人行懸索橋工程地質(zhì)探討范文
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摘要:由于某地區(qū)兩山頂間跨度較大，地質(zhì)條件相差較多，導(dǎo)致懸索橋兩端的施工工藝有所不同。通過工程地質(zhì)測繪，分析各巖層物理學(xué)指標(biāo)，了解場區(qū)構(gòu)造及危巖分布，進(jìn)而對巖樁與錨碇的基礎(chǔ)層設(shè)置提出建設(shè)性建議。
關(guān)鍵詞:勘察分析;地質(zhì)測繪;物理學(xué)指標(biāo);樁巖;錨碇
0引言
根據(jù)某地區(qū)的旅游規(guī)劃，需要在南北走向、跨度為505．5m兩山頂之間建立一座人行懸索橋。在懸索橋的假設(shè)位置時，需要充分考慮當(dāng)?shù)氐匦巍⒌刭|(zhì)等條件，同時根據(jù)地形條件選擇合適的施工方法。該地區(qū)的人工懸索橋的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)為:懸索橋梁跨度為42000cm，橋纜跨度布置3800cm+42000cm+4750cm，懸索橋梁標(biāo)高為3865．3cm，懸索橋平面據(jù)山底最大高度為14300cm。橋面寬度為2400cm，根據(jù)架橋地點的各項條件，橋梁設(shè)計荷載為4kg/m2。
1工程地質(zhì)測繪
(1)場區(qū)構(gòu)造某地區(qū)的地殼表層屬于地臺式結(jié)構(gòu)，主要位于山頂凸隆的地層表面，巖層主要由年代久遠(yuǎn)片麻狀結(jié)構(gòu)和條帶狀結(jié)構(gòu)的巖石組成，均屬于變質(zhì)程度較深的混合巖，其中片巖和變粒巖是巖層的主要組成部分。場區(qū)的主要構(gòu)造方向為西北走向，巖石的面狀定向組構(gòu)以及緊密線形的軸向的方向為東西走向。經(jīng)過褶皺、變質(zhì)作用的結(jié)晶變質(zhì)巖主要是經(jīng)過長時間沉積發(fā)育而成。與上古生代不同，新生代地層主要分布在成西北走向條帶狀結(jié)構(gòu)中和新生沉積的盆地中。人工懸索橋所處地質(zhì)構(gòu)造受到沂沭深大斷裂帶的影響，由于沂沭深大斷裂帶大致位于沂河和沭河之間，具有延伸長、規(guī)模大、切割深及活動時間長的復(fù)雜特點，是我國重要的地震地帶，由昌邑—大店、白芬子—浮來山斷裂、沂水—湯頭、安丘—莒縣、鄌郚—葛溝四條平行斷裂組成。葛溝斷裂帶可分為三段分別為北段、南段及中段，其中北段走向10°～25°，傾向西，部分傾向東，傾角60°～85°;南段走向15°～20°，傾向東，傾角為67°左右;中段走向10°～28°，傾向東，傾角為85°左右。其余三條斷裂段的走向為20°左右，傾向西，傾角為75°左右。近場區(qū)內(nèi)的斷裂段屬于拉扭性斷裂，該斷裂帶走向為310°～329°，傾向西南，傾角為70°～85°。懸索橋南北巖系受到地質(zhì)影響，南頭的巖系為基底巖，北頭的巖系為花崗巖，由于斷裂帶的扭壓活動，使得礦物呈現(xiàn)定向排列，破碎寬帶達(dá)到20～45m。
(2)近場區(qū)內(nèi)危巖近場區(qū)內(nèi)的危巖主要為不良地質(zhì)，主要沿山脊縱向分布，集中于山頂，危巖對抗風(fēng)錨的固定產(chǎn)生較大影響。經(jīng)過風(fēng)化的花崗巖呈現(xiàn)塊狀露出地表層，各塊體的塊度大小不一，部分危巖已經(jīng)形成獨立危巖，節(jié)理之間裂縫間距為0．3m以上，縫隙深度超度2m。主要的節(jié)理裂縫有兩組分別為290°∠86°和J2:175°∠85°。經(jīng)過對現(xiàn)場地質(zhì)的勘查，近場區(qū)存在較多的非穩(wěn)固型塊體，在施工前需要對這些危巖進(jìn)行清理，并進(jìn)一步加強(qiáng)穩(wěn)固性設(shè)計。
2地質(zhì)勘察方法及參數(shù)指標(biāo)確認(rèn)
(1)地質(zhì)勘察地質(zhì)勘察中選擇鉆探的方式進(jìn)行，用鉆機(jī)從地表向下鉆進(jìn)，在地層中形成圓柱形鉆孔，采取套管與泥漿護(hù)壁相結(jié)合的施工工藝。基巖風(fēng)化程度較嚴(yán)重地區(qū)采用普通合金鉆頭鉆孔，鉆孔孔徑不得小于115mm。基巖較完整時采用金剛石鉆頭鉆孔，鉆孔孔徑不得小于90mm。為保證施工質(zhì)量，地質(zhì)勘察中須保證巖石的施工質(zhì)量(RQD)必須65%以上，巖礦心的采取率須達(dá)到80%。
(2)聲波檢測通過觀測鉆孔孔壁傳出聲波速度變化情況，進(jìn)而分析巖層的完整程度。根據(jù)不同巖層的聲波速度以及巖體能量變化，從而研究巖體的巖性和結(jié)構(gòu)變化情況。
(3)取樣試驗取樣試驗在施工中可以對工程有一個整體性評估。選取具有代表性的巖礦心進(jìn)行抗拉、抗剪及抗壓試驗，分析巖層的穩(wěn)定性，并有針對性分析其吸水率。
3懸索橋地質(zhì)分析
(1)巖樁承載力懸索橋兩端的索塔是整個橋體的支撐點，索塔兩側(cè)所受載荷過大，對巖石的穩(wěn)定性及完整性有較高要求，選擇中風(fēng)化花崗巖作為基礎(chǔ)力層，支柱選擇直徑較大的巖樁。巖樁的最大允許受力值與其橫截面積、每一土層內(nèi)支柱的周長、樁柱插入巖層的深度以及每一巖層的厚度有關(guān)，根據(jù)基巖的風(fēng)化程度，分析計算強(qiáng)風(fēng)化花崗巖與中風(fēng)化花崗巖所需巖樁。
(2)錨碇地質(zhì)分析根據(jù)有關(guān)設(shè)計計算，人工懸索橋兩端錨碇的最大可承受力度為22950kN。由于兩山頂之間跨度較大，其風(fēng)化程度以及地質(zhì)條件都有明顯的差別，巖層的穩(wěn)定性及力學(xué)強(qiáng)度也都不同。由于該地區(qū)的方向常年為偏北風(fēng)，南頭山頂兩側(cè)基巖為中風(fēng)化，但巖體之間為裂縫發(fā)育，裂縫寬度達(dá)到了0．3m以上，部分巖體為危巖。以中風(fēng)化花崗巖作為巖樁的基礎(chǔ)層，采用重力式錨碇，并將錨碇設(shè)置為齒輪形式，以便于與基巖鑲嵌，加強(qiáng)受力強(qiáng)度，增加了側(cè)壁的摩擦力，減少了側(cè)巖的壓力。北頭山頂兩側(cè)的基巖為強(qiáng)風(fēng)化與中風(fēng)化花崗巖，巖體之間同樣存在裂縫發(fā)育，適宜采用重力式錨碇，由于強(qiáng)風(fēng)化基巖的不穩(wěn)定性，所以必須穿透強(qiáng)風(fēng)化層以中風(fēng)化巖層作為基礎(chǔ)層，并將錨碇設(shè)置為齒輪形式，以便于與基巖鑲嵌，在進(jìn)行錨碇的阻力驗算時，加入巖石的壓力與側(cè)壁的摩擦力。由于某地區(qū)常年受到風(fēng)力影響，錨碇必須有一定的抗風(fēng)張拉力，抗風(fēng)錨碇的最大張力2405kN，最困難的情況下最大張力為3630kN。錨碇所處的位置決定了錨碇方式的選擇，由于地層均為中風(fēng)化花崗巖且山側(cè)的坡度角大于40°，常規(guī)式的重力錨碇對環(huán)境的影響較大;隧道式錨碇的尺寸較小不易于施工，同時基巖的鑲嵌作用得不到很好應(yīng)用，所以應(yīng)該采用新型抗剪嵌巖結(jié)構(gòu)，可有效解決重力錨碇與隧道錨碇的不足。
4結(jié)論
通過對工程地質(zhì)的測繪，了解場區(qū)構(gòu)造以及危巖的分布。使用鉆探的方式，采取套管與泥漿護(hù)壁相結(jié)合的施工工藝，從地表深層取得巖芯在室內(nèi)進(jìn)行抗拉、抗剪及抗壓試驗，分析巖層的穩(wěn)定性，并有針對性分析其吸水率;通過聲波檢測分析同巖層的聲波速度以及巖體能量變化，從而研究巖體的巖性和結(jié)構(gòu)變化情況;通過錨碇地質(zhì)分析，將錨碇基底設(shè)為齒輪狀，采用新型抗剪嵌巖錨結(jié)構(gòu)，加強(qiáng)側(cè)巖受力強(qiáng)度以及側(cè)壁的摩擦力。
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作者：杜遂軍 單位：江西贛粵高速公路工程有限責(zé)任公司