工程地质勘察报告

工程地质勘察报告总说明2009-03-06 22:09
韶关市曲江至南雄高速公路C02合同段K11+000～K19+500
工程地质补充勘察(超前钻探)总说明
（全长8.50公里）
1. 前  言
本项目位于广东省北部韶关市内，是粤湘赣三省的结合部，起于韶关市曲江区马坝镇欧山，连接京珠高速公路，止于南雄市梅岭镇，与拟建的江西省赣州至大余高速公路三益至梅关段相接。C02合同段的起迄里程桩号为K11+000～K19+500。
1．1 任务依据
受业主委托，我院承担了韶关市曲江至南雄公路C02合同段（K11~K19+500）的超前钻探地质勘察任务，路线总长约8.50Km。
本次勘察工作的范围、内容、方法和工作量布设均按委托书执行，局部个别的超前钻孔有变更时，均征得C02施工项目部、设计单位、业主等方的同意。
1．2 目的任务
本次勘察工作的主要目的是：在施工图设计阶段详细勘察的基础上，对不良地质强烈发育的桥梁场地进一步作施工阶段的补充地质勘察工作，为桥梁桩基础的施工提供必需的工程地质依据。
主要任务是：⑴、查明建筑场地的区域地质、水文地质、工程地质条件，并作出评价。⑵、详细查明对确定工程场地的位置起控制作用的不良地质条件、特殊性岩土的类别、范围、性质，评价对工程的危害程度。⑶提供为确定桩基础类型及桩长所要的岩土参数及地基基础资料。

1．3 工作范围
C02合同段本次超前钻探勘察工作主要包括15座桥梁，其中有5座大桥，  9座中桥，1座互通主线桥，分别是：钟屋中桥、莲花训练场中桥、大陈屋中桥、小陈屋中桥、韶关东互通主线桥、韶关东互通式A匝道中桥、A 匝道大桥、B匝道大桥、C匝大桥、D匝道大桥、D匝道中桥、E匝道大桥、E匝道中桥、新韶规划路中桥、东山规划路中桥。
1．4 方法手段及执行技术标准
1．4．1 方法手段
根据C02合同段超前钻探下达的任务要求，本次勘察采用了工程地质钻探，结合原位测试，室内岩石、土工试验等多种方法手段。
工程地质钻探：按照补充地质勘察方案批复表放点孔位、即依据设计提供的钻孔坐标及里程桩号，用全站仪沿线测设控制点、导线点，采用极坐标法施测定位，施工完成后进行了复测。勘探机械采用XY-1型及150型工程钻机，钻进工艺采用泥浆或套管护壁，开孔孔径≥110mm，终孔孔径一般≥91mm，个别地质条件较复杂地段为75mm。
各孔按要求获取了地质岩土芯，孔内原位试验、岩土试验样品等资料，绝大部分钻孔按设计孔深终孔，少量钻孔根据构造物大小和实际地质情况进行了加深或提前终孔的调整。
1．4．2执行技术标准
勘察工作严格遵循以下技术规程规范：
⑴、《公路工程地质勘察规范》（JTJ064-98）；
⑵、《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTJ024-85）；
⑶、《公路路基设计规范》（JTGD30-2004）
⑷、《公路隧道设计规范》（JTGD70-2004）；
⑸、《公路工程抗震设计规范》（JTJ004-89）；
⑹、《公路土工试验规程》（JTJ051-93）；
⑺、《公路工程岩石试验规程》（JTGE41-2005）；
⑻、《公路工程水质分析操作规程》（JTJ056-84）；
⑼、《公路工程石料试验规程》（JTGDE42-2005）；
⑽、《公路工程技术标准》（JTK001-97）；
⒀、《工程地质手册》第三版
⒁、《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）；
⒂韶赣高速程字[2008]17号文中的地质补充勘察方案批复表。
1．5勘察工作量布置及完成情况
依据合同的勘察计划，本次勘察外业工作自2008年1月8日勘察队伍陆续进场施工，至2008年10月30束，完成工作量详见下表1-1及附表“勘探点工作量一览表”。
本次勘察工作严格执行有关规程、规范，并得到了C02施工项目部（即中交第二公路工程局有限公司）、施工监理、设计单位、业主等方的全程跟踪、监督和指导，保证了C02合同段的勘察质量和施工进度，取得的地质资料真实、可靠，能满足了工程地质超前钻探的技术要求。

表1-1                      超前钻完成工作量一览表                                                   
桥  名 钻孔数（个） 总进尺（m） 取样
（组） 标贯
试验
（次） 动探
试验
（次） 备注
1 钟屋中桥 22 663.47 8 68 /
2 莲花训练场中桥 39 1203.38 16 6 / 其中土样4个
3 大陈屋中桥 26 472.78 9 3 /
4 小陈屋中桥 20 316.46 7 13 /
5 互通主线桥 112 2866．83 14 143 /
6 A匝道中桥 9 169.24 7 10 /
7 A匝道大桥 28 719.05 12 28 /
8 B匝道大桥 13 272.4 7 9 /
9 C匝道大桥 5 108.41 3 / /
10 D匝道大桥 22 695.73 7 35 /
11 D匝道中桥 6 132．15 3 4 /
12 E匝道大桥 46 1588.24 14 / /
13 E匝道中桥 17 603.14 4 12 / 此桥还有3个孔未施工
14 新韶规划路中桥 35 621.10 6 4 /
15 东山规划路中桥 46 1333.92 8 91 /
C02合同段超前钻探
总完成工作量 446 11766.32 122 426

2．自然地理概况
2．1 地理位置
韶关市曲江至南雄高速公路第C02合同段起于韶关市浈江区新韶镇钟屋村，经过府管村，止于东锡村，沿线交通较为便利。
2．2 地形地貌
C02合同段属于剥蚀和溶蚀丘陵地貌单元区：山丘洼地相间，彼此相连，呈波状起伏，路线经过地面标高78.00~126.00m之间，地面相对高差一般30~80m，最高达120m。山丘大多呈锥体浑圆状，坡面较缓，坡度多呈15~25°。地表大部分被第四系残坡积土层覆盖，层厚一般10m，局部达25m以上。
2．3 水文气象
2．3．1 水文
本路线段内河流多为山区雨源性河流，属于珠江流域第二大河流的北江水系。地表丘间沟谷较发育，起点至终点见较大的河流有马坝河。马坝河大致呈东南—西北走向，先流入北江，后汇入珠江。河水受季节性控制明显，汛期流量大，枯水期流量小，具有山区河流受降雨控制暴涨暴落特点。小冲沟发育季节性小溪流，流程较短，水量少，受季节性控制明显，勘察期间多为小溪沟或干沟，地表水体总体不发育。
该路段沿线多见鱼塘，局部丘间封闭洼地受泻水能力的制约而排水不畅，易积水，淹埋路基，因此公路设计时须注意防止积水浸害。
2．3．2 气象
沿路线地处中亚热带湿润型季风气候区，冬春冷、夏秋热，雨量充沛，具明显干湿季节，全年无霜冻期约310天。灾害气候主要为暴雨。
⑴气温：年平均气温18.7~21.6℃，最热月份7月，平均气温29.1℃，极端最高气温42℃，最冷月份1月，平均气温10℃，极端最低气温零下4.3℃。
⑵降水：年降雨量约1480~2400mm，多年平均降水量1537.4mm，日最大降雨量208.8mm；雨季一般集中5~9月，暴雨集中在7~9月，雨季降雨量占全年降雨量的71.4%以上。
⑶风况：年平均风速2.1米/秒，极大风速18米/秒。全年以北东风为主。

3．工程地质条件
3．1 地层岩性
3．1．1 第四系松软土层
主要由填筑土、冲（洪）积亚粘土、碎石、卵石及坡残积亚粘土组成。
其中：
填筑土：零星分布，厚度一般较薄，局部较厚（如韶关东互通主线桥），层厚一般1.20~6.10m，最大能达15m，承载力低，不宜作各类构筑物的基础持力层。
冲（洪）积亚粘土、碎石、卵石：呈层状或鸡窝状产出，层厚0.60~23.10m不等，呈可塑~硬塑或稍密~密实状，厚度不均，承载力不高，触变性大，不宜作各类构筑物的基础持力层。
坡残积亚粘土：层厚1.20~27.90m，局部大于30m，分布较广，薄厚极不均匀，推荐地基承载力[σ0]=150~250KPa，土质属中高压缩性土，可塑~硬塑塑或稍密状，局部呈软塑状，一般不宜作各类构筑物的基础持力层，但局部可作为路基段和小型人工构筑物基础持力层。
3．1．2 全风化泥岩、页岩、泥质粉砂岩、粉砂岩层
本次超前钻探勘察仅莲花训练场中桥有全风化页岩零星揭露，层厚一般2.10~6.30m，埋藏较浅，原岩多已风化成土状，遇水易软化，推荐地基承载力[σ0]=200~350KPa，强度不高，不宜作大、中、小型构筑物的基础持力层。
3．1．3 强风化泥岩、页岩、砂岩、泥灰岩、炭质灰岩层
本次超前钻探勘察主要揭露了强风化页岩、砂岩及泥灰岩，揭露层厚0.80~27.10m，主要是莲花训练场中桥的强风化砂岩厚度较大，岩石多风化成半岩半土状，推荐地基承载力[σ0]=300~500KPa，岩石强度不高，一般可作为中、小型构筑物的基础持力层，不宜作大、特大型构筑物的基础持力层。
3．1．4 弱风化灰岩、角砾状灰岩、炭质灰岩、泥灰岩、砂岩层
⑴.弱风化砂岩层：揭露厚度2.0~16.26m，仅莲花训练场中桥及其附近有弱风化砂岩分布，推荐地基承载力[σ0]=800~1200KPa，岩芯多呈短柱状，局部受区域地质构造影响呈碎块状，可作为该路段大、中、小型人工构筑物基础持力层。
⑵.弱风化灰岩、角砾状灰岩、泥或炭质灰岩层：揭露厚度2.80~23.50m，分布较广，C02合同段内基岩主要灰岩，主要推荐地基承载力[σ0]=1000~1800KPa，岩芯呈短~中柱状，局部受区域地质构造影响呈碎块状，可作为该路段中、大型人工构筑物的基础持力层。
本次勘察取岩样180组，其单轴天然抗压强度弱风化灰岩一般为25.5～60.7Mpa，平均46.4Mpa；弱风化角砾状灰岩一般为9.5～25.7Mpa，平均17.4Mpa；弱风化泥灰岩一般为5.8～18.0Mpa，平均9.6Mpa。根据天然抗压强度，本层岩石属于较硬岩～较软岩。
表2            岩 石 天 然 抗 压 强 度 统 计 结 果
地层名称及
成因时代 统计
个数 范围值
（Mpa） 平均值
（Mpa） 标准差
（Mpa） 变异
系数 标准值
（Mpa）
弱风化灰岩 489 13.9~79.1 46.4 5.61 0.54 44.4
弱风化角砾状灰岩 12 3.8~35.1 15.4 4.78 0.95 13.9
弱风化泥灰岩 9 1.2~29.1 9.6 4.61 0.81 8.7
3．2 区域地质构造简况
路线在区域构造上位于粤北地块，处于南岭东西向构造带及华夏~新华夏北东和北北东向构造带的复合部位。在早古生代时期属于加里东地槽褶皱区，在中、新生代属于大陆活化造山带的一部分。在多期构造运动的改造作用下，工作区形成了一系列的背斜、向斜紧密构造，岩层倾角大部分较平缓，局部较陡，断裂较发育，以压性走向断裂为主，岩体较破碎，构造走向主要有北西向，北北东向和北东向等三组构造（见构造纲要图），大部分与路线呈大角度斜交。
3．2．1 褶皱
路线经过北东向韶关复式向斜的西北翼。从林山咀向斜核部起路线经过莲花岭背斜，进入东锡村倒转背斜（见构造纲要图），其特征简述如下：
⑴林山咀向斜：位于马坝以西5Km林山咀一带，长约8Km，宽约3.5Km，轴线总体走向320°，其中北西段340°，南东段300°——310°向斜核部为石炭系中统黄龙组白云岩、白云质灰岩；两侧为石炭系下统芙蓉山组砂岩、泥岩和石磴子组灰岩，其中北东翼被北西向断层切割而错失一部分，向斜并西段至回龙山西部圈闭扬起，平面上转折端呈箱状，南东段至狮子岩一带与大塘向斜核部相交，两翼不对称，北东翼倾向南西，倾角略缓，约45°，南西倾向北东，倾角较陡，多在65°左右，并发育次级同向褶皱。
⑵莲花岭背斜：位于韶关市东南莲花岭一带，处在大塘向斜北西侧与之相邻，地貌上所表现为两翼突起，核部凹陷的槽状带。背斜全长约10Km，宽约5Km，轴线走向20°。南西端至马坝新村一带圈闭；北东端呈开口状，遭断层破坏严重。核部地层为泥盆系上统天子岭组（D3t）灰岩组成，翼部依次为泥盆系上统帽子峰组（D3m）砂页岩和砂岩。实际上莲花岭背斜就是一个复式褶皱，次级褶皱十分发育，两翼总体基本对称。此外，背斜翼部核部均发育片理，特别是次级褶皱发育地段，片理高度密集，片理产状与层理一致。在马坝曲江水泥厂采石场见背斜南西端圈闭地段地层平缓，呈波状延伸。路线主要以隧道、桥形式通过，对选择隧道围岩好坏及桥基稳定持力层有一定影响。
⑶东锡村倒转背斜：位于东锡村一带，长约1.5Km，宽约3Km，轴线走向355°，轴面略倾向西。背斜核部为石炭系下统石磴子组（C1s）灰岩，翼部为芙蓉山组（C1f）（含煤）碎屑岩。西端均被北东向逆断层切割错失。两翼均发育层间褶曲，部分被侏罗系上统谭屋组不整合覆盖。路线主要以路基、桥形式通过，对路线建设影响不大。
3．2．2节理裂隙
    受区域构造作用控制，测区各岩性段均发育3~4组构造节理裂隙，调查统计主要走向有NNE、NEE、NNW、近NW向等，多以压性闭合裂隙为主，少数微张，密度2~6条/m不等，以近断裂破碎带的密度为大，将岩体切割成矩形、不规则形块体或碎块、破碎岩石完整性，对路线建设影响不大。
3．2．3地震
⑴地震地震基本烈度：根据中国地震动参数区划图（GB18306-2001），工作区地震动峰值加速度0.05g，反应谱特征周期0.35s，相当于地震基本烈度Ⅵ度。
⑵地震历史：根据1970年到1977年的统计，在韶关市及附近发生0.7~2.0级地震14次，马坝镇发生3级以下地震仅2次。另据广东省地震局魏柏林等（2000年）资料，区内历史上没有发生过震级5级以上的破坏性地震，地震活动性较弱。
4．水文地质条件
根据地质调绘及钻探揭露，沿线碳酸盐岩分布广泛，岩溶化程度较高，隐伏溶洞、落水洞等较发育，地下水储量较丰富，岩溶地质条件、地质构造基本控制了沿线地下水赋存、径流、排泄条件和分布规律。地下水径流方式为：地表水下渗、裂隙渗流逐渐过度为脉状流，局部地段随着水力坡度的增大便以管道流（落水洞）为主；地下水主要受大气降水、地表排水补给，于洼地、冲沟、泉眼和湿地处排泄。
4．1 地下水类型及特征
沿线地下水主要有第四系孔隙水、基岩裂隙水以及岩溶水三大类，各类特征简述如下：
4．1．1 第四系孔隙水
主要分布于沿线沟谷、洼地、松散土层中，一般为潜水，分布较零散，水量小，动态变化大。大多由大气降水或地表水、基岩裂隙水补给，以泉水、渗流或湿地等形式向小河及溪沟中排泄。
4．1．2 基岩裂隙水
主要赋存于下伏基岩的风化裂隙中，水位埋深随地形起伏变化大，地下水多向负地形局部汇集，水量受汇水面积大小控制，地下水受大气降水补给或孔隙潜水渗透补给，动态随季节而变化，富水性较差，水量贫乏。勘察期间，地下水埋深一般0.00~15.00m，部分钻孔因为漏水严重未测得地下水位。
4．1．3 岩溶水
沿线可溶岩分布广泛，溶蚀较严重，溶洞、落水洞等较发育，可溶岩节理裂隙、溶隙、溶缝、溶孔贯通性较好，他们成为岩溶裂隙水的主要赋存空间和运移通道，故岩溶裂隙水较发育，由大气降水和少量孔隙潜水、地表水补给，大多在地下流入岩溶管道中，形成岩溶管道（落水洞）水。水位埋藏一般较深。
4．2 水质
初、详勘时共取了代表性水样36件作简易水质分析，水质分析结果为：水质类型以HCO3-SO4-Ca型水为主，其次为HCO3-Ca型水。Ca2+=12.83~162.57mg/L个别为8.02mg/L、Mg2+=2.92~40.62mg/L个别为0.0mg/L、HCO3-=0.7~8.5mmol/L、SO42-=19.21~172.91mg/L、PH=6.56~8.09，根据《环境介质对混凝土腐蚀的评价标准》（JTJ064-98）判定沿线大部分环境水对混凝土没有腐蚀性。
5．不良地质现象
沿线发现的主要不良地质现象是：岩溶、较硬岩层中存在软弱夹层。现将其分述如下：
5． 1 岩溶
沿线可溶岩分布较为广泛，岩溶普遍较发育，勘察中岩溶集中分布在K13+900~K19+800段，涉及的主要构造物有韶关东互通主线桥、韶关东互通式A、B、C、D 4座大桥、韶关东互通式A、D 2座中桥、钟屋中桥、东山规划路中桥等。
根据钻探揭露，这些路段溶洞、隐伏溶洞较发育，局部发育成串珠状连通性溶洞。本次超前钻探勘察共布设钻孔442个，其中有169个揭露溶洞，遇溶洞的比率为38.2%。共揭露了307个溶洞，溶洞垂高一般0.50～6.50m，最大溶洞发育在东山规划路中桥桩号为左0#-1中（溶洞垂高10.52m），大部分充填可塑~软流状粘土。测区岩溶受岩性及构造断裂控制十分明显。主要危害为地基基础均一性问题、溶洞顶板承稳性问题、岩溶地面塌陷、岩溶水害等，对路基、桥隧工程有一定影响。
5． 1 硬层岩层中存在软弱夹层
本次超前钻探勘察中，主要有四座桥梁硬质岩层中夹有软弱夹层，分别是：莲花训练场中桥、大陈屋规划路中桥、A匝道大桥、E匝道中桥，共揭露了40处软弱夹层。
当桩端下存在软弱夹层时，桩基础可能会沿力学性质差的软弱夹层滑移及倾覆，对桩基础造成不利影响；当桩侧存在软弱夹层时，钻冲孔时会对桩孔壁的稳定性造成不利影响，可能会造成塌孔。因此，上述四座桥梁在选择基础类型及桩长时，要注意软弱夹层对桩基的不利作用，采用嵌岩端承桩时建议保证桩端下3D（D为桩径）范围内无软弱夹层。

6．工程地质条件评价
6．1 区域稳定性
据区域地质资料和本次地质测绘、物探、钻探结果表明，本路段未发现区域深大活动性断裂，新构造活动不强烈，近场区范围内近代未记录到5级以上地震，地震活动相对较弱，地壳基本稳定。为此，适宜高速公路路基、路堑、桥涵及隧道等各类构筑物建设。
6．2桥梁工程地质条件评价
测区工程地质条件较复杂，主要的不良地质条件是岩溶强烈发育及软弱夹层的存在，岩性种类较多，主要以粘土、亚粘土、砂岩、角砾状灰岩、炭质灰岩、灰岩为主。工程地质条件较好～较差区均有分布，沿线岩土性质见各工点报告。
6．3 路基工程地质条件评价
本路段路基段主要工程地质问题为部分路基段存在较厚（5~10m）的人工填土（选矿弃渣）、坡残积高液限中高压缩性土、路基下伏采空区、鸡窝状软土的承载力低、变形不均匀、引起路基不均匀沉降问题、膨胀土的膨胀性问题、浅层土质滑坡边坡失稳问题及下伏基岩岩溶发育、分布情况对路基稳定性影响问题。 
针对以上问题，详细勘察阶段采用1：2000地质测绘、物探辅助以钻探的方法，对部分路基段进行了详细工程地质勘察，有关具体内容详见各工点详勘工程地质勘察说明。

7．结论与建议
1．所做超前钻的15座桥梁场地地形总体起伏不大，地势较开阔平坦，虽一些桥墩（或台）位置发育有溶洞及软弱夹层，但区内未发现断裂、滑坡等不良地质，场地稳定性较好，适宜各类大、中桥的建设。
2．根据岩石的破碎程度、土的状态和密实度的鉴定以及测试资料，自《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTJ024—85）中查得与桥基础有关的各岩、土层设计参数建议值见表4—1。
    表4—1                各 岩 土 层 设 计 参 数 建 议 值 表
地层代号 岩土名称 状态 天然密度
ρ
（g/cm2） 标贯击数
(N=63.5) 容许承
载力
(KPa) 桩极限
摩阻力
(KPa) 基底摩
擦系数
(u)
Qml 填筑土 松散状 / / 80 20 0.15
Qal+dl、Qdl+el 亚粘土 硬塑 1.97 8～23 190 70 0.30
C1s 泥灰岩 强风化 2.59 / 500 200 0.38
C1s 泥灰岩 弱风化 2.64 / 900 / 0.44
C1s 炭质灰岩 强风化 2.49 / 550 230 0.39
C1s 炭质灰岩 弱风化 2.57 / 1000 / 0.45
C1s 角砾状灰岩 强风化 2.55 / 600 250 0.42
C1s 角砾状灰岩 弱风化 2.69 / 1100 / 0.50
C1s 灰岩 弱风化 2.71 / 1600 / 0.60

3．建议C02合同段的大、中桥均采用冲（钻）孔灌注桩基础，以弱风化基岩（大部分为灰岩、局部分布角砾状灰岩、炭质灰岩、泥灰岩及砂岩）作为桩基础持力层，桩型为端承嵌岩桩，桩尖应嵌入完整基岩1.5～2.5m，溶洞发育地段，桩尖应穿过底层溶洞的底板，嵌入持力层不应小于1.5m，同时需对溶洞作填块石、填粘性土或作灌浆加固处理；如果浅层基岩破碎，裂隙很发育承载力不能满足要求或采用端承桩不经济合理（如桩长太长成本高），宜选用摩察桩基础。具体桩的选型及建议桩长等详细资料详见各桥梁报告。
4．桩基施工时应做好桩孔的护壁措施，防止桩孔壁坍塌，同时做好排水、引水等工作，及时做好沉渣清理工作。
5．初、详勘察时水质分析结果表明，场区地下水及地表水对混凝土不具腐蚀性，对钢结构具弱腐蚀性。
6．桥位区工程地质、水文地质条件较复杂，隐伏溶洞发育。建议桩基施工前对未布设超前钻的桩孔位作物探探测，为基础施工提供可靠的地质依据。
7. 超前钻只能揭露小口径89～110mm垂向范围内对应孔深的溶洞发育情况，对桩径1～1.8m垂向范围内利用单一超前钻探孔来完全揭露是不可能的，故建议在岩溶强烈发育地段需另作物探探测，综合应用钻探资料和物探解译成果来分析桩径范围内的溶洞分布情况。