双河大桥.docx
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双河大桥
南丘河双线大桥工程地质说明
DK494+330.91~DK494+731.09
一、工程概况
南丘河大桥全长400.18m,桥跨为2×32+(68+128+68)+32+24m,最大桥高约160m,大桥横跨南丘河
二、地形地貌
测区属构造剥蚀、溶蚀中山地貌,沟谷切割较深,地形起伏较大。
地面高程1235~1445m,相对高差约210m,地表自然横坡一般20~30º,局部陡峭成崖。
桥台两端基岩多为裸露,局部被第四系全新统土层覆盖,长有灌木与杂草。
南丘河河谷呈“V”字形,常年流水。
桥址区内仅有乡村小道相通,交通条件较差。
三、地层岩性
测区上覆第四系全新统错落堆积(Q4sl)块石土、冲洪积(Q4al+pl)卵石土、坡残积(Q4dl+el)红粘土。
下伏基岩为石炭系下统大塘组(C1d)灰岩、白云岩。
相关地层岩性分述如下:
<2-10>块石土(Q4sl):
灰色、灰黄色,稍湿,松散,块石约占70~80%,块径约30~80cm,粗角砾约占10~20%,余为粘性土充填,石质成分为灰岩。
主要分布于DK494+500~DK494+530,厚5~20m。
属Ⅳ级软石,B组填料。
<5-16>卵石土(Q4al+pl):
灰黄色、灰白色,饱和、中密,卵石约占60~80%,余为砂砾石充填,石质成分灰岩、白云岩、砂岩等,直径约6~15cm。
分布于南丘河河槽及河漫滩内,厚约2~10m。
属Ⅱ级普通土,B组填料。
<7-1>红粘土(Q4dl+el):
紫红、棕红色,硬塑,含10~20%灰质角砾,具弱膨胀性,分布于侧区可溶岩地表斜坡地带,厚约0~5m。
属Ⅱ级普通土,D组填料。
<16-8>灰岩、白云岩(C1d):
灰色、灰白、深灰色,表层风化层为灰黄色,隐晶质结构,局部为显晶结构,含钙质结核,南宁端为薄层~中厚层状构造,昆明端为中厚层~块状构造,岩质坚硬,节理裂隙发育;地表可见溶槽、溶隙及干溶洞等岩溶现象,岩溶中等~强烈发育。
强风化带(W3)厚约0~5m,强风化带(W3)及溶蚀破碎带属Ⅳ级软石,B组填料,弱风化带(W2)带属Ⅴ次坚石,为A组填料。
四、地质构造及地震动参数
(一)地质构造
测区位于文山巨型旋扭构造与北东向构造的复合部位,构造线多呈北东向发育。
桥址区夹于伍家寨压扭性断层与居那革—小法白压扭性断裂(南丘河断层)之间,两断层对大桥无直接影响。
受构造影响,测区内岩体破碎,节理裂隙发育,量得主要层理产状有:
N40°E/20°SE、N30°E/22°SE、N45°E/40°SE。
1、伍家寨断层:
该断层为压扭性逆断层,走向呈N40E,倾向SE,倾角约45°。
与线位于DK493+660(长庆坡隧道洞身段)附近相交,交角约60度,线位附近断层NW盘岩性为(C1d)灰岩、白云岩,代表性岩层产状为:
N30°E/33°SE;SE盘岩性为(C3m)灰岩、白云岩,岩层产状为N32°E/42°SE。
该断层破碎带宽度约100~200m。
大桥处于该断层的NW盘,距断层约850m,故该断层对桥的影响较小。
2、居那革—小法白断裂(南丘河断层):
为逆断层,断层在测区内走向约为N60°E,倾向SE,倾角约40°;与线路相交于DK495+200~DK495+320(南丘隧道洞身段),交角约40°;断层破碎带宽度80~120m。
断层NW盘地层为(T2b)砂岩、泥岩夹泥灰岩,产状N40°E/23°SE;SE盘地层(C1d)为灰岩,产状N30-40°E/22-40°SE,节理:
N80°E/85°SE,N10°W/66°SW。
该断层对南丘河特大桥大里程端(昆明端)影响较大。
受南丘河断层的影响,南丘河左岸(昆明端)线路右侧附近岩体揉皱挤压破碎现象明显,地层局部直立甚至倒转(见图1)。
图1挤压柔皱现象
据平行于线路右侧38m的平硐(硐深80m)揭示(图2):
(1)因受南丘河断层和坡面卸荷的影响,硐深0-15m范围内由泥钙质胶结的块碎石土组成,为强卸荷带(图2-1);
(2)硐深15-52m岩层产状较紊乱,岩体见网格状裂隙发育,裂隙间岩脉充填,具压碎岩特性,岩体性质较差(图2-2);
(3)硐深52-64m段岩层产状逐渐变得清晰,但倾角陡峻,岩层产状约为N40°E/73°SE(图2-3),节理较发育,节理间距40~60cm,多为闭合节理,其主要节理产状:
①N62°W/55°SW,②N70°W/63°NE;
(4)硐深64-80m段岩层倾角逐渐变缓,并接近正常岩层产状。
硐深70m处测得层理产状:
N25°E/66°SE。
硐深78m处测得层理产状:
N35°E/42°SE。
节理较发育,节理间距.10~30cm,闭合节理,节理面有铁锈色,节理产状为:
①N13°W/67°SW;②N70°E/50°SE。
岩石较坚硬,性脆(图2-4)。
图2平硐位置
图2-1硐深10m处图2-2硐深44m处
图2-3硐深60m处图2-4硐深78m处
(二)地震动参数
根据《中国地震动峰值加速度区划图》(GB18306-2001)及中国地震局地壳应力研究所《新建云桂铁路工程场地地震动参数区划报告》(2009年5月),桥址区内地震动峰值加速度为0.05g,地震动反应谱特征周期为0.45S。
相关工程应按规范要求设防。
DZ-50-06-1号钻孔内各地层波速及动力学参数如下:
岩土名称
层厚(m)
总厚(m)
纵波波速
横波波速
Vp
Vs
(m/s)
(m/s)
粉质粘土
2.10
2.10
1548.0
899.9
弱风化灰岩
2.90
5.00
2804.0
1340.9
弱风化灰岩
4.20
10.80
2954.0
1697.1
弱风化灰岩
11.70
22.50
3505.0
1617.2
弱风化灰岩
12.10
34.60
3457.0
1863.6
弱风化灰岩
21.40
56.00
3990.0
2624.6
根据《铁路工程抗震设计规范》(GB50111-2006),经计算,该场地类别为Ⅰ类。
五、水文地质条件
1、地表水与地下水
测区属珠江水系,地表水主要为南丘河河水及季节性冲沟水。
南丘河河水受上游岩溶大泉、暗河水及大气降水补给,常年有水,水量丰富,据调查,南丘河上游距线路1km处发育南丘暗河,沿河边出露,多年平均流量为3375L/s,对大桥无影响。
测区碳酸盐岩地层分布较广泛,地下水主要为岩溶裂隙水。
南丘河为测区侵蚀基准面,河面高程1235~1250m,路肩面高程1396~1398m,相差150~160m,依此推算,桥址通过地段位于岩溶地下水垂直渗流带内,属岩溶安全带,水量较少。
2、经取水样(2008-云桂水CW-1)分析,水质属:
HCO3--Ca2+型水。
定测取水样(2009-云桂水WD-26)分析,水质属:
SO42--Ca2+型水。
根据《铁路混凝土结构耐久性设计暂行规定》(铁建设〔2005〕157号及〔2007〕140号),在环境作用类别为化学侵蚀环境及氯盐环境时,水中SO42-、Mg2+、pH值、Cl-对混凝土结构无侵蚀性。
六、不良地质与特殊岩土
测区不良地质主要有错落、危岩落石、崩塌和岩溶;特殊岩土主要为红粘土。
(一)不良地质
1、错落
(1)线路中心DK494+490~DK494+530(南宁端)处发育一错落体(图3(a)),平面上呈三角形,轴长约40m,底宽约35m,厚5-20m,体积约8000m3,物质成分为灰质碎块石土,为小型中层错落。
因南丘河切割较深,岩体内节理裂隙发育,在重力作用下向河床内错动而行成。
3#桥墩位于错落体上方,对桥工程有一定影响。
(2)昆明端线路右侧120m开外,发育有一错落体(图3(b)),平面上呈“窄抛物线形”,轴长约300m,底宽约200m,厚约10-50m,体积约90×104m3,物质主要为灰质块石土,属大型错落体。
此错落体主要受南丘河断层的影响直接错落于南丘河底而成。
因处于桥区下游,且距大桥约120m开外,故此错落体对大桥无影响。
(a)南宁端(线路中心)(b)昆明端(线路右侧120m外)
图3错落体
2、危岩落石
(1)大桥(南宁端)DK494+380~DK494+440段左侧附近为陡崖(图4(a)),岩层产状N40°E/20°SE,主要发育有两组高角度节理:
J1:
N5°E/85°NW为倾向坡外的节理,J2:
N70°E/87°NW为切断节理J1的节理;两组节理的交叉切割作用,沿层理面岩体被切割成菱形块体,加之受风化等的影响,在重力作用下形成危岩及落石,剥蚀岸坡,使得岸坡稳定坡脚向山体后退,危及大桥2#墩的安全。
建议2#墩施工时对其左侧附近的危岩落石进行清理,并对处理后的岸坡采取锚喷、挂网喷浆等相应的防护措施。
(2)大桥(南宁端)DK494+500~DK494+530段发育一错落体,其两侧为陡峻的悬崖,溶蚀裂隙及节理发育,受风化的影响,在重力的作用、尤其是雨水灌入溶蚀裂隙后软化和楔入作用下,极易产生崩塌落石现象,引起岸坡后退,危及大桥3#墩的安全。
目前此段崩落体正处于崩落旺盛期(图4(b)),建议大桥3#墩施工前先进行岸坡刷方(刷方坡脚约57°),为了防止岸坡刷方后遭受新的剥蚀,引起岸坡后退危及3#墩的安全,建议刷方后的岸坡采取锚杆支护,并进行挂网喷浆防护。
(a)(b)
图4危岩落石
(3)大桥(昆明端)DK494+610~DK494+640段及其左右两侧为陡壁(图5(a)),局部形成倒崖。
其主要岩层产状为:
N33°E/22°SE,缓倾向坡外,与线路夹角约70°,横断面视倾角约8°,为仰坡顺层;坡面主要发育有三组节理:
J1:
N10°W/88°NE为倾向坡外的节理;J2:
N80°E/85°SE为垂直J1倾向坡外的节理;此外J3:
N10°W/66°SW为垂直节理J2、平行节理J1倾向坡内的节理。
加之坡面溶蚀裂隙和层间泥化夹层发育(图5(b)),节理裂隙之间的交叉切割,在层理面上岸坡岩体被切割形成菱形碎块,受风化、雨水渗入软化等影响菱形块体间抗剪强度降低,在重力或动力作用下,岸坡岩体极易产生崩坍、掉快、落石等不良地质现象。
直接危及大桥4#墩的安全。
建议大桥4#墩施工前,先进行DK494+610~DK494+640段陡崖表层刷方(刷方坡脚约60°),并对刷方后的坡面采取锚杆、锚钉及挂网喷浆等支护措施;其次在4#墩后方、靠近山体的一侧设置抗滑桩进行挡护,最后进行4#墩的桩基工程等工作。
(a)危岩落石(b)泥化夹层
图5危岩落石及泥化夹层
3、岩溶:
桥址区为石炭系下统大塘阶组(C1d)灰岩、白云岩地层。
经外野调绘,桥址位置为灰岩,地表可见溶缝、溶孔、溶槽等岩溶现象;地表以下15m范围内的岩芯表面溶孔、溶隙等岩溶强烈发育。
综合判定桥址区岩溶为中等~强烈发育,大桥基础可能遇隐伏的干溶洞等岩溶形态。
钻孔揭示溶洞情况列表如下:
序号
墩台号
钻孔编号
钻孔里程
偏距
溶洞分布情况
顶板高程(m)
底板高程(m)
充填情况
1
2
PJDZ-50-005-06
DK494+402
8.3
单层溶洞
1324.75
1324.35
无充填
2
2
PJDZ-50-005-04
DK494+406.3
8.5
单层溶洞
1322.67
1321.47
无充填
3
4
DZ-50-006-5
DK494+605.3
-6.9
单层溶洞
1262.80
1262.50
黏土全充填
(二)特殊岩土
红黏土:
紫红、棕红色,硬塑,含10~20%灰岩角砾,具弱膨胀性,分布于可溶岩地表斜坡地带,厚约0~5m。
因桥墩桩基置于弱风化灰岩中,故红黏土对桥工程影响较小。
七、环境工程地质
基坑开挖之弃碴应放置专用弃碴场堆放,严禁随意弃于测区谷沟及南丘河内;施工应尽量避免对乡村道路等的干扰;钻孔桩施工的浆液应挖好泥浆池和沉淀池,避免施工废水、油污对河流水等的污染。
八、工程地质条件评价
桥址区为灰岩地层,岩溶中等~强烈发育;桥渡区处于北东向断裂带内,受两条断层的挟持,加之桥两端岸坡陡峻,受断层影响岩体破碎,张性节理及裂隙发育,桥区昆明端距断层较近,岸坡发育有危岩落石;边坡稳定性较差,对工程影响较大。
综合评价桥址区工程地质条件一般。
九、工程措施建议及岩土物理力学指标
1、岩土物理力学指标推荐值
层次
岩土
类型
时代
成因
状态或
风 化
程 度
天然
密度ρ(g/cm3)
凝聚力
c
(kPa)
内摩擦角
φ(°)
基底摩
擦系数
f
边坡率
基本承载力
σ0
(kPa)
钻孔灌注桩极限摩阻力fi
单轴饱和抗压强度Rc(MPa)
临时
m′
永久
m
<2-10>
块石土
Q4sl
松散
2.05
/
40
0.40
1:
1
1:
1.25
/
/
/
<5-16>
卵石土
Q4al+pl
中密
2.05
/
40
0.40
1:
1
1:
1.25
280
180
/
<7-1>
红粘土
Q4dl+el
挖方<6m
1.90
35
15
0.30
1:
1.25
1:
1.5
180
55
/
挖方≥6m
1:
1.5
1:
1.75
<16-8>
灰岩、白云岩
C1d
溶蚀破碎带
2.30
/
45
0.35
1:
0.5
1:
0.75
400
80
/
W3
2.40
/
55
0.50
1:
0.5
1:
0.75
600
200
/
W2
2.70
/
65
0.60
1:
0.3
1:
0.5
800
/
35
2、桥址区上覆土层较薄,基岩为灰岩、白云岩,岩溶中等~强烈发育,建议大桥采用桩基,桩长、桩径根据检算确定,同时桥基础应置于岸坡稳定线以下,推测南宁端岸坡稳定线角度约为57°,昆明端岸坡稳定线角度约为60°。
各斜陡坡上的墩台需留足够襟边宽度。
3、大桥南宁端2#墩线路右侧为陡崖,桥基右侧形成临空面,建议对该段陡崖进行加固处理,避免基础悬空。
4、大桥南宁端3#主墩DK494+500~DK494+530段及右侧发育的错落体和崩塌,引起岸坡后退,危及3#墩的安全,建议对大桥3#墩施工前先进行岸坡刷方(刷方坡脚约57°),并对刷方后的岸坡采取锚杆支护、挂网喷浆防护等措施。
5、大桥昆明端DK494+610~DK494+640段及其左右两侧为陡壁,局部形成倒崖,且为仰坡顺层;岸坡有崩坍、掉快、落石等不良地质现象。
专业设计时注意强调4#主墩的施工组织顺序,建议大桥4#墩施工前,先进行DK494+610~DK494+640段陡崖表层清方,并对清方后的坡面采取支挡加固防护措施,最后进行4#墩的桩基施工等工作,以避免陡崖清方影响桥墩的安全。
6、大桥其余墩台岸坡较陡,墩台基础开挖后易产生较大临空面,边坡开挖需加强支挡防护。
7、大桥两端隧道进出口边仰坡加强支挡防护,并对洞口以上斜坡残留的零星碎块石进行清除处理,坡面拦挡防护,避免影响大桥安全。
8、加强地表及边坡的排水措施,确保排水畅通,防止表水灌入基坑。
9、经取水样分析,在环境作用类别为化学侵蚀环境及氯盐环境时,水中SO42-、Mg2+、pH值、Cl-对混凝土结构无侵蚀性。
施工时应加强对地表水与地下水取样核查其侵蚀性。
10、基坑开挖弃渣应放置专用弃碴场,并加强环境保护,防止造成人为地质灾害。
11、测段地震动峰值加速度为0.05g,相关工程应按规范要求设防。
编制:
周学军2009-07-01
复核:
张家发2009-07-01
专业组长:
张家发2009-07-01
补充编制:
宋章20100522
补充复核:
张家发20100524
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