-下西2、Jz-Ⅲ096-下西8号孔附近，层厚2.0～4.7m，层面埋深3.8～5.3m，层面标高148.25～164.43m，土石等级为Ⅲ级。(7)2-2泥质粉砂岩：该层与砾岩呈互层状，强风化，紫红色，砂质结构，中厚层状构造，节理裂隙发育，岩石较破碎，岩芯多呈块状及少量短柱状，块径：2-6cm节长3-8cm。局部风化不均，夹弱风化泥质粉砂岩、砾岩。该层在全桥址均有揭露，层厚1.0～4.9m，层面埋深2.1～15.60m，层面标高137.05～159.73m，土石等级为Ⅳ级。(7)2-3泥质粉砂岩：该层与砾岩呈互层状，弱风化，棕红色，砂质结构，中厚层构造，岩石质软，节理裂隙局部发育，岩芯多呈长柱状，节长10-50cm。该层在全桥址均有揭露，厚度0.90～14.50m，层面埋深5.10～30.00m，层面标高119.37～154.13m，土石等级为Ⅳ级。(7)3-1砾岩：该层与泥质粉砂岩呈互层状，全风化，杂色，砾状结构，砾石母岩成份为砂岩、灰岩等，含量约占50%，粒径为2-8cm不等，岩芯多风化呈散状，分布于Jz-Ⅲ096-下西3、Jz-Ⅲ096-下西7、Jz-Ⅲ096-下西8号孔附近，层厚1.3～5.1m，层面埋深0.0～21.0m，层面标高131.34～162.72m，土石等级为Ⅲ级。(7)3-2砾岩：该层与泥质粉砂岩呈互层状，强风化，杂色，砾状结构，钙质胶结，中厚层状构造，节理裂隙发育，砾石母岩成份为砂岩、灰岩等，含量约占50%，粒径为2-8cm不等，呈次棱角状，岩体较完整，岩芯多呈长、短柱状。节长3-20cm，该层桥址范围内均有揭露，厚度0.8～5.1m，层面埋深5.0～20.20m，层面标高129.57～158.33m，土石等级为Ⅳ级。(7)3-3砾岩：该层与泥质粉砂岩呈互层状，弱风化，杂色，砾状结构，钙质胶结，中厚层状构造，节理裂隙发育，岩石质软，砾石母岩成份为砂岩、灰岩等，含量约占50%，粒径为2-8cm不等，呈次棱角状，岩体较完整，岩芯多呈长、短柱状，节长3-20cm。该层桥址范围内均有揭露，厚度1.1～7.60m，层面埋深8.60～31.80m，层面标高120.7～150.42m，土石等级为Ⅳ级。3.1.2岩土参数的统计分析3.1.2.1各土层主要物理力学指标见表3表3土层主要物理力学指标统计表统计项目深度(m)天然含水量(%)天然密度(g/cm3)颗粒密度(g/cm3)天然孔隙比液限(%)塑限(%)塑性指数(%)液性指数(%)快剪压缩系数压缩模量(MPa)内摩擦角Ф(度)凝聚力C(kPa)(2)1-3粉质黏土样本个数2.002.002.002.002.002.002.002.002.002.001.001.00平均值22.502.002.720.6727.3015.9011.400.5813.2014.350.394.30最大值24.602.062.720.7529.6017.5012.100.5918.9018.400.394.30最小值20.401.942.710.5825.0014.3010.700.577.5010.300.394.30(3)1-3粉质黏土样本个数3.003.003.003.004.004.004.003.003.003.00平均值23.872.012.720.6835.8522.2313.630.1318.4755.77最大值26.302.052.730.7237.8026.0015.300.2924.2086.40最小值20.401.982.710.6033.5019.3010.300.0314.9037.103.1.2.2各土层标准贯入实测锤击数一览表见表4表4标准贯入试验锤击数一览表时代成因地层代号土名状态统计个数n范围值Xmin~Xmax平均值Xm(击)变异系数标准值Q4al+pl(2)1-3粉质黏土可塑26~87Q2el+dl(3)1-3粉质黏土硬塑48~2712.99K2z(7)2-1泥质粉砂岩全风化137373.1.2.3各地层动力触探修正锤击数一览表见表5表5动力触探试验锤击数一览表时代成因地层代号土名状态统计个数n范围值Xmin~Xmax平均值Xm(击)变异系数标准值K2z(7)2-1泥质粉砂岩全风化65~118.170.245.65K2z(7)2-2泥质粉砂岩强风化128~5126.670.5019.62K2z(7)3-1砾岩全风化132~32.14.450.639.29K2z(7)3-2砾岩强风化1217~5231.750.3924.853.1.2.4岩石抗压试验成果统计见表6表6岩石抗压试验成果统计表时代成因地层代号岩石名称干湿状态统计个数n范围值Xmin~Xmax平均值Xm(MPa)变异系数标准值K2z（7）2-3泥质粉砂岩干燥620.8～27.623.720.1025.75饱和67.00～11.309.110.1910.53软化系数60.32～0.500.380.180.44K2z（7）3-3砾岩干燥826.30～55.6038.410.2244.19饱和813.50～35.0022.130.2926.5软化系数80.47～0.680.580.120.62 3.2地质构造根据区域地质资料及钻探揭露，桥址区未发现明显的断裂构造通过，也无明显的新构造活动。4.水文地质特征4.1地表水桥址区地表水相对较发育，桥址区多处跨水田，附近分布有水塘。4.2地下水的类型、埋藏情况及其变化特征桥址区地下水大致分为两类：第四系孔隙水及基岩裂隙水。桥址区丘坡地下水为基岩裂隙水，不发育，丘间谷地下水为孔隙潜水。基岩裂隙水分布于白垩系上统周田组泥质粉砂岩、砾岩中，该岩层透水性弱，水量贫乏，地下水主要靠大气降雨补给，水位随季节影响而变化。地下水埋深0.9～3.8m。4.3环境水对混凝土的侵蚀性判定本次勘察共采取地下水、地表水各1组进行侵蚀性分析，按照《铁路混凝土结构耐久性设计暂行规定》(铁建设〔2005〕157号)的相关规定判断：桥址区地表水及地下水对混凝土无侵蚀性。详见表7。表7地表水、地下水侵蚀性评价表序号钻孔编号里程左右侧（左－右＋）根据耐久性规范确定的化学侵蚀环境等级备注酸性侵蚀(mg/L)二氧化碳侵蚀(mg/L)氯盐侵蚀(mg/L)化学环境作用等级1下西6号孔附近DK788+1007.550.04.65无地表水2JZ-Ⅲ096-下西3DK788+002.5+2.5m7.674.65无地下水5.不良地质与特殊岩土的影响及评价5.1不良地质现象桥址区未发现不良地质现象。5.2特殊岩土桥址区无特殊岩土分布。6.场地地震效应根据《中国地震动参数区划图》（GB18306-2001），地震动峰值加速度为小于0.05g，地震动反应谱特征周期为0.35s。7.环境工程地质评价按照《铁路混凝土结构耐久性设计暂行规定》(铁建设〔2005〕157号)判定：桥址碳化环境作用等级为T2，无氯盐侵蚀。在桥梁施工过程中应注意废砟、废料、废水的不恰当排放和堆积对环境造成污染，同时应注意便道和基坑开挖引起的次生地质灾害。8.场地工程地质条件的分析评价8.1场地总体评价桥址范围内未发现不良地质体，工程地质条件良好，适宜桥梁建设。8.2岩土施工工程分级及力学参数建议8.2.1岩土施工工程分级表8岩土施工工程分级表时代成因地层代号土名状态钻孔桩地层状态岩土施工工程等级Q4al+pl（2）1-3粉质黏土可塑可塑ⅡQ2el+dl（3）1-3粉质黏土硬塑硬塑ⅢK2z（7）2-1泥质粉砂岩全风化全风化Ⅲ（7）2-2泥质粉砂岩强风化强风化Ⅳ（7）2-3泥质粉砂岩弱风化弱风化ⅣK2z（7）3-1砾岩全风化全风化Ⅲ（7）3-2砾岩强风化强风化Ⅳ（7）3-3砾岩弱风化弱风化Ⅳ8.2.2岩土层力学参数建议值表9岩土层力学参数建议值时代成因地层代号土名状态快剪压缩模量饱和抗压强度（Mpa）基本承载力内摩擦角凝聚力Es（0.1～0.2MPa）σ0(度)(kPa)(MPa)(kPa)Q4al+pl(2)1-3粉质黏土可塑13.2014.354.30120Q2el+dl（3）1-3粉质黏土硬塑1956180K2z(7)2-1泥质粉砂岩全风化200(7)2-2泥质粉砂岩强风化300(7)2-3泥质粉砂岩弱风化10.53400K2z(7)3-1砾岩全风化200(7)3-2砾岩强风化300 (7)3-3砾岩弱风化26.504008.3地基土的分析评价8.3.1本桥位于剥蚀低山区。下伏基岩为泥质砂岩、砾岩，遇水易软化，承载力不高，岩石风化不均，岩面变化较大。8.3.2由于泥质粉砂岩含泥质较高，具崩解性，开挖暴露和遇水易崩解软化、降低强度，因此基础施工时应避免基岩长时间暴露、浸水，以免软化地基，桩孔成孔后应及时灌注混凝土。8.3.3斜坡上基础设计与施工均应考虑墩台稳定以及下伏地基因土层厚度、岩层风化不均引起的差异变形。9.工程措施建议意见9.1地质条件在空间上变化极其复杂，且受自然环境、人为因素等方面影响较大，施工期间应加强地质核查工作。9.2桥梁基础建议采用桩基础。9.3施工前应选择有代表性地段进行工艺性试验，确定施工参数，以作为正式施工的依据。9.4钻孔桩施工中应采取相应技术措施，确保桩底清孔质量，使沉渣厚度符合国家有关规范要求，保证单桩承载力符合设计要求。9.5白垩系泥质粉砂岩、砾岩地层风化程度不均，桩基施工时要考虑持力层稳定性变化。9.6施工时应做好相应安全与环境保护措施，控制泥浆排放，防止水土流失，尽量避免对周围环境的污染和破坏。9.7施工期间应加强地下水侵蚀性核查工作。'