坝陵河大桥综合勘察技术运用

摘要：以坝陵河大桥勘察过程中的一些具体做法为例，对岩溶地区怎样综合运用工程勘察技术作一点初浅的探讨。 关键词：岩溶勘察技术

坝陵河大桥是沪瑞国道主干线贵州境内镇宁至胜境关段的一座特大型公路桥。设计桥型为钢桁架加劲悬索桥，桥长15m，主跨1088m，桥面距谷底约390m。为在建同类桥型国内第一、世界第五的大桥，其西锚碇为目前世界上最大的桥梁隧道锚。预算建设投资超过15亿元人民币，是镇胜高速公路的控制性工程(图1)。

由于该桥的特殊性，工程地质勘察精度对大桥建设有着非比寻常的意义。 勘察的目的是：根据桥型方案，查明地形地貌、地层岩性、地质构造、水文地质、不良环境工程地质等问题；重点查明索塔及东西锚碇处的岩土层的物理力学性质指标，水文地质条件，基岩的埋藏深度、岩性、风化程度、节理构造情况等；查明与大桥建设相关的不良环境工程地质问题，提出相应的处理措施建议；为施工图设计提供精确且充分的工程地质依据。

1 勘察技术手段及其作用

(1)工程地质调绘：以1：1000地形图作底图，工作范围在以桥轴线为中心，外扩200m的条带内。

调绘路线采用穿越法和追索法相结合。充分利用人工和天然露头，辅以坑探、槽探和剥土等进行揭露， 以查明地层及构造特征。

(2)工程物探：采用浅层地震法、电剖面法、电测深法、波速测试、充电法和电磁波cT等方法相互配合，相互印证。查明桥址区的岩土层结构及埋藏条件，重点查明土层分布及厚度，基岩的风化界面；岩体完整程度；岩溶发育程度、分布特征及规模；断裂的分布、性质、产状、破碎带宽度等。

(3)测量定位：1)钻孔测量定位：依据给定的钻孔坐标采用全站仪进行定位。每孔在开钻前和终孔后都分别进行了测量，以保证钻孔位置符合设计和规范要求。2)斜硐定位定向测量：根据硐口坐标和硐向及硐斜(倾角)，采用全站仪进行硐口定位。每掘进5m左右或在倾角变化处均采用经纬仪和电子测距仪配合进行硐向和倾角的测量和复核。

(4)工程地质钻探：目的在于查明勘探范围内的地层结构、岩性、地质构造等。重点是控制孔径、孔深、岩芯采取率及报表记录等环节，要求钻探工作要做到岩芯分箱拍照保存，并协助进行现场测试。

(5)压水试验：在桥的锚碇和索塔处选取了7个钻孔，在孔深10m处自上而下分段依次进行。重点掌握岩体破碎特征并为锚碇设计、施工开挖中提供相应的水文地质参数。

(6)岩、土试样采取及室内试验：按照规范要求采集土样、岩样和水样进行室内测试和岩矿鉴定；对破碎岩体则采集岩块样进行点荷载试验。目的在于查明各岩土体的物理力学指标和水化学成分。为设计提供依据。

(7)斜硐勘探：按照设计要求，在西锚碇顺主缆轴线方向布置了两个斜硐进行勘察。硐向与主缆轴线走向一致，为253。48’46”，硐长分别为102m和85m，

坡度均为45o。在斜硐中进行详细的地质编录，划分围岩等级沩锚碇施工提供地质依据。

(8)现场岩体试验：岩体超声波测试、锚碇区岩体与混凝土接触面直剪试验、室内泥化夹层原状样

中剪试验、锚碇拉拔试验：(加载采用后推法。选1／20和1／30两种比例模型进行试验)、软弱结构面中粘土的物理分析和力学试验、压缩流变试验和锚碇区岩体变形试验。

(9)数字钻：为进一步查明岩体结构、构造、岩溶发育情况及完整程度，引进和采用了数字钻勘察技术，采取前视法和数字全景法两种成像方法交叉进行勘察。对浅部较破碎岩体，以前视法为主，对钻孔深部及较完整岩体则多采用全景法。

并在孔内进行节理裂隙统计，精确划分岩体的完整性(图2)。

2 多技术手段的整合 2．1各手段的特点

地面调绘：通过地面工作辅以坑、槽探及剥土等手段，查明工作区的地形地貌、地质构造，岩土体的平面分布及其结构、构造等工程地质特点，对桥址区的地质环境形成总体认识，为其他手段展开工作打下了基础。不足之处是勘察深度较浅。

工程物探：通过地面物探工作，达到基本查明桥址区岩土体工程性能的目的，重点查明地质构造和岩溶发育规模。特别是电磁波cT的运用，对查明岩溶发育规模和规律起到了很大的作用。不足之处是其结果存在多解性，需与其他方法配合使用才能确定工作结论。

钻探：查明勘探深度内的岩土体的空间分布、岩体完整程度、岩体结构、构造及其他工程特征。通过采取岩芯样进行室内外各种、钡4试。钻孔可供现场测、物探、数字钻等其他手段进行工作。 硐探：可直观反映勘察区的岩土体结构构造等工程特点，为判断岩土质量等级和围岩等级提供了直观依据。 数字钻：集电子技术、视频技术、数字技术和计算机应用技术于一身，通过直接对孔壁进行研究，避免了钻孔取芯的扰动影响，更能反映钻孔内的实际情况，得到的结果更加可信和直观，解决了钻孔工程地质信息采集的完整性和准

确性问题。尤其是对破碎岩体，达到了钻探不能达到的效果，并可统计钻孔内的节理裂隙，是钻探工作的一个重要补充。

岩土试验：获得岩土体的各种物理力学参数。数字反演：验证岩士体各种物理力学参数的可靠性。

2．2构建统一质量控制原则

鉴于不同勘察手段有不同的特点，质量控制方式各有其特殊性。为了能够把各手段工作质量纳入有效控制之中，在实际工作中我们采取了以下方法，建立兼顾各手段的统一质量控制原则：

(1)严格执行规程规范。按照项目的技术要求，制定各方法的实施细则，经监理部认可后，在工作中严格执行。对尚无规范的勘察手段，则在工作开始前针对工程特点提出具体要求和标准。

(2)各手段实施过程中，须随时向项目监理部汇报工作进展情况，由监理部和项目组按照统一的检查验收标准对每一工序进行检查、复核和验收。

(3)各方法在工作中随时保持沟通，对重要地质现象通过技术工作会集思广益，力求用不同方法能得到基本一致的解释。

(4)聘请与各勘察手段对应的专家学者依据国家标准和工程特点组织外业验收。

(5)聘请院士等国内知名专家进行成果评审。 2．3建立成果相互印证机制

勘察过程中各种技术手段基本同时进行，由于各种技术手段均有其特殊性和针对性，对同一地质体的解译成果可能不尽相同。但作为地质体，其真实状况不因勘察技术的不同而改变。为保证勘察成果的科学性，我们建立并应用了技术成果印证机制：

(1)各勘察技术根据规范规程，按照技术要求和勘察纲要进行工作，工艺流程接受全程监理，数据采集经技术负责人审查。

(2)各方法的初步成果报项目监理部初审，项目组按初审意见进行修改。 (3)由项目监理部组织召开专题会议，让各手段对自己的初步勘察成果进行解释。对同一地质现象，要求不同技术尽可能得到同一解，确保勘察成果的一致性。 (4)对个别地质现象无法达成完全一致的，最终成果由项目地质技术负责人在综合分析各方法的基础上给予统一，各方法也在充分反映本技术勘测成果的基础上统一认识，形成一致结论。 2．4在勘察中解决的问题 经过整合，不同技术在勘察过程中对岩溶发育规模和特点，岩性界面的空间展布情况，软弱夹层和破碎带的分布范围等地质现象形成了较为统一的认识。在吸收各勘察技术成果基础上形成的综合成果，在西锚碇的斜硐施工中受到了严格而充分的验证，成果结论与现场地质情况吻合。 2．5技术手段整合效果

经过各作业组的多次专题研究和讨论汇总，各技术方法之间实现了融会贯通，最后对桥址区的主要工程地质问题都得到了一致的解释成果，形成了相互印证共同进步的多赢格局，工作质量和最终技术成果达到甚至超过了预期目的。

3聘请专家对成果予以验证

针对本大桥的勘察工作的特殊要求，设计单位在委托富有经验的省外勘察单位进行全程监理的基础上，于2003年11月～2005年4月又邀请了由中科院地

质所、长江委员会三峡勘测研究院等单位的专家进行了四次外业验收和三次报告评审，这在贵州工程建设史上是第一次。每次验收，专家们都在进行现场考察和听取项目承担单位工作汇报的基础上，认真查看了各技术方法项目组的野外工作后，与技术要求和勘察纲要进行对比。由于项目严格执行 了国家规范及技术要求，专家组一致认为勘察的外业工作目的和任务明确、技术方法合理、勘察手段恰当、完成的实物工作量满足规范和设计要求，取得的数据可信。在先后3次成果报告评审过程中，以王思敬院士为首的专家组，都在现场考察与听取项目组汇报相结合的基础上，对成果报告逐字推敲逐段审查，最终确认：本次勘察工作十分有效的把各项技术手段有机地整合为一体，全面完成了合同规定的任务，符合勘察规范要求。对报告的评定是：内容丰富、翔实，图文并茂，分析论证合理，结论建议明确，专家组一致同意通过评审。 勘察成果

在收集前人资料的基础上，通过分工合作，在质量控制原则指导下，认真落实各技术手段相互印证机制，经过国内各勘察技术手段的知名专家学者检验、评审、指导，参加大桥工程地质勘察的国内多家勘察、科研单位协作，大桥勘察取得了以下主要成果：

(1)《坝陵河大桥场地地震安全性评价及工程场地设计地震动参数研究报告》；

(2)《坝陵河大桥初步设计阶段工程地质勘察报告》； (3)《坝陵河大桥初步设计阶段工程物理勘察报告》； (4)《坝陵河大桥桥区边坡稳定性研究》；

(5)《坝陵河大桥初步设计阶段工程勘察监理报告》；

(6)《坝陵河大桥初步设计阶段悬索桥方案工程地质勘察报告》； (7)《坝陵河大桥初步设计阶段悬索桥方案电磁波cT勘察报告》； (8)《坝陵河大桥初步设计阶段悬索桥方案数字钻勘察报告》； (9)《坝陵河大桥悬索桥方案初步设计阶段工程勘察监理报告》； (10)《坝陵河大桥施工图设计阶段电磁波cT勘察报告》； (1)《坝陵河大桥施工图设计阶段数字钻勘察报告》；

(12)《坝陵河大桥施工图设计阶段西锚碇岩土物理力学试验报告》； (13)《坝陵河大桥西锚碇岩石质量评价报告》。 在上述成果的基础上，最终由贵州地矿二勘院汇总形成了《坝陵河大桥施工图设计阶段工程地质勘察报告》。

坝陵河大桥工程地质勘察过程中所采用的整合多种技术手段办法，使项目承担单位在具体工作中做到了相互协作、相互支持、相互补充、相互印证，有效的保证了地质勘察工作顺利完成，勘察成果质量符合勘察规范标准，亦满足了委托方要求，达到了预期目标。同时还为岩溶地区工程地质勘察施工

中整合多种技术手段，形成互相配合、优势互补的新型勘察能力，积累了可供借鉴的经验。第一作者通讯地址：贵州省遵义市红花岗区海尔大道贵州省地矿局第二工程勘察院邮编．563000

刘秀伟何心明

(贵州省地矿局第二工程勘察院) 《岩土工徎界》2006年第8期