某地玻璃吊桥主墩的基础方案探讨

郭海涛

（广东省核工业地质局二九三大队，广州510800）

1 引言

某地玻璃吊桥设计长约335m，宽约2.80m，采用悬索结构，最大跨度约200m，根据场地情况和岩土工程勘察情况，桥墩桩基础方案经过多阶段多方案的反复论证比较，最终确定采用钻（冲）孔灌注桩基础方案。本文概略介绍基础方案的选择情况[1]。

2 场地工程地质条件

本项目位于岩性界面出露部位，根据区域地质资料，场区附近无深大断裂通过，新构造运动微弱，区域地层为上覆地层三叠系上统小坪组砂岩，下伏地层石炭系下统石蹬子组灰岩。

2.1 岩土层的划分

勘察表明，在钻探所达深度范围内，场地地层从上至下按成因类型可分为：（1）第四系人工填土层（Qml）；（2）第四系坡残积层（Qdl+el）；（3）三叠系上统小坪组（T3x）基岩组成。

根据本次岩石抗压强度试验值，中风化砂岩层的岩石坚硬程度属较软岩，岩体完整程度为较完整，岩体基本质量等级属Ⅳ类[2]。

2.2 岩土物理力学性质

2.2.1 室内土工及岩石试验

勘察原状土样4件，岩样1件，水样1件，根据试验结果，岩石单轴天然抗压强度统计如表1所示。

表1 岩石天然抗压强度统计表

2.2.2 原位测试

为了解场地内各地层的力学强度及均匀性，勘察钻孔共进行了标准贯入试验（SPT）45次。本场地内各地层的标准贯入试验结果统计如表2所示。

表2 标准贯入试验(SPT)结果统计

3 水文地质条件

3.1 地表水

拟建场地附近除了中间湖泊存在的地表水源，其他区域未发现地表水源，场地地表水量较为丰富，受季节性控制明显，水位受季节影响涨落起伏较大。

3.2 地下水

场地地下水类型可分为第四系松散人工填土层上层滞水、孔隙潜水和基岩裂隙作用承压水。第四系含水层为松散土层分布面积甚广，厚度较大。其中残积粉质黏土含水微弱。初见水位1.00～5.60m，稳定水位埋深为1.20～4.90m，受地形条件影响，局部地段具有承压性。总体上勘察揭露场地地基土以坡残积层为主，地层整体上属弱透水层，透水性差，水量较小，据调查该地区年水位变化幅度为2.00～3.00m。

3.3 地下水的补、迳、排泄条件及动态变化特征

大气降水是该区地下水的主要补给来源。基岩含有较为少量的裂隙水，基岩中含水呈极不均匀状态，强风化碎块状、中风化段一般，总体上基岩的地下水量微弱。上部第四系松散的覆盖土层含水量小，透水性小。本场地以弱透水性地层为主，地下水的排泄主要通过渗入河流、潜流、蒸发3种形式排泄.大气降水、地表水、第四系孔隙水通过胶结松散的人工填土层直接补给地下水，形成地下水局部富集地带，为地下水的主要导水、排泄通道。

3.4 地下水的腐蚀性评价

勘察取钻孔地下水水样1组（代表钻孔ZK1），试验结果按有关标准进行水质对混凝土和钢结构的腐蚀性判定[2]，勘察场地属Ⅱ类环境，地层渗透性为B类，综合评价如表3所示。

表3 地下水水质腐蚀性分析结果及腐蚀性评价表

根据水质分析试验报告结果，按有关标准进行水质对混凝土的腐蚀性判定，结合表3，综合评价如下：钻孔水和地表水对混凝土结构腐蚀性在弱透水性地层均为弱腐蚀；对混凝土结构中的钢筋腐蚀性为微腐蚀。

4 地震效应

根据GB 18036—2015《中国地震动参数区划图》（1∶4 000 000），拟建场地的抗震设防烈度为6度，设计基本地震加速度值为0.05g，地震设计特征周期为0.35s，设计地震分组为第一组。根据相关规范规定，结合场地揭露地层厚度及估算剪切波速测试结果情况，场地土的类型为中软土—中硬土场地，综合评价场地类别属Ⅱ类[3]。总体而言，场地的地段类别为抗震一般地段。

5 不良地质作用及特殊性岩土

5.1 不良地质作用

场地内现状未发现岩溶、滑坡、危岩和崩塌、泥石流、采空区、活动断裂等不良地质作用，亦无地面塌陷等地质灾害。

5.2 特殊性岩土

根据地层揭露情况，本场地特殊性土层为素填土、软土、风化岩及残积土。（1）素填土：场地表层存在素填土层，素填土层土质具有明显的不均匀性，工程特性差异大，主要以黏性土为主，局部夹石块等，工程性能差；（2）风化岩和残积土：强风化岩和残积土有浸水软化、力学性质变差的特性，设计、施工应予以注意；（3）特殊性岩土对桩基施工均存在不利影响，设计、施工应予以注意。

6 岩土工程分析与评价

6.1 场地稳定性与适宜性评价

近场区地震活动微弱，地质构造稳定性较好，场地地层基本稳定，场地未揭露不良地质作用发育，虽分布有人工填土及风化岩、残积土等特殊性岩土存在，但可采取工程措施加固处理获得改良，场地基本稳定，适宜本工程建设。

6.2 工程环境条件评价

项目施工范围属农场内部范围，各类管线埋藏较为简单，工程起点处为居民区和公园，基础施工时要防止噪声扰民及废水、废渣等对周围环境的影响，充分做好支挡、防护、监测措施和救急抢险方案，避免因基坑（槽）开挖、降（排）水对周边和附近路面、管线、建（构）筑物、人员的安全造成不良影响。

6.3 岩土工程性能评价

岩土工程性能评价：（1）素填土：部分新近堆填而成，其密实程度很不均匀，不能作为桩基础的持力层；（2）第四系坡残积层：粉质黏土:呈硬可塑状态，埋深较浅，层厚变化一般，承载力一般，不能作为桩基础的持力层；（3）强风化砂岩：具一定承载力，埋深较深，厚度大，可作为摩擦桩的桩端持力层 ；（4）中风化砂岩：承载力稍高，埋深较深，厚度变化较大，具一定的承载力，可作为摩擦桩的桩端持力层。

6.4 场地稳定性及地基土均匀性评价

通过本次勘察，查明了场地岩土层序、岩性、分布、埋深、厚度及其物理力学性质和承载力，在钻孔揭露深度范围内，未见断裂痕迹，场地稳定性较好。场地为6度区，特殊岩土主要是填土、残积土及风化基岩泡水软化等特性，该特性对工程中地基施工影响较大，应及时验收和封底，防止长期泡水暴露，防止软化、崩解，场地的人工填土厚度变化大，岩土层分布不均，同一标高岩土力学性质差异大，为不均匀地基。

7 基础方案建议

本工程拟建为斜拉式的玻璃吊桥，根据其工程结构特点及荷载要求，桥主墩建议采用桩基础[4]。由于勘探深度范围内未揭露到作为端承桩的桩端持力层，且揭露强风化砂岩层的最大层厚39.60m，本场地的填土厚度不均匀，有较厚的风化残积土和强风化层，具有较好的摩阻力，鉴于上述地质条件，考虑建筑物的荷载要求及经济效益等，故建议采用钻（冲）孔的灌注桩基础较理想，勘察未揭露到岩性界面，桩基础可不考虑岩性差别影响，灌注桩的类型应考虑摩擦型桩[5]，若采用预制桩的PHC高强预应力管桩、旋挖孔深度太深，勘察揭露发现强风化岩中夹中风化岩块，预制桩无法击穿。综合以上分析，本工程采用钻孔、冲孔的灌注桩基础是可行、合理的基础方案。